Kajian Performansi Mesin Diesel Menggunakan Variasi Campuran Bahan Bakar Pertadex dan Minyak Polipropilena Cair Dengan Supercharger

KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL DENGAN
MENGGUNAKAN VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR
PERTADEX DAN MINYAK POLIPROPILENA CAIR
DENGAN SUPERCHARGER

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

PARNINGOTAN DS
NIM : 110401135

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Sampah masih menjadi masalah utama di negara-negara di dunia, termasuk
Indonesia. Sampah plastik memiliki dampak buruk bagi lingkungan apabila tidak
diolah lebih lanjut. Penelitian ini dilakuakn untuk mengkonversikan sampah
plastik jenis polipropilena menjadi bahan bakar minyak menggunakan katalis
silika gel dengan proses pirolisis. Selanjutnya minyak yang di dapat dari proses
pirolisis di uji pada mesin diesel TD-115 yang telah di campur dengan bahan
bakar pertadex. Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh variasi campuran
bahan bakar pertadex dengan minyak polipropilena terhadap performansi mesin
diesel dengan penambahan supercharger. Dimana dari penelitian ini diperoleh
bahwa torsi, daya, efisiensi volumetris, daya aktual, efisiensi termal aktual, rasio
udara dengan bahan bakar, menurun akibat semakin banyak campuran minyak
polipropilena yang digunakan. Sedangkan nilai konsumsi bahan bakar spesifik,
laju aliran bahan bakar, panas yang terbuang serta persentase panas yang terbuang
meningkat.

Kata kunci : Sampah plastik, polipropilena, silika gel, pirolisis, pertadex, performansi mesin
diesel, supercharger

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Garbage is still a major problem in countries in the world, including Indonesia.
Plastic waste has a bad impact on the environment if not further. This study was
conducted to convert the type of polypropylene plastic waste into fuel oil using
catalysts of silica gel with a pyrolysis process. Furthermore, the oil obtained from
the pyrolysis process in a test on TD-115 diesel engine that has been mixed with
fuel pertadex. This study aims to look at the effect of variations in fuel mixture
pertadex with polypropylene oil to the performance of diesel engines with the
addition of a supercharger. Where from this study showed that torque, power,
volumetric efficiency, actual power, the actual thermal efficiency, the ratio of air
to fuel, to decline as more oil blends of polypropylene used. While the value of
specific fuel consumption, fuel flow, waste heat and increasing the percentage of
wasted heat.

Key words: Waste plastic, polypropylene, silica gel, pyrolysis, pertadex, performance diesel
engine, supercharger

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa
karena hanya atas berkat dan karunia-Nya penulis dapat mengerjakan dan
menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk mencapai gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu
“kajian performansi mesin diesel menggunakan variasi campuran bahan bakar
pertadex dan minyak polipropilena cair dengan supercharger”
Penulis berterima kasih kepada banyak pihak yang telah banyak membantu
penulis di berbagai hal dalam proses penyusunan skripsi ini. Oleh sebab itu,
penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Orang tua penulis, Ayahanda T. Dolok Saribu dan Ibunda (+) K. br
Manurung atas segala pengorbanan yang tiada terbalaskan di dalam
membesarkan, menyekolahkan saya hingga ke jenjang perguruan tinggi.
Permohonan saya kepada Tuhan melalui doa yang tulus kiranya kepada
Ibunda tercinta diberikan tempat yang layak disisi-Nya dan kepada

Ayahanda tercinta kiranya diberikan kekuatan dan kesehatan serta
ketabahan di dalam membimbing kami anak-anaknya.
2. Bapak Ir.Abdul Halim Nasution, MSc selaku Dosen Pembimbing yang
telah memberikan banyak bimbingan, arahan, dan masukan yang positif
kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Universitas Sumatera.
5. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik Mesin
di Universitas Sumatera Utara, yang telah banyak membantu penulis dan
memberikan bimbingan selama perkuliahan.

Universitas Sumatera Utara

6. Teman setia satu tim skripsi yaitu Korintus H. Gultom yang selalu
menyemangati penulis dengan sabar.
7. Seluruh mahasiswa Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara
terkhusus stambuk 2011 yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih memiliki berbagai

kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun
dari berbagai pihak. Penulis juga mengharapkan skripsi ini dapat menjadi
tambahan pengetahuan bagi pembaca dan bermanfaat untuk kita semua.
Terimakasih.

Medan,
Penulis

Parningotan Dolok Saribu

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ....................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ..................................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xi
DAFTAR SIMBOL......................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2. Tujuan Pengujian......................................................................... 3
1.3. Batasan Masalah .......................................................................... 3
1.4. Manfaat Pengujian....................................................................... 4
1.5. Metodologi Penulisan................................................................. 4
1.6. Sistematika Penulisan.................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sejarah Plastik............................................................................. 6
2.1.1. Defenisi Plastik ............................................................... 8
2.1.2. Pembuatan Plastik ........................................................... 9
2.1.3. Daur Ulang Plastik .......................................................... 12
2.1.4. Plastik Propilena ............................................................. 14
2.2. Silika Gel .................................................................................... 17
2.3. Proses Pirolisis ............................................................................ 17
2.4. Pertamina Dex (PERTADEX) .................................................... 19
2.5. Mesin Diesel ............................................................................... 20
2.5.1. Prinsif Kerja Mesin Diesel ........................................... 22
2.5.2. Standarisasi Diesel ........................................................ 24
2.5.3. Performansi Mesin Diesel ............................................... 24
2.5. Supercharger ............................................................................... 33

2.5.1. Jenis-Jenis Supercharger ................................................. 35
2.5.2

Jenis-Jenis Kompressor ................................................... 36

Universitas Sumatera Utara

BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Waktu Dan Tempat ..................................................................... 38
3.2 Alat dan Bahan............................................................................ 38
3.2.1. Alat .................................................................................. 38
3.2.2. Bahan Baku ..................................................................... 41
3.2.3. Proses Pirolisis Polipropilena dari PBKG ....................... 41
3.2.4. Persentase pencampuran Pertadex dengan
Polipropilena ................................................................... 43
3.3. Metode Pengumpulan Data ........................................................ 43
3.4. Metode Pengolahan Data ............................................................ 43
3.5. Pengamatan Dan Tahap Pengujian ............................................. 44
3.6. Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ............................ 44
3.7. Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ......................... 46

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1. Hasil Uji Kelayakan Bahan Bakar Polipropilena Cair................ 48
4.1.1. Analisis Densitas ............................................................. 48
4.1.2. Analisit Specific Gravity Dan API Gravity ..................... 49
4.1.3. Analisis Viskositas Kinematik ....................................... 50
4.1.4. Hasil Pengujian Bom Kalori Meter ................................. 51
4.2. Hasil Pengujian Engine Test Bed TD - 115 ................................ 53
4.2.1. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina Dex .... 53
4.2.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina
Dex + Polipropilena Cair 5% .......................................... 54
4.2.3. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina
Dex + Polipropilena Cair 10% ........................................ 55
4.2.4. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina
Dex + Polipropilena Cair 15% ........................................ 55
4.2.5. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina
Dex + Polipropilena Cair 20% ........................................ 56
4.2.6. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Pertamina
Dex + Polipropilena Cair 25% ........................................ 56
4.3. Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ............................... 58

Universitas Sumatera Utara

4.3.1. Daya ................................................................................ 58
4.3.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf) ........................................ 61
4.3.3. Rasio Udara Bahan Bakar (AFR).................................... 64
4.3.4. Effisiensi Volumetris ...................................................... 67
4.3.5. Daya Aktual .................................................................... 70
4.3.6. Effisiensi Thermal Aktual ............................................... 73
4.3.7. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) .......................... 75
4.3.8. Heat Loss......................................................................... 78
4.3.9. Persentase Heat Loss ....................................................... 81
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan.................................................................................... 84
5.2. Saran .............................................................................................. 85
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xiv
LAMPIRAN ..................................................................................................... xvi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Logo Polipropilena (PP) ........................................................... 14

Gambar 2.2

Struktur Senyawa Silika Gel .................................................... 17

Gambar 2.3

Diagram P-v dan T-S ............................................................... 21

Gambar 2.4

Diagram P-v saat pemakaian supercharger .............................. 22

Gambar 2.5

Prinsip Kerja Mesin Diesel ....................................................... 23

Gambar 2.6

Viscous Flow Meter ................................................................. 29

Gambar 2.6

Supercharger ............................................................................. 35

Gambar 2.7

Turbocharger ............................................................................ 37

Gambar 3.1

Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII ........................ 38

Gambar 3.2

Tec Equipment TD-114 ............................................................ 39

Gambar 3.3

Pemasangan Supercharger ........................................................ 40

Gambar 3.4

Rangkaian Peralatan Pirolisis PBKG ....................................... 40

Gambar 3.5

Plastik Bekas Kemasan Gelas yang telah di potong kecil ........ 41

Gambar 3.6

Diagram Alir Prosedur Proses Pirolisis Polipropilena
dari PBKG ................................................................................ 42

Gambar 3.7

Persentase campuran Polipropilena Cair dan bahan
Pertamina Dex .......................................................................... 43

Gambar 3.8

Alat Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ................................. 46

Gambar 3.9

Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin ............................ 47

Gambar 4.1

Grafik LHV Rata-Rata ............................................................. 52

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.2

Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg .................. 57

Gambar 4.3

Grafik Torsi vs Putaran mesin untuk beban 4.5 kg .................. 58

Gambar 4.4

Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3.5 kg .................. 60

Gambar 4.5

Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4.5 kg ............................. 61

Gambar 4.6

Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3.5 kg ...................... 63

Gambar 4.7

Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4.5 kg ...................... 63

Gambar 4.8

Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ......... 66

Gambar 4.9

Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg .......... 66

Gambar 4.10 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada
pembebanan 3.5 k ..................................................................... 69
Gambar 4.11 Grafik effisiensi volumetrik vs putaran mesin pada
Pembebanan 4.5 kg ................................................................... 69
Gambar 4.12 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada
pembebanan 3.5 kg ................................................................... 72
Gambar 4.13 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada
pembebanan 4.5 kg .................................................................. 72
Gambar 4.14 Effisiensi termal aktual vs putaran mesin pada
pembebanan 3.5 kg ................................................................... 75
Gambar 4.15 Effisiensi termal Aktual vs putaran mesin pada
pembebanan 4.5 kg ................................................................... 75
Gambar 4.16 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ...................... 77
Gambar 4.17 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ...................... 78

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.18 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 3.5 kg ............. 80
Gambar 4.19 Heat Loss vs Putaran mesin pada pembebanan 4.5 kg ............. 80
Gambar 4.20 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada
pembebanan 3.5 kg ................................................................... 83
Gambar 4.21 Persentase Heat Loss vs Putaran mesin pada
pembebanan 4.5 kg ................................................................... 83

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Data temperatur transisi dan temperatur lebur plastik ................. 10
Tabel 2.2 Konsumsi Plastik Perkapita Beberapa Negara di Dunia ............... 14
Tabel 2.3 Sifat Umum Polipropilena............................................................. 15
Tabel 2.4 Sifat Bahan Bakar Diesel Komersial ............................................. 24
Tabel 4.1 Hasil Analisis Densitas Polipropilena Cair ................................... 48
Tabel 4.2 Hasil Analisis Specific Gravity dan API Gravity
Polipropilena Cair ......................................................................... 49
Tabel 4.3 Hasil Analisis Viskositas Kinematik Polipropilena Cair .............. 50
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ................................................ 52
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex ............................... 54
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex +
Polipropilena Cair 5% ................................................................... 54
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex +
Polipropilena Cair 10% ................................................................. 55
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex +
Polipropilena Cair 15% ................................................................. 55
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex +
Polipropilena Cair 20% ................................................................. 56
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Bahan Bakar Pertamina Dex +
Polipropilena Cair 25% ................................................................. 57

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Daya pada beban 3.5 kg ......................... 59
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk Daya pada beban 4.5 kg ......................... 59
Tabel 4.13 Laju Aliran Bahan Bakar pada beban 3.5 kg ................................. 62
Tabel 4.14 Laju Aliran Bahan Bakar pada beban 4.5 kg ................................. 62
Tabel 4.15 Air Fuel Ratio pada beban 3.5 kg .................................................. 65
Tabel 4.16 Air Fuel Ratio pada beban 4.5 kg .................................................. 65
Tabel 4.17 Effesiensi Volumetrik pada beban 3.5 kg ...................................... 68
Tabel 4.18 Effesiensi Volumetrik pada beban 4.5 kg ...................................... 68
Tabel 4.19 Daya Aktual pada beban 3.5 kg .................................................... 70
Tabel 4.20 Daya Aktual pada beban 4.5 kg .................................................... 70
Tabel 4.21 Effisiensi thermal break aktual pada beban 3.5 kg ....................... 74
Tabel 4.22 Effisiensi thermal break aktual pada beban 4.5 kg ....................... 74
Tabel 4.23 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 3.5 kg ..................... 76
Tabel 4.24 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 4.5 kg ..................... 76
Tabel 4.25 Heat Losses pada beban 3.5 kg ...................................................... 78
Tabel 4.26 Heat Losses pada beban 4.5 kg ...................................................... 79
Tabel 4.27 Persentase Heat Loss pada beban 3.5 kg........................................ 81
Tabel 4.28 Persentase Heat Loss pada beban 4.5 kg........................................ 82

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SIMBOL
Simbol

Keterangan

Satuan

HHV

Nilai kalor bahan bakar atas

KJ/Kg.oC

LHV

Nilai kalor bahan bakar bawah

KJ/Kg.oC

M

Persentase kandungan air dalam bahan bakar

%

H2

Jumlah hidrogen dalam bahan bakar

%

Pb

Daya poros

W

T

Torsi

Nm

n

Putaran

RPM

SFC

Konsumsi bahan bakar spesifik

Kg/KW.h

ṁf

Laju aliran bahan bakar

Kg/h

Sgf

Specific gravity

t

Waktu

h

Ƞb

efisiensi termal

%

CV

Nilai kalor bahan bakar

KJ/kg

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

Faktor koreksi

Ƞv

Efisiensi volumetrik

%

Ƞm

Efisiensi mekanis

%

ρa

Kerapatan udara

Kg/m3

Ta

Suhu udara luar (ambient)

0

C

Te

Suhu gas buang (exausht)

0

C

Kg/h

Universitas Sumatera Utara