Kajian Eksperimental Perbandingan performansi mesin Otto Dengan Bahan Bakar Premium Dengan Campuran Bahan Bakar biogas Dan Lpg

KAJIANEKSPERIMENTALPERBANDINGAN
PERFORMANSIMESINOTTOBAHAN
BAKARPREMIUMDENGANCAMPURAN BAHAN BAKAR
BIOGAS DAN LPG

SKRIPSI

Skripsi YangDiajukanUntukMelengkapi
Syarat MemperolehGelarSarjanaTeknik

JUNARDO RODOASI SIJABAT
NIM.110421068

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTASTEKNIK
UNIVERSITASSUMATERA UTARA
MEDAN
2014

i


ii

iii

iv

v

vi

vii

viii

KATAPENGANTAR

Puji syukurpenulis ucapkan kehadirat Tuhan

Yang


Maha

Esayang telah
dan

memberikankemudahan
kesehatan,sehinggapenulisdapatmenyelesaikanskripsiinidengan

EKSPERIMENTAL

judul“KAJIAN

PERBANDINGANPERFORMANSIMESIN

OTTO

DENGAN BAHAN BAKAR PREMIUM DENGAN CAMPURAN BAHAN
BAKARBIOGAS DAN LPG”.
Skripsi


ini

disusununtukmemenuhisyaratmenyelesaikanpendidikan

Strata-

1(S1)padaDepartemenTeknikMesin, Fakultas TeknikUniversitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak mengalami hambatan,
namun

berkatdoadan

bantuan

baik

mater,

moril,


maupunsemangatdariberbagaipihakakhirnyakesulitan itu dapatteratasi. Dalam
kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1. Orang tua saya tercinta (M.sijabat,B.Butat-butar ) yang telah membesarkan
penulis, membimbing, memberikan kasih sayang, perhatian baik spiritual
maupun material serta semangat yang begitu besar kepada penulis mulai awal
kuliah hingga penyelesaian Skripsi ini.
2. BapakIr.M.SyahrilGultomMTselakudosenpembimbing
Departemen

TeknikMesin

Universitas

dan

Sekretaris

Sumatera


Utara,yang

denganpenuhkesabarantelahmemberikanbimbingandanmotivasi

kepada

penulis.
3. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen TeknikMesin
Universitas Sumatera Utara.
4. SeluruhstafpengajardanstaftatausahaDepartemenTeknikMesinyang
telahmembimbing

serta

membantusegalakeperluanpenulis

selamapenulis

kuliah.
5. Kepada Orang tua saya ( M. Sijabat, B.Butar-butar ) yang selalu memberikan

Doa dan motivasi dan kepada Abang ,Adik serta E.Butar-butar yang selalu ada
dalam menyelesaikan sikripsi ini.

i

6. Kepada teman-teman satu tim Parlindungan Hasibuan,Sugianto,dan seluruh
rekan-rekan m a h a s i s w a Departemen TeknikMesin Universitas Sumatera

Utarakhususnya angkatan2 0 11ekstensi yang tak mungkin disebutkan

satu

persatu terima-kasih atas bantuannya semoga kita tetap mempertahankan
hubungan kita

yang terbentuk

dalam

satu ikatan PERSAHABATAN.


Penulis menyadari bahwamasih banyak kesalahan dan kekeliruan dalam
penulisanskripsi

ini.

Olehkarena

dengansenanghatimenerimasaran

itupenulis

akansangatberterimakasihdan

dankritikyangmembangundemitercapainya

tulisanyang lebihbaik.
Akhir kata penulis berharap semoga Skripsi ini bermanfaat bagi siapa saja
yang membaca, baik sebagai bahan masukan ataupun sebagai bahan perbandingan.


Medan, Desember 2014

Junardo Rodoasi Sijabat
Nim.110421068

ii

DAFTARISI

KATA PENGANTAR ......................................................................................... i
ABSTRAK ........................................................................................................... ii
ABSTRACT ......................................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................... iv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... v
DAFTARGAMBAR ..................................................................... vi
DAFTARNOTASI ............................................................................................... vii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian ................................................................................... 2
1.3. BatasanMasalah ...................................................................................... 2

1.4. Manfaat Penulisan .......................................................................................... 3
1.5. SistematikaPenulisan ..................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Biogas ..................................................................................................... 5
2.1.1. Nilai Potensi Biogas .................................................................................... 6
2.1.2 Proses Pembentukan Biogas ....................................................................... 7
2.1.3 Faktor-Faktor Yang Menpengaruhi Produksi Biogas ................................. 8
2.2. Liquified Petroleum Gas (LPG) ............................................................. 13
2.3. Motor Bakar ............................................................................................... 14
2.3.1 Mesin Otto ...................................................................................................... 16
2.4. Performansi MotorBakar...............................................................................24
2.4.1. Torsi dan Daya ............................................................. 24
2.4.2. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)......................................... 25
2.4.3. Effisiensi Mesin ............................................................................. 26

iii

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN ....................................... 28
3.1. Waktu dan Tempat ............................................................................. 28

3.2. Bahan Pengujian ................................................................................ 28
3.3. Alat Pengujian ............................................................................. 29
3.4. Prosedur Pengujian ............................................................................ 32
3.5. Bagan Alir Pengerjaan ....................................................................... 34

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 36
4.1. Pengujian Performansi ........................................................................ 36
4.1.1. Torsi ............................................................................................ 36
4.1.2. Daya ............................................................................................ 38
4.1.3. Konsumsi BahanBakar Spesifik (SFC)....................................... 40
BABV KESIMPULANDANSARAN ............................................................ 49
5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 49
5.2. Saran ................................................................................................... 49
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

iv

DAFTARTABEL


Tabel 2.1. Komposisi Biogas ................................................................................. 5
Tabel 2.2 Nilai kesetaraan biogas dengan sumber energi lain .............................. 7
Tabel 2.3 Rasio C/N beberapa bahan organik...................................................... 10
Tabel 2.4 Perkiraan Produksi Dan Kandungan bahan kering kotoran
............................................................................................................................... be
berapa jenis ternak................................................................................................. 11
Tabel 2.5 Produksi biogas dan Lama cerna (Retention time) kotoran ternak
di dalam tangki pencerna ...................................................................................... 13
Tabel 3.1. Format Pengujian Mesin Dengan Bahan Bakar Premium, Variasi
Beban dan Putaran Mesin …………………………………………33
Tabel 3.2. Format Pengujian Mesin dengan Bahan Bakar
Campuran Biogas dengan LPG, variasi dan Putaran Mesin…34
Tabel4.1HasilPengujianTorsiTerhadapPutaran P ut a r an d an
v a ri as i b eb an s e r t a v ar i a s i b ah a ba k a r pr em i um
de n c am pu r an bi o ga s d e n gan LP G……………………….......36
Tabel 4.2. Hasil Perhitungan Daya Terhadap Putaran Dengan Variasi
Bahan Bakar Premiumdan campuran Biogas dengan LPG…………38
Tabel4.3.Hasil perhitungan SFC terhadap putan denga variasi bahan bakar
premium dan campuran biogas dengan LPG………………………...41

v

DAFTARGAMBAR

Gambar 2.1. Proses Pembentukan Biogas........................................................ 5
Gambar 2.2. DiagramP-v Mesin Otto Aktual dan Ideal................................... 1 6
Gambar 2.3. DiagramT-S Mesin Otto ................................................... 17
Gambar 2.4. Sistem Pencampuran Udara + Bahan Bakar Dengan
Karburator (A) Dan Sistem Injeksi (B) ..……………………. 18
Gambar 2.5. Mesin Otto4 Langkah ..................................................... 19
Gambar 2.6. Langkah hisap mesin otto 4 langkah ................................... 19
Gambar 2.7. Langkah Kompresi Mesin Otto 4 Langkah ................................. 20
Gambar 2.8. Langkah Usaha Mesin Otto 4 Langkah ………………………...20
Gambar 2.9. Langkah buang mesin otto 4 langkah .......................................... 21
Gambar 2.10. Rope Brake Dynamometer........................................ 23
Gambar 2.11. Daya dan torsi sebagai fungsi putaran ................................ 25
Gambar 3.1. Mesin Pemotong Rumput Tagawa TGX 437 ...................... 29
Gambar 3.2. Tachometer .................................................................................. 30
Gambar 3.3. Timbangandigital Xinexten ......................................................... 3 1
Gambar 3.4. TimbanganDigital Ion ................................................................. 31
Gambar 3.5. Toolbox ....................................................................................... 32

vi

Gambar 3.6. Bagan alirprosedur pengerjaan ................................................... 35
Gambar 4.1. Grafik Torsi vs PutaranMesin ....................................................................................37
Gambar 4.2. Grafik Daya vs PutaranMesin ....................................................................................39
Gambar 4.3. Grafik SFCvs PutaranMesin .......................................................... 42

vii

DAFTAR NOTASI

AFR

Rasiomassaudara-bahanbakar

HHV

Nilaikaloratas

LHV

Nilaikalorbawah

kJ/kg

ma

Massa udara

kg

ṁa

Laju aliran massa udara

kg/s

mf

Massa bahan bakar

kg

ṁf

Laju aliran bahan bakar

kg/jam

n

Putaran mesin

rpm

Nc
ηb

Jumlah silinder

ηc

Effisiensi termal brake

ηf

Effisiensi pembakaran

kJ/kg

%

Effisiensi konversi bahanbakar



Daya

Watt

Pa

Tekanan udara

Pa

QHV

Nilai kalor bahan bakar

(kJ/kg)

R

Konstanta gas

J/kg.K

Sfc

Konsumsi bahan bakar spesifik

g/kW.h

τ

Torsi keluaran mesin

N.m

Ta

Temperatur udara

K

��

Waktu untuk menghabiskan bahan bakar

s

Vc

Volume clearance

m3

Vd

Volume langkah torak

m3

viii