Uji Eksperimental Pengaruh Penambahan Bioetanol pada Bahan Bakar Pertalite terhadap Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin

UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH PENAMBAHAN
BIOETANOL PADA BAHAN BAKAR PERTALITE
TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR BAKAR BENSIN

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

M. HAFIZ PRATAMA
NIM. 110401104

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara


Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Bahan bakar gasohol diuji pada mesin Supra-X 125cc untuk mengetahui
perbandingan unjuk kerja mesin dengan menggunakan bahan bakar bensin jenis
pertalite. Prosedur pengujian dibagi dua tahap yaitu, pengujian nilai kalor bahan
bakar dan pengujian unjuk kerja mesin. Hasil pengujian nilai kalor bahan bakar
diperoleh nilai kalor pertalite 44260,12 kJ/kg; gasohol 5% 41466 kJ/kg; gasohol

10% 41171,88 kJ/kg; dan gasohol 15% 40289,52 kJ/kg. Hasil pengujian unjuk
kerja diperoleh torsi dan daya rata-rata tertinggi pada bahan bakar pertalite sebesar
9,08 Nm dan 4707,53 W. Konsumsi bahan bakar spesifik terendah pada bahan
bakar gasohol 15% yaitu 242,4 gr/kW.h.
Kata kunci : Mesin otto, gasohol, pertalite, bioetanol, unjuk kerja

i
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Gasohol fuels tested on Supra-X 125cc engine to compare the performance of the
engine using gasoline fuel types pertalite. The testing procedure is divided into
two stages, testing the calorific value of the fuel and engine performance testing.
The test results obtained calorific value fuel heating value pertalite 44260.12
kJ/kg; gasohol 5% 41 466 kJ/kg; gasohol 10% 41171.88 kJ/kg; and gasohol 15%
40289.52 kJ/kg. The test results obtained torque and power performance highest
average fuel pertalite of 9.08 Nm and 4707.53 W. Lowest specific fuel
consumption in the fuel gasohol 15% is 242.4 g/kWh.
Keywords : Otto machine, gasohol, pertalite, bioethanol, performance


ii
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT, karena atas
limpahan berkah dan rahmatNya saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan
skripsi ini saya buat untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Dalam menyusun skripsi ini saya menyadari bahwa tanpa bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak, akan terasa sulit bagi saya untuk menyelesaikan
skripsi ini. Karena itu saya ucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua saya, Ayahanda Chaidir dan Ibunda Lelyana Pulungan yang
telah memberikan semangat, materi, dukungan beserta doa kepada saya
sehingga saya dapat menyelesaikan pendidikan di Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik USU.
2. Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik USU.
3. Ir. A. Halim Nasution, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktunya untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi
ini.
4. Bapak Ir. Zamanhuri, MT dan Bapak Dr.Eng. Taufiq Bin Nur, ST. M.Eng.Sc
selaku dosen pembanding yang membantu saya dalam memperbaiki skripsi
ini.
5. Bapak/Ibu staff pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik USU.
6. Laboran Laboratorium Prestasi Mesin Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik USU yang telah banyak memberikan arahan kepada saya selama
pengujian.
7. Saudaraku yang tercinta, Adinda Marina Juwita dan M.Chairul Anam yang
telah memberikan semangat, dukungan serta doa kepada saya selama
penyusunan skripsi ini.

iii
Universitas Sumatera Utara

8. Seluruh teman-teman saya, khususnya stambuk 2011 yang tidak dapat saya
sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan semangat serta
masukan yang positif kepada saya.


Akhir kata, untuk semua pihak yang telah membantu saya dalam
penyelesaian skripsi ini kiranya selalu dalam lindungan Allah SWT. Semoga
skripsi ini memberi manfaat bagi pengembangan ilmu kedepannya.

Medan, Januari 2016
Penulis,

M. Hafiz Pratama
NIM. 110401104

iv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK .................................................................................................................... i
ABSTRACT ................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR ................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ................................................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ viii
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... ix
DAFTAR NOTASI ...................................................................................................... x
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2 Tujuan Pengujian ........................................................................................ 3
1.3 Batasan Masalah.......................................................................................... 3
1.4 Metodologi Penulisan ................................................................................. 4
1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................................. 5
2.1 Motor Bakar ................................................................................................ 5
2.2 Bahan Bakar Bensin .................................................................................... 6
2.3 Motor Bakar Bensin .................................................................................... 9
2.3.1 Siklus Otto Ideal ................................................................................. 9
2.4 Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin ............................................................. 11
2.4.1 Torsi Poros ....................................................................................... 11
2.4.2 Daya Poros ....................................................................................... 12
2.4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ........................................... 13
2.4.4 Air Fuel Ratio (AFR) ....................................................................... 13
2.4.5 Efisiensi Volumetris ......................................................................... 14

2.4.6 Efisiensi Thermal ............................................................................ 15
2.5 Nilai Kalor Bahan Bakar ........................................................................... 15

v
Universitas Sumatera Utara

2.6 Sejarah Bioetanol ...................................................................................... 17
2.6.1 Bioetanol .......................................................................................... 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................... 20
3.1 Penelitian ................................................................................................... 20
3.2 Waktu dan Tempat .................................................................................... 20
3.2.1 Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ................................................... 20
3.2.2 Pengujian Torsi ................................................................................ 21
3.2.3 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ................................................. 21
3.3 Alat dan Bahan .......................................................................................... 22
3.3.1 Alat ................................................................................................... 22
3.3.2 Bahan ............................................................................................... 28
3.4 Metode Pengumpulan Data ....................................................................... 29
3.5 Metode Pengolahan Data .......................................................................... 30
3.6 Pengamatan dan Tahap Pengujian ............................................................ 30

3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin .................................................... 30
3.8 Prosedur Pengujian Konsumsi Bahan Bakar Spesifik .............................. 32
3.9 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ........................................... 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................. 39
4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................. 39
4.1.1 Spesifikasi Data Alat dan Bahan Pengujian ..................................... 39
4.1.1.1 Data Motor ........................................................................... 39
4.1.1.2 Data Bahan Bakar ................................................................ 39
4.2 Pengujian Performansi Mesin Otto ........................................................... 41
4.2.1 Final Ratio ....................................................................................... 41
4.2.2 Torsi ................................................................................................. 42
4.2.3 Daya ................................................................................................. 43
4.2.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ........................................... 44
4.2.5 Efisiensi Thermal ............................................................................. 47
4.2.6 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ..................................................... 49
4.2.7 Efisiensi Volumetris ......................................................................... 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 52

vi
Universitas Sumatera Utara


5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 52
5.2 Saran .................................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ xii
LAMPIRAN

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses pembakaran luar dan pembakaran dalam....................................... 6
Gambar 2.2 Pembagian langkah pada siklus otto ....................................................... 10
Gambar 2.3 Diagram P-V dan diagram T-S siklus otto ideal ..................................... 11
Gambar 3.1 Pengujian konsumsi bahan bakar ............................................................ 21
Gambar 3.2 Pengujian torsi ......................................................................................... 21
Gambar 3.3 Pengujian nilai kalor bahan bakar ........................................................... 22
Gambar 3.4 Mesin Honda Supra-X 125 ...................................................................... 23
Gambar 3.5 Tabung ukur ............................................................................................ 24
Gambar 3.6 Tachometer .............................................................................................. 25

Gambar 3.7 Timbangan digital ................................................................................... 25
Gambar 3.8 Timbangan pegas .................................................................................... 26
Gambar 3.9 Digital stopwatch .................................................................................... 27
Gambar 3.10 HiDS HD-30.......................................................................................... 27
Gambar 3.11 Selang bahan bakar................................................................................ 28
Gambar 3.12 Bahan bakar Pertalite ............................................................................ 29
Gambar 3.13 Bioetanol absolut ................................................................................... 29
Gambar 3.14 Diagram alir performansi motor bakar .................................................. 32
Gambar 3.15 Pengujian konsumsi bahan bakar spesifik ............................................. 34
Gambar 3.16 Diagram alir pengujian konsumsi 40 ml bahan bakar ........................... 35
Gambar 3.17 Bom kalorimeter .................................................................................... 36
Gambar 3.18 Diagram alir pengujian nilai kalor bahan bakar .................................... 38
Gambar 4.1 Grafik torsi vs putaran setiap bahan bakar .............................................. 42
Gambar 4.2 Grafik daya vs putaran setiap bahan bakar.............................................. 44
Gambar 4.3 Grafik SFC vs putaran setiap bahan bakar .............................................. 47
Gambar 4.4 Grafik efisiensi thermal vs putaran setiap bahan bakar........................... 48
Gambar 4.5 Grafik AFR vs putaran setiap bahan bakar ............................................. 50
Gambar 4.6 Grafik efisiensi volumetris vs putaran setiap bahan bakar ...................... 51

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar dan mutu bahan bakar pertalite ........................................................ 7
Tabel 4.1 Pengujian nilai kalor bahan bakar pertalite ................................................. 40
Tabel 4.2 Pengujian nilai kalor bahan bakar gasohol 5% ........................................... 40
Tabel 4.3 Pengujian nilai kalor bahan bakar gasohol 10% ......................................... 40
Tabel 4.4 Pengujian nilai kalor bahan bakar gasohol 15% ......................................... 40
Tabel 4.5 Nilai torsi setiap bahan bakar ...................................................................... 42
Tabel 4.6 Besarnya daya setiap bahan bakar .............................................................. 43
Tabel 4.7 Hasil pengujian mf bahan bakar pertalite .................................................... 44
Tabel 4.8 Hasil pengujian mf bahan bakar gasohol 5% .............................................. 45
Tabel 4.9 Hasil pengujian mf bahan bakar gasohol 10% ............................................ 45
Tabel 4.10 Hasil pengujian mf bahan bakar gasohol 15% .......................................... 46
Tabel 4.11 Nilai SFC settap bahan bakar .................................................................... 46
Tabel 4.12 Nilai Efisiensi thermal setiap bahan bakar ................................................ 48
Tabel 4.13 Nilai ma setiap bahan bakar....................................................................... 49
Tabel 4.14 Nilai AFR setiap bahan bakar ................................................................... 49
Tabel 4.15 Efisiensi volumetris setiap bahan bakar .................................................... 50

ix
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

Lambang

Keterangan

Satuan

AFR

Rasio campuran bahan bakar dan udara

B

Diameter silinder

mm

Cv

Nilai kalor bahan bakar

kJ/kg

F

Gaya

N

g

Gaya gravitasi

m/s2

HHV

Nilai kalor atas bahan bakar

kJ/kg

LHV

Nilai kalor bawah bahan bakar

kJ/kg

Massa aliran udara per siklus

kg/cyl-cycle

Laju massa udara

kg/jam

Laju bahan bakar

kg/jam

Putaran

rpm

P

Daya

W

Pi

Tekanan udara masuk

kPa

rc

Rasio kompresi

S

Panjang langkah

mm

SFC

Konsumsi bahan bakar spesifik

gr/kW.h

t

Waktu

s

T

Torsi

N.m

Ta

Temperatur udara lingkungan

K

Ti

Temperatur udara masuk

K

Vc

Volume sisa

mm3

Vd

Volume langkah

mm3

Efisiensi thermal brake

%

Efisiensi volumetris

%

̇
n

̇

x
Universitas Sumatera Utara