Kajian Eksperimental Performansi Mesin Diesel Satu Silinder Dengan Menggunakan Supercarjer Berbahan Bakar Solar dan Campuran Solar Biodiesel Biji Canola Chapter III V

3.1 Waktu dan Tempat
1. Persiapan bahan baku biodiesel dilakukan di laboratorium PIK (Proses
Industri Kimia) Universitas Sumatera Utara selama 2 minggu.
2. Pengujian kandungan biodiesel dilakukan di PPKS (Pusat Penelitian
Kelapa Sawit) Medan selama 2 minggu.
3. Pengujian nilai kalor bahan bakar dan performansi dilakukan di
Laboratorium Motor Bakar Universitas Sumatera Utara selama 2 minggu.

3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Oven
Digunakan untuk memanaskan minyak dan bahan lainnya saat proses
transesterifikasi. Berikut oven yang ditunjukkan pada gambar 3.1
sebagai berikut :

Gambar 3.1 Oven

2. Erlenmeyer

29

Digunakan

sebagai

wadah cairan.

Berikut

Erlenmeyer

yang

ditunjukkan pada gambar 3.2 sebagai berikut :

Gambar 3.2 Erlenmeyer
3. Labu leher tiga
Digunakan sebagai wadah pada proses pemanasan guna mereaksikan
minyak dengan katalis KOH. Berikut gambar labu leher tiga yang
ditunjukkan pada gambar 3.3 sebagai berikut :

Gambar 3.3 Labu Leher Tiga

4. Hotplate Stirrer
Digunakan sebagai penghasil panas dan medan magnet bagi magnetik
stirrer. Berikut hotplate stirrer yang ditunjukkan pada gambar 3.4 yaitu

30

Gambar 3.4 Hotplate Stirrer

5. Magnetik Strirrer
Digunakan untuk menghasilkan putaran dalam labu leher tiga guna
mengaduk campuran minyak dan katalis. Berikut magnetic stirrer
yang ditunjukkan pada gambar 3.5 sebagai berikut :

Gambar 3.5 Magnetik Stirrer

6. Termometer
Digunakan untuk mengukur temperatur cairan. Berikut gambar

termometer yang ditunjukkan pada gambar 3.6 sebagai berikut :

Gambar 3.6 Termometer

31

7. Beaker Glass
Digunakan sebagai wadah cairan. Berikut gambar beaker glass yang
ditunjukkan pada gambar 3.7 sebagai berikut :

Gambar 3.7 Beaker Glass

8. Corong Pemisah
Digunakan untuk memisahkan biodiesel dari metanol, gliserol dan air.
Berikut gambar corong pemisah yang ditunjukkan pada gambar 3.8
sebagai berikut :

Gambar 3.8 Corong Pemisah

9. Statif dan Klem

Digunakan sebagai penyangga dan pencengkram corong pemisah.
Berikut gambar statif dan klem yang ditunjukkan pada gambar 3.9
sebagai berikut :

32

Gambar 3.9 Statif dan Klem
10. Bom Kalorimeter
Digunakan untuk mengukur nilai kalor bahan bakar. Berikut gambar
bom kalorimeter yang ditunjukkan pada gambar 3.10 sebagai berikut :

Gambar 3.10 Bom Kalorimeter
11. TQ Small Engine Test Bed TD115-MKII
Berikut gambar TQ Small Engine Test Bed TD 115-MKII yang
ditunjukkan pada gambar 3.11 sebagai berikut :

33

Gambar 3.11 TQ Small Engine Test Bed TD115-MKII
Spesifikasi:

Model

: ROBIN-FUJI TD115-MKII

Type

: 1 silinder, 4 langkah, dan horizontal

Max output

: 4.2 kW

Rated output

: 2.5 kW

Max speed

: 3600 rev/min

Bore

: 70 mm

Stroke

: 60 mm

Compression ratio

: 21 : 1

Weight

: 45 kg

Fuel injection timing

: 23° BTDC

(Sumber : Manual Book of TD 110-115,2000)

12. TecQuipment TD114
TecQuipment TD114 digunakan untuk melihat data keluaran yang
akan digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran
yang diambil antara lain: putaran (rpm), torsi (Nm), exhaust

34

temperature (oC), tekanan udara (mmH2O), serta jumlah bahan bakar
yang dihabiskan (ml). TecQuipment TD114 ditunjukkan pada gambar
3.12 di bawah ini:

Gambar 3.12 TecQuipment TD114

13.Supercarjer
Supercarjer adalah suatu mesin mekanisme untuk menyuplai udara
dengan kepadatan yang melebihi kepadatan udara atmosfer ke dalam
silinder pada langkah hisap sehingga daya yang dihasilkan lebih besar.
Berikut gambar supercarjer yang ditunjukkan pada gambar 3.13 sebagai

berikut :

35

Gambar 3.13 Supercarjer
3.2.2. Bahan
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Minyak Canola
2. Air
3. Etanol
4. Metanol
5. Es batu
6. KOH

36

3.3 Prosedur Penelitian
Terdapat beberapa tahapan penting dalam penelitian seperti yang dapat
dilihat pada gambar 3.14 berikut :

Pembuatan
biodiesel

Pengujian
karakteristik
biodiesel

Pengujian nilai
kalor bahan
bakar

Pengujian
performansi

Gambar 3.14 Garis Besar Tahapan Penelitian

Pembuatan biodiesel dimulai dengan pengadaan minyak biji canola.
Setelah minyak didapatkan, dilakukan pengujian terhadap kadar asam lemak
bebas (free fatty acid/FFA) yang terkandung dalam minyak. Berikut minyak
canola seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.15 sebagai berikut :

Gambar 3.15 Minyak Canola

Sejumlah sampel minyak direkasikan dengan etanol dan phenolphtalein
lalu dititrasi dengan KOH. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan kadar
FFA pada minyak kurang dari 1% atau bisa dikatakan hampir tidak ada,

24

dengan demikian dapat langsung dilanjutkan ke proses transesterifikasi.
Berikut proses transesterifikasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.16
sebagai berikut :

Gambar 3.16 Proses Transesterifikasi

Proses transesterifikasi dilakukan dengan meraksikan minyak canola
dengan sejumlah metanol pada perbandingan fraksi mol tertentu. Dalam
reaksi digunakan katalis KOH untuk menurunkan energi aktivasi dari reaksi.
Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari gliserol
yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah. Berikut

pemisahan dari gliserol seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.17 sebagai
berikut :

25

Gambar 3.17 Pemisahan dari Gliserol
Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol sudah
berupa metil ester kotor, selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan
menggunakan air pada suhu tertentu sampai bahan pengotor habis. Berikut
proses pencucian seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.18 sebagai berikut :

Gambar 3.18 Pencucian

Setelah proses pencucian selesai, metil ester kemudian dipanaskan
didalam oven untuk menghilangkan kadar air sehingga didapatkan metil ester
canola. Berikut metal ester canola seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.19
sebagai berikut :
26

Gambar 3.19 Metil Ester Canola

3.3.1 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
Berikut adalah prosedur pengujian kadar asam lemak bebas (FFA)
seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.20 yaitu :

27

Mulai
Dimasukkan sejumlah sampel minyak
canola (dalam gram) kedalam erlenmeyer
Ditambahkan etanol 95%
sebanyak 100 ml
Campuran dikocok kuat hingga sampel larut

Campuran tersebut diambil sebanyak 10 ml
Ditambahkan 3 tetes phenolphtalein
Campuran tersebut diambil sebanyak 10 ml
Ditambahkan 3 tetes phenolphtalein
Larutan dititrasi dengan KOH 0,1 N

Apakah larutan sudah
berubah warna
menjadi merah rosa?

Dicatat volume KOH yang terpakai
Dihitung kadar FFA sampel*
Selesai
Gambar 3.20 Diagram Alir Pengujian Kadar FFA
*kadar FFA sampel dihitung dengan persamaan:

28

Dimana:

T

= normalitas KOH

V = volume larutan KOH yang terpakai (ml)
M = berat molekul FFA (gr/mol)

3.3.2 Prosedur Transesterifikasi
Berikut adalah prosedur transesterifikasi yaitu :

29

Mulai

Dimasukkan sejumlah minyak (dalam gram)
kedalam labu leher tiga

Dimasukkan KOH
(dilarutkan dalam metanol*)
sebanyak 1% dari berat
minyak kedalam labu leher
tiga

Campuran dipanaskan selama 60 menit pada
rentang suhu 40-60 oC
Dipisahkan metil ester dari gliserol dengan
corong pemisah
Metil ester dicuci dengan air hangat hingga
bekas cucian bening
Dipanaskan dalam oven pada suhu 115 oC
selama 2 jam untuk menghilangkan kadar air

Selesai
Gambar 3.21 Diagram Alir Proses Transesterifikasi

*sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 1% dari berat minyak
dilarutkan kedalam metanol dengan perbandingan sebagai berikut:

30

Dimana:

G = massa methanol yang diperlukan
M = massa bahan baku yang akan di transesterifikasi

3.3.3 Proses Pencampuran Solar dengan Biodiesel Biji Canola
Prosedur pencampuran solar dengan biodiesel biji canola dapat dilakukan
dengan menghitung takaran biodiesel dan solar sebagai berikut :
B 5% =

x 1000 ml

= 50 ml
Maka solar yang dibutuhkan untuk dicampurkan dengan biodiesel biji canola
yaitu:
= 1000 ml solar-50 ml biodiesel biji canola
= 950 ml solar
Berikut seterusnya untuk mencari takaran solar dan biodiesel biji canola
dengan variasi yang berbeda. Setelah mendapatkan takaran solar dan biodiesel
masing-masing kemudian dicampurkan berdasarkan takaran yang sudah
ditentukan dan selanjutnya dituang kedalam botol sampel. Berikut solar dan
biodiesel setelah dicampur yang ditunjukkan pada gambar 3.22 sebagai berikut :

Gambar 3.22 Solar dan Biodiesel Biji Canola
31

3.3.4 Pengujian Karakteristik Biodiesel
Pengujian karakteristik biodiesel dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa
Sawit (PPKS) dan Laboratorium Proses Industri Kimia Universitas
Sumatera Utara dimana parameter yang diteliti antara lain:
- Angka Asam
- Titik Kabut (Cloud Point)
- Titik Nyala (Flash Point)
- Kadar Ester
- Densitas
- Kandungan Belerang
- Viskositas
- Gliserol Bebas
- Gliserol Total

3.3.5 Bahan Baku
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah:
1. Solar 100%
2. Solar + Biodiesel canola 5% atau (B5)
3. Solar + Biodiesel canola 10% atau (B10)
4. Solar + Biodiesel canola 15% atau (B15)
5. Solar + Biodiesel canola 20% atau (B20)

3.4 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.

32

2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang
digunakan dalam pengujian.

3.5 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang
ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan
grafik.
3.6 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang ditinjau dalam pengujian ini adalah:
1. Torsi motor (T)
2. Daya motor (N)
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)
4. Efisiensi thermal brake aktual
5. Efisiensi volumetris
6. Heat loss
7. Persentase heat loss
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu :
1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar + biodiesel biji
bunga canola 5%
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar + biodiesel biji
bunga canola 10%
4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar + biodiesel biji
bunga canola 15%

33

5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar + biodiesel biji
bunga canola 20%

3.7 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:
1. Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom.
2. Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.
3. Tabung gas oksigen.
4. Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang
dimasukkan ke dalam tabung bom.
5. Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.
6. Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.
7. Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
8. Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai
penyala pada tabung bom.
9. Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
10. Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada
dudukannya.
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Diisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Digulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada
pada penutup bom.

34

3. Ditempatkan 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. Diletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan
berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai
rapat.
5. Diisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Diisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml.
7. Ditempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter.
8. Dihubungkan tangkai penyala penutup bom dengan kabel sumber arus
listrik.
9. Ditutup kalorimeter dengan penutup yang telah dilengkapi dengan
pengaduk.
10. Dihubungkan dan mengatur posisi pengaduk pada elektromotor.
11. Ditempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12. Dihidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan
mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13. Dinyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14. Dipastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan
lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15. Dibaca dan dicatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima)
menit dari penyalaan berlangsung.
16. Dimatikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk
pengujian berikutnya.

35

17. Diulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.

3.8 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah
sebagai berikut :
1. Instrumen mesin diesel dikalibrasi sebelum digunakan.
2. Dimasukkan bahan bakar kedalam saluran bahan bakar mesin.
3. Dioperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin, kemudian
memanaskan mesin selama 10 menit.
4. Diatur putaran mesin pada 1800 rpm menggunakan tuas kecepatan sambil
melihat data analog pada instrumen.
5. Diletakkan beban statis pada dynamometer.
6. Dihitung lama waktu konsumsi bahan bakar sebanyak 8 ml dengan
menggunakan stopwatch.
7. Dicatat data keluaran pada papan instrumen meliputi torsi, tekanan udara
pada manometer, temperatur gas buang, dan waktu konsumsi bahan bakar.
8. Diulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda
(1800 rpm, 2000 rpm, 2200 rpm, 2400 rpm, 2600 rpm, 2800 rpm).
Prosedur pengujian dapat dilihat pada diagram alir pada gambar dibawah ini :

36

Gambar 3.22 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin

37

Secara lebih real urutan pengujian akan diperlihatkan pada gambar 3.23 di
bawah ini.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

38

13

Gambar 3.23 Set-up Pengujian Performansi Mesin Diesel
Keterangan:
1. Mengatur posisi gas.
2. Memasukkan bahan bakar.
3. Memasang supercarjer.
4. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol.
5. Mengalirkan air pendingin dari kran.
6. Menghidupkan Tec-equipment TD-115.
7. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol.
8. Memberikan beban pada lengan beban.
9. Mencatat hasil pembacaan RPM (putaran).
10. Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar.
11. Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm).
12. Mencatat hasil pembacaan tekanan udara.
13. Mencatat hasil pembacaan temperatur gas buang.

39

BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Hasil Biodiesel Biji Canola
Berikut hasil analisis yang dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit
(PPKS) Sumatera Utara dan Laboratorium Proses Industri Kimia USU. Berikut
karakteristik dari biodiesel biji canola yang ditunjukkan pada tabel 4.1 sebagai
berikut :
Tabel 4.1 Karakteristik Biodiesel Biji Canola
Parameter

Satuan

Hasil
Uji

Angka
Asam
Cloud
Point
Flash
Point

mg
KOH/gr

0,17

°C

-8

°C

183

Kadar
Ester
Densitas

%massa

96,5

kg/m3

868

Belerang %massa
Viskositas
cSt
Gliserol
%massa
Bebas
Gliserol
%massa
Total

0,04
4,35
0
0

Standar
SNI
ASTM
Maks
Maks
0,8
0,5
Maks
18
Min
100
Min
96,5
850-890
Maks
100
2,3-6
Maks
0,02
Maks
0,24

Min
93
Maks
50
1,9-6
Maks
0,02
Maks
0,24

Metode
AOCS Cd 3d63
AOCS Cc 625
AOCS Cc 9c95
Gas
Kromatografi
Uji Lab PIK
Gravimetri
Uji Lab PIK
Gas
Kromatografi
Gas
Kromatografi

4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter
Pengujian bom kalorimeter untuk mendapatkan nilai kalor daripada bahan
bakar. Nilai kalor bahan bakar didapat dengan melihat perbedaan suhu air
sebelum dan sesudah proses bom kalori bahan bakar berlangsung, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.8.

40

Berikut ditampilkan hasil pengujian bom kalorimeter pada table 4.2,
beserta nilai HHV dan LHV dari bahan bakar :
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter
Bahan
Bakar

Solar

Solar +
BC 5%

Solar +
BC 10%

Solar +
BC 15%

Solar +
BC 20%

Pengujian

T1
0
( C)

T2
0
( C)

HHV
(kJ/kg)

LHV
(kJ/kg)

1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5

25,29
26,1
26,86
25,88
26,82
25,82
26,67
27,41
25,7
26,81
25,72
26,49
27,24
27,91
25,71
25,72
26,47
27,13
27,82
25,68
25,45
26,18
26,83
27,67
25,91

25,98
26,77
27,54
26,55
27,49
26,49
27,32
28,06
26,36
27,47
26,37
27,14
27,87
28,52
26,36
26,35
27,08
27,74
28,41
26,3
26,05
26,77
27,4
28,79
26,62

47058,94
45588,35
46323,65
45588,35
45588,35
45588,35
44117,76
44117,76
44853,06
44853,06
44117,76
44117,76
42647,17
41176,58
44117,76
42647,17
41176,58
41176,58
39705,98
41911,87
40441,28
39705,98
38235,39
38235,39
38235,39

43818,94
42348,35
43083,65
42348,35
42348,35
42348,35
40877,76
40877,76
41613,06
41613,06
40877,76
40877,76
39407,17
37936,58
40877,76
39407,17
37936,58
37936,58
36465,98
38671,87
37201,28
36465,98
34995,39
34995,39
34995,39

LHV ratarata
(kJ/kg)

42789,53

41465,997

39995,405

38083,635

35730,688

4.3 Hasil Pengujian Engine Tes Bed TD -111
Dari Engine Tes Bed TD -111 di lakukan pengujian dan hasil uji diamati pada
instrumentasi pembaca TD – 115. Pengujian dilakukan dengan variasi bahan
41

bakar sebanyak 5 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 6 variasi, dan variasi
beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3,5 kg dan 4,5 kg.
4.3.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar adalah seperti pada tabel
4.3 di bawah sebagai berikut :
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar
Beban
(Kg)

3.5

4.5

Putaran
(rpm)
1800

Torsi
(Nm)
6.7

2000

7.1

2200

Waktu
(s)
115

mmH2O
17

T exhaust
(°C)
125

103

18

140

7.5

91

20

160

2400

7.6

80

21

170

2600

7.8

68

22

180

2800

8

63

24

210

1800

8.65

119

17

140

2000

8.65

99

18

150

2200

8.8

91

20

160

2400

9

81

21

170

2600

9.2

74

22.5

190

2800

9.3

69

24

210

4.3.2. Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Biodiesel Biji Canola
5% seperti pada tabel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut :

42

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 5%
Beban
(kg)

3.5

4.5

Putaran
(rpm)
1800

Torsi
(Nm)
7

Waktu
(s)
115

2000

7.2

2200

mmH2O
16.5

T exhaust
(°C)
130

101

18

145

7.5

90

19

160

2400

7.6

83

20

175

2600

7.7

70

22

190

2800

7.8

63

24

210

1800

8

117

16

140

2000

8.2

106

18

150

2200

8.5

86

19

160

2400

8.6

79

20.5

170

2600

8.7

68

21.5

190

2800

9.1

60

22.5

210

4.3.3. Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Biodiesel Biji Canola
10%, seperti pada tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 10%
Beban
(kg)

3.5

Putaran
(rpm)
1800

Torsi
(Nm)
5.75

Waktu
(s)
120

mmH2O
17

T exhaust
(°C)
130

2000

6.1

115

21

140

2200

6.5

91

23

150

2400

6.6

81

25

160

2600

7

70

25.5

180

43

4.5

2800

7.1

60

26

210

1800

9.2

118

17

130

2000

9.4

103

19

150

2200

9.6

92

21

160

2400

9.8

79

22

170

2600

9.9

67

24

190

2800

10.1

60

25

210

4.3.4. Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Biodiesel Biji Canola
15% seperti pada tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 15%
Beban
(kg)

3.5

Putaran
(rpm)
1800

Torsi
(Nm)
6

Waktu
(s)
120

16

T exhaust
(°C)
140

2000

6.2

115

18

150

2200

6.5

90

19

160

2400

6.6

81

21

170

74

22

180

2600

mmH2O

6.9

4.5

2800

7

63

23

210

1800

9

118

16

140

2000

9.3

100

17.5

150

2200

9.4

96

18.5

160

2400

9.6

76

20

175

2600

9.9

68

21

190

44

2800

10

58

22

200

4.3.5. Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar + Biodiesel Biji Canola
15% seperti pada tabel 4.7 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + Biodiesel Biji Canola 20%
Beban
(kg)

3.5

4.5

Putaran
(rpm)
1800

Torsi
Waktu (s)
(Nm)
5.75
120

15

T exhaust
(°C)
150

mmH2O

2000

5.9

114

17

160

2200

6.1

91

18

175

2400

6.25

80

20

190

2600

6.4

74

21

200

2800

6.5

63

23

220

1800

7.8

100

15

110

2000

8

92

16

120

2200

8.25

99

17.5

140

2400

8.3

95

18.5

150

2600

8.5

80

20

160

2800

8.7

71

22

180

4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin diesel 4
langkah 1 silinder TD – 111 melalui alat pembaca TD – 115 selanjutnya akan
diproses dan dikalkulasi untuk mendapatkan besar performansi dari mesin diesel
tersebut.

45

4.4.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1.
Untuk pengujian dengan bahan bakar Solar:
Beban

: 3,5 Kg

Putaran mesin

: 1800 rpm
Pb =

Pb = 1.26 kW
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.8 dibawah ini :
Tabel 4.8 Data Perhitungan Untuk Daya

Beban Putaran
(kg)
(rpm)

3.5

4.5

Solar

Daya (kW)
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola +M.Canola
5%
10%
15%

Solar
+M.Canola
20%

1800

1.26

1.32

1.08

1.13

1.08

2000

1.49

1.51

1.28

1.30

1.24

2200

1.73

1.73

1.50

1.50

1.40

2400

1.91

1.91

1.66

1.66

1.57

2600

2.12

2.10

1.90

1.88

1.74

2800

2.34

2.29

2.08

2.05

1.90

1800

1.73

1.70

1.63

1.51

1.47

46



2000

1.97

1.95

1.81

1.72

1.67

2200

2.21

2.16

2.03

1.96

1.90

2400

2.46

2.41

2.26

2.16

2.09

2600

2.69

2.69

2.50

2.37

2.31

2800

2.96

2.93

2.73

2.67

2.55

Pada pembebanan 3,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar Solar + Minyak Canola 20 % pada putaran
mesin 1800 rpm sebesar 1,08 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Solar pada putaran mesin
2800 rpm sebesar 2,34 kW.



Pada pembebanan 4,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar Solar + Minyak Canola 20 % pada putaran
mesin 1800 rpm sebesar 1,47 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Solar pada putaran mesin
2800 rpm sebesar 2,96 kW.



Daya terbesar terjadi pada penggunaan solar karena nilai kalor solar yang
besar yaitu 42789,53 kJ/kgoC.

Perbandingan besarnya daya untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi
beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan 4.2 dibawah ini:

47

Daya Pembebanan 3,5 kg
3,5
3

Daya (kW)

2,5
SOLAR

2

B 5%
1,5

B 10
B 15 %

1

B 20 %
0,5
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)
Gambar 4.1 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg
Daya pada Pembebanan 4,5 kg
3,5
3

Daya (kW)

2,5

SOLAR

2

B 5%

1,5

B 10%

1

B 15%
B 20%

0,5
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg


Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada penggunaan
solar sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan solar + biodiesel
minyak canola 20%. Hal ini disebabkan nilai kalor solar yang besar yaitu
42789,53 kJ/kg sehingga daya yang dibangkitkannya juga besar.

48

4.4.2. Laju Aliran Bahan Bakar ( ̇ )

Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis
terpakai selama periode pemakaian
̇
dimana:
sgf

= spesifik gravitasi solar (0.842)

Vf

= volume bahan bakar yang diuji (8 ml)

tf

= waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (detik)

Dengan menggunakan harga sgf, dan tf yang didapat dari percobaan, maka
didapatlah laju aliran bahan bakar teoritis menggunakan bahan bakar Solar pada
kondisi:

Beban

: 3.5 kg

Putaran mesin : 1800 rpm
Waktu

: 115 detik
̇

̇ = 0,22 kg/jam

Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin, variasi
beban dan variasi persentase bahan bakar maka hasil perhitungan mf untuk
kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.9 dibawah ini:
Tabel 4.9 Data Perhitungan Untuk Laju Aliran Bahan Bakar

Beban Putaran
(kg)
(rpm)

3.5

1800

Solar

0.22

mƒ (kg/jam)
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola +M.Canola
5%
10%
15%
0.21

0.20

0.21

Solar
+M.Canola
20%
0.21

49

4.5



2000

0.23

0.24

0.23

0.23

0.24

2200

0.25

0.26

0.24

0.26

0.24

2400

0.27

0.27

0.28

0.28

0.28

2600

0.31

0.32

0.32

0.31

0.33

2800

0.34

0.36

0.36

0.35

0.37

1800

0.20

0.21

0.22

0.21

0.21

2000

0.22

0.24

0.23

0.25

0.25

2200

0.25

0.26

0.26

0.27

0.28

2400

0.28

0.30

0.30

0.32

0.32

2600

0.30

0.33

0.32

0.34

0.35

2800

0.33

0.36

0.37

0.38

0.40

Pada pembebanan 3,5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan
Solar + M.Canola 10 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.20
kg/jam sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan Solar + M.Canola
20 % pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0.37 kg/jam.



Pada pembebanan 4,5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan
solar pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.20 kg/ jam, sedangkan
mf tertinggi pada saat menggunakan Solar + M.Canola 20% pada putaran
mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0.40 kg/jam

Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan variasi
bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan 4.4 di
bawah ini:

50

Laju Aliran Bahan Bakar Beban 3.5 Kg
0,4
0,35
0,3
mf (kg/jam)

SOLAR
0,25

B 5%

0,2

B 10%

0,15

B 15%

0,1

B 20%

0,05
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.3 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3,5 kg
Laju Aliran Bahan Bakar Beban 4.5 kg
0,45
0,4

mf (kg/jam)

0,35
SOLAR

0,3

B5%

0,25
0,2

B 10%

0,15

B 15%

0,1

B 20%

0,05
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran rpm)

Gambar 4.4 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4,5 kg
4.4.3 Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian
dihitung berdasarkan persamaan berikut :
฀̇

AFR = ฀฀̇

฀

51

Dimana :
AFR
a

̇
฀฀

= air fuel ratio
= laju aliran massa udara (kg/jam)
= laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)

Besarnya laju aliran udara (ma) diperoleh dengan membandingkan
besarnya tekanan udara masuk yang telah diperoleh melalui pembacaan air flow
manometer terhadap kurva viscous flowmeter calibration seperti pada gambar 4.5
berikut :

Gambar 4.5 Viscous Flow Meter
Pada pengujian ini dianggap tekanan udara sebesar 100 kPa dan temperatur udara
27°C, maka besar laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor
pengali berikut :
Cf = 3564 x Pa x

฀฀
฀฀

Cf = 3564 x 1 x
Cf = 0,94

52

Untuk pengujian dengan menggunakan solar, beban 3,5 kg dan putaran
mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 17 mmH2O, dengan melakukan
interpolasi pada kurva viscous flow meter, dan kemudian dikalikan dengan faktor
koreksi sehingga didapat massa udara yang sebenarnya:
฀

=

฀

=

2.5 = 30-1,5x
x

= 18,9

ma = 18,9 x 0,946531125
ma = 17,98 kg/jam
Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing
pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.
Untuk pengujian dengan menggunakan solar pada putaran 1800 rpm dan
beban 3.5 kg maka didapatkan besar AFR teori:
฀฀฀

1 98

AFR = 83,27
Hasil perhitungan AFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi
beban, putaran mesin dan persentase biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.10
dibawah ini:
Tabel 4.10 Air Fuel Ratio

Beban Putaran
(kg)
(rpm)

3.5

1800

Solar

83.27

AFR
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola +M.Canola
5%
10%
15%
80.3

76.33

70.25

Solar
+M.Canola
20%
63.4

53

4.5



2000

81.97

81.73

76.52

71.5

61.75

2200

83.12

80.16

74.57

68.36

62.58

2400

81.56

79.25

71.69

70.01

63.11

2600

80.72

79.61

69.54

67.89

61.23

2800

79.4

78.99

67.02

66.32

62.17

1800

86.17

73.87

70.89

68.9

60.48

2000

81.9

77.74

68.82

64.06

57.29

2200

81.52

73.65

66.76

63.76

58.32

2400

80.75

73.23

66.25

62.32

56.37

2600

80.32

71.87

64.05

63.13

55.81

2800

79.53

71.13

63.48

61.4

55.21

Pada pembebanan 3,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
biodiesel 20 % pada putaran mesin 2600 rpm yaitu 61,23 sedangkan AFR
tertinggi terjadi pada penggunaan Solar pada putaran mesin 1800 rpm
yaitu 83,27.



Pada pembebanan 4,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
solar + M.Canola 20% pada putaran mesin 2800 rpm yaitu 55,21
sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan solar pada putaran
mesin 1800 rpm yaitu 86,17. Perbandingan harga AFR masing-masing
pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar
4.6 dan 4.7 berikut:

54

AFR

AFR pada pembebanan 3,5 kg
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

SOLAR
B 5%
B 10%
B 15%
B 20%

1800

2000

2200
2400
Putaran (rpm)

2600

2800

Gambar 4.6 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
AFR pada pembebanan 4,5 kg
100
90

AFR

80
70

SOLAR

60

B 5%

50

B 10%

40
B 15%

30

B 20%

20
10
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.7 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg


Dari grafik terlihat biodiesel 20 % memiliki Air Fuel Ratio terendah dan
solar memiliki Air Fuel Ratio tertinggi.

4.4.4 Efisiensi Volumentris
Efisiensi volumentris didefinisikan sebagai volum aliran udara yang
memasuki sistem isap dibagi dengan laju aliran yang digunakan oleh piston.
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar

55

100 kPa dan suhu 27oC, maka dihitung nilai massa jenis udara dengan persamaan
2.12.
฀฀

ṁ a
฀ ฀฀ ฀฀

dimana:
ṁ a = laju aliran udara (kg/jam)
ρa = kerapatan udara (kg/m3)

Vs = volume langkah torak (m3)= 0.00023 (berdasarkan spesifikasi mesin)
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
biodiesel, putaran mesin dan beban.
Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat
diperoleh dengan persamaaan berikut:
ρa =

Pa

Ta

Dimana:
R = Konstanta gas (untuk udara = 287 J/kg K)
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar
100 kPa dan suhu 27oC, maka diperoleh massa jenis udara sebesar:
ρa = 28

100000
2

2 3

= 1.18 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
efisiensi volumetris untuk masing-masing pengujian dengan variasi bahan bakar,
putaran mesin, dan beban.
Untuk pengujian menggunakan solar beban 3.5 kg pada putaran mesin 1800
rpm maka didapatkan nilai efisiensi volumetrik:

56

฀฀

1 18

x 100 %

ηv = 122,61 %

Harga effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung
dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan di atas dengan
variasi beban, putaran mesin, dan bahan bakar dengan beberapa variasi seperti
ditunjukkan pada tabel 4.11 dibawah ini:
Tabel 4.11 Efisiensi Volumentris

Beban Putaran
(kg)
(rpm)

3.5

4.5

Solar

EFISIENSI VOLUMENTRIS (%)
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola +M.Canola
5%
10%
15%

Solar
+M.Canola
20%

1800

122.61

119.00

122.61

107.34

96.98

2000

119.84

116.84

116.31

101.83

91.22

2200

119.84

114.12

114.12

99.95

90.94

2400

128.59

108.18

108.23

95.47

89.98

2600

125.85

109.85

108.32

98.60

88.53

2800

123.27

115.27

106.55

102.28

90.38

1800

126.61

120.40

116.61

112.34

100.98

2000

123.84

118.84

111.33

111.47

100.50

2200

125.02

122.12

121.92

110.89

106.89

2400

121.59

120.89

119.00

112.34

105.58

2600

120.34

118.35

118.83

111.74

107.36

2800

123.87

117.32

118.91

110.48

109.58

57



Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan Solar + M.Canola 20 % dengan putaran mesin 2600 rpm yaitu
sebesar 88.53% sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada
penggunaaan solar pada putaran mesin 2400 rpm yaitu sebesar 128.59%



Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan Solar + M.Canola 20 % dengan putaran mesin 2000 rpm yaitu
sebesar 100.50% sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada
penggunaaan solar pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 126.61%
Perbandingan efisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap

variasi putaran dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan 4.9 berikut:

Ef.Volumentris pada pembebanan 3,5 kg
140

Ef.Volumentris (%)

120
SOLAR

100

B 5%

80

B 10%
60

B 15%

40

B 20%

20
0
1800

2000

2200
2400
Putaran (rpm)

2600

2800

Gambar 4.8 Grafik efisiensi volumentrik vs putaran mesin pada beban 3,5 kg

58

Ef.Volumentris pada pembebanan 4,5 kg
140

Ef.Volumentris

120

100

SOLAR
B 5%

80

B 10%

60

B 15%
40
B 20%

20
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran

Gambar 4.9 Grafik efisiensi volumentrik vs putaran mesin pada beban 4,5 kg
 Efisiensi volumetris dipengaruhi oleh laju aliran udara, besar putaran
mesin dan kalor bahan bakar, semakin tinggi kandungan biodiesel
semakin rendah pula efisiensi volumetrisnya. Hal ini dikarenakan waktu
pembakaran yang semakin singkat.
4.4.5 Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan daya hasil pembacaan dengan
efisiensi volumetris, dan efisiensi mekanis, dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut
Pa = ฀฀ ฀ ฀฀ ฀
Dimana: besar ฀ adalah 0,70-0,90 untuk mesin diesel dan yang
diambil untuk perhitungan ini adalah 0,70
Untuk beban 3,5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar Solar maka
didapat daya aktual:
Pa = ฀฀ ฀ ฀฀ ฀
= 1,26 x 1,22 x 0,70

59

= 0,57 kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin,
beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada tabel 4.12 dibawah ini:
Tabel 4.12 Daya Aktual

Beban
Putaran
(kg)

3.5

4.5



Solar

DAYA AKTUAL (kW)
Solar +M. Solar
Solar
Canola
+M.Canola +M.Canola
5%
10%
15%

Solar
+M.Canola
20%

1800

0.57

0.62

0.40

0.37

0.37

2000

0.68

0.70

0.54

0.52

0.47

2200

0.81

0.78

0.59

0.52

0.46

2400

0.84

0.85

0.64

0.58

0.52

2600

0.86

0.88

0.69

0.66

0.57

2800

0.98

0.95

0.67

0.65

0.59

1800

0.98

0.90

0.83

0.82

0.77

2000

1.06

0.95

0.89

0.89

0.85

2200

1.12

1.10

0.92

0.91

0.90

2400

1.19

1.16

1.01

1.05

0.97

2600

1.32

1.21

1.07

1.10

1.04

2800

1.40

1.26

1.18

1.15

1.15

Pada pembebanan 3,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
solar putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0,98 kW sedangkan daya
terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar Solar + M.Canola 20%
pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0,37 kW.



Pada pembebanan 4,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 1.40 kW sedangkan daya

60

aktual terkecil terjadi pada penggunaan Solar + M.Canola 20 % putaran
mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.77 kW.

Berikut grafik menunjukkan hubungan antara daya aktual dan putaran mesin
pada Gambar 4.10 dan 4.11 di bawah ini.

Daya aktual pada Pembebanan 3,5 kg
1,6
1,4

Daya Aktual (kW)

1,2

SOLAR

1

B 5%

0,8

B 10%

0,6

B 15%
B 20%

0,4
0,2
0

1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.10 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg

61

Daya aktual pada pembebanan 4,5 kg
1,6

Daya Aktual (kW)

1,4
1,2
SOLAR
1

B 5%

0,8

B 10%

0,6

B 15%

0,4

B 20%

0,2
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.11 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg


Dari grafik dapat dilihat bahwa solar memiliki daya aktual yang besar dari
seluruh variasi bahan bakar biodiesel yang ada, disebabkan oleh efisiensi
volumentrik solar yang paling tinggi dari semua variasi bahan bakar
biodiesel yang ada dan meningkat saat putaran mesin dinaikkan.

4.4.6 Efisiensi Termal Aktual
Efisiensi termal aktual adalah perbandingan antara daya aktual dengan laju
aliran bahan bakar dan nilai LHV masing-masing sesuai dengan variasi persentase
biodiesel yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.
Efisiensi termal aktual dapat dihitung dengan persamaan 2.5. Dengan
memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3,5 kg putaran mesin 1800 rpm
menggunakan solar didapatkan nilai efisiensi termal:
฀฀

η฀ = ฀
x 100%
฀ ฀ ฀฀฀
ηa

฀

x 100%

ηa = 22,23%

62

Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar efisiensi
termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti
pada tabel 4.13 dibawah:
Tabel 4.13 Efisiensi Termal Aktual

Beban Putaran
(kg)
(rpm)

3.5

4.5



Solar

EFISIENSI TERMAL AKTUAL (%)
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola
+M.Canola
5%
10%
15%

Solar
+M.Canola
20%

1800

22.23

19.76

17.52

17.98

16.33

2000

23.56

20.49

17.86

18.57

16.73

2200

25.08

20.70

19.34

19.73

18.27

2400

25.80

22.57

19.72

21.31

20.05

2600

27.69

24.38

22.68

21.83

20.32

2800

29.89

27.88

25.36

23.62

22.75

1800

36.31

29.46

28.81

28.60

26.86

2000

36.53

30.99

29.00

28.89

27.87

2200

37.88

31.14

30.58

28.93

29.16

2400

38.58

31.49

30.90

29.58

30.03

2600

39.97

31.52

29.60

29.36

28.97

2800

40.68

32.98

32.00

30.75

29.94

Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan solar putaran mesin 2800 rpm sebesar 29.89% sedangkan
efisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan solar +biodiesel
minyak canola 20 % putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 16.33%



Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan solar putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 40.68%
sedangkan efisiensi termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan

63

Solar + biodiesel minyak canola 20 % putaran 1800 rpm yaitu sebesar
26.86%
Perbandingan

nilai

efisiensi

termal

aktual

untuk

setiap

variasi

pembebanan,bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.12 dan
4.13 dibawah ini.
EF Termal aktual beban 3,5 kg
40

EF Termal aktual (%)

35

30

SOLAR

25

B 5%

20

B 10%

15

B 15%
B 20%

10
5
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.12 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
EF Termal aktual beban 4,5 kg
45

40
EF Termal aktual (%)

35
SOLAR

30

B 5%
25
B 10%
20
B 15%
15
B 20%
10
5
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.13 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
64

 Efisiensi termal aktual cenderung tinggi pada penggunaan bahan bakar
solar dikarenakan nilai kalor bahan bakar solar yang tinggi
dibandingkan seluruh variasi biodiesel, sedangkan efisiensi termal
aktual terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20% karena nilai
kalor bahan bakar yang rendah.
4.4.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik dari masing-masing pengujian pada tiaptiap variasi beban, putaran dan bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut :
SFC =

̇ ฀
฀฀

฀฀

Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar pada subbab 4.4.2
maka untuk pengujian dengan menggunakan bahan Solar dengan beban 3,5 kg ada
putaran mesin 1800 rpm didapat nilai SFC :
SFC =

฀
05

SFC = 199,36 (gr/kWh)
Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar,
dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada tabel 4.14
di bawah ini:
Tabel 4.14 Spesific Fuel Consumption

Beba
n (kg)

3.5

Putara
n (rpm)

Solar

SPESIFIC FUEL CONSUMPTION (gr/kWh)
Solar
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola +M.Canola
+M.Canola
5%
10%
15%
20%

1800

199.36

222.87

237.06

250.61

273.34

2000

196.37

210.41

221.79

237.02

265.07

65

4.5



2200

191.30

201.19

208.93

228.65

254.13

2400

184.52

193.65

204.33

226.38

240.92

2600

185.78

190.34

200.64

222.24

232.31

2800

177.88

180.29

186.85

195.56

199.60

1800

170.23

213.50

224.41

240.23

258.63

2000

170.41

206.99

215.71

237.16

251.03

2200

169.04

195.23

211.87

230.57

250.65

2400

163.57

182.71

196.31

216.17

239.07

2600

156.47

175.63

188.10

205.77

230.71

2800

149.56

162.94

173.48

180.17

215.85

Pada pembebanan 3,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel
20 % putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 273.34 gr/kWh dan SFC
terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar putaran mesin 2800
rpm yaitu sebesar 177.88 gr/kWh.



Pada pembebanan 4,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel
20 % putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 258.63 gr/kWh dan SFC
terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar solar pada putaran mesin
2800 yaitu sebesar 149.56 gr/kWh.
Perbandingan nilai SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar

dapat dilihat pada gambar 4.14 dan 4.15 di bawah ini.

66

SFC pada Pembebanan 3,5 kg
300

SFC (gr/kWh)

250
SOLAR

200

B 5%
150

B 10%

100

B 15%
B 20%

50
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.14 SFC vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
SFC pada Pembebanan 4,5 kg
300

SFC (gr/kWh)

250
SOLAR

200

B 5%
150

B 10%

100

B 15%
B 20%

50
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.15 SFC vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg


Dilihat dari kedua grafik dapat disimpulkan SFC terbesar terjadi pada
biodiesel 20%,hal ini dipengaruhi besarnya SFC dipengaruhi oleh nilai
kalor bahan bakar, nilai kalor yang rendah mengakibatkan konsumsi bahan
bakar semakin tinggi.

67

4.4.8 Heat Loss
Besarnya heat loss yang terjadi pada mesin untuk setiap pengujian dapat
dihitung menggunakan persamaan berikut ini
Heat Loss = Cp x (ma + mf) x (Te-Ta)
Dimana :

Te = Suhu exhaust (°C)
Ta = Suhu ambient / suhu udara luar (asumsi 27°C)
Cp = panas jenis udara pada tekanan konstan (1.005 Kj/Kg°K)

Untuk pengujian menggunakan bahan bakar solar dengan pembebanan 3,5
kg dan putaran 1800 rpm maka diperoleh heat loss sebesar :
Heat Loss = Cp x (ma + mf)x (Te – Ta )
Heat Loss = 1.005 x (17,98 + 0,22) x (125 – 27)
= 1819.24 W
Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian dapat
diketahui besarnya heat loss yang ditunjukkan pada tabel 4.15 berikut ini :
Tabel 4.15 Heat Loss

Beba
n (kg)

3.5

Putara
n (rpm)

Solar

HEAT LOSS (W)
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola +M.Canola
5%
10%
15%

Solar
+M.Canola
20%

1800

1819.24

1767.25

1977.43

1936.20

1729.01

2000

2467.63

2218.29

2421.05

2368.90

2121.14

2200

2952.74

2649.09

2858.87

2710.22

2785.99

2400

3478.26

3111.55

3499.65

3220.97

3153.66

2600

4099.99

3780.90

3901.75

3612.54

3545.82

2800

5025.91

4641.50

4772.55

4525.26

4641.04

68

4.5



1800

1819.59

1885.39

2001.21

1936.60

1337.82

2000

2441.11

2313.34

2315.14

2307.85

1599.41

2200

2923.36

2650.77

2785.99

2637.57

2120.51

2400

3302.60

3080.44

3153.12

3180.03

2439.59

2600

4121.99

3697.95

3862.10

3681.07

2855.54

2800

4835.49

4359.44

4634.87

4100.89

3614.72

Pada pembebanan 3,5 kg heat loss tertinggi terjadi pada penggunaan solar
pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 5025.91 W, sedangkan heat
loss terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran mesin 1800
rpm yaitu sebesar 1729.01W.
Pada pembebanan 4,5 kg heat loss tertinggi terjadi pada penggunaan solar
pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 4835.49 W sedangkan heat loss
terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20 % pada putaran mesin 1800
rpm yaitu sebesar 1337.82 W.

Perbandingan nilai heat loss untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran mesin dapat dilihat pada gambar berikut :
Heat Loss pada Pembebanan 3.5 kg
6000
5000
Heat Loss (W)



SOLAR

4000

B 5%
3000

B 10%

2000

B 15%
B 20%

1000
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

69

Gambar 4.16 Heat Loss vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg

Heat Loss pada Pembebanan 4.5 kg
6000

Heat Loss (W)

5000
SOLAR

4000

B 5%
3000

B 10%

2000

B 15%
B 20%

1000
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.17 Heat Loss vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg


Dari grafik pengujian diatas menunjukkan, semakin tinggi putaran mesin
menyebabkan heat loss mengalami peningkatan. Semakin tinggi putaran
maka konsumsi bahan bakar meningkat sehingga jumlah kalor yang
dilepaskan semakin banyak. Heat loss tertinggi terjadi pada bahan bakar
solar dengan beban 3,5 kg dan 4,5 kg.

4.3.9 Persentase Heat Loss
Besarnya persentase panas yang terbuang dari mesin dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan berikut :
% Heat Loss =

p ma mf

Te – Ta

฀฀ ฀ ฀฀฀

Dengan memasukkan nilai Te dan LHV untuk Solar pada putaran 1800
rpm, pembebanan 3,5 kg maka didapat % heat loss sebagai berikut :
฀฀฀฀ ฀฀฀฀

1 005 1 984091

0 2159
฀

125– 2

฀

70

= 18,71 %
Dengan menggunakan perhitungan yang sama pada variasi nilai LHV
untuk setiap persentase biodiesel, dan putaran maka didapat nilai persentase heat
loss seperti ditunjukkan pada tabel 4.16 di bawah ini.
Tabel 4.16 Persentase Heat Loss

Beba
n (kg)

Putara
n (rpm)

3.5

4.5



Solar

% HEAT LOSS
Solar
Solar
Solar
+M.Canola +M.Canola +M.Canola
5%
10%
15%

Solar
+M.Canola
20%

1800

18.71

18.11

17.21

16.04

15.69

2000

19.56

18.81

18.38

17.32

17.07

2200

20.86

20.00

20.19

18.99

17.68

2400

22.74

22.21

20.92

19.88

19.41

2600

24.69

23.53

22.63

21.91

21.18

2800

26.51

25.21

23.78

23.16

22.22

1800

20.41

17.28

16.93

16.12

15.46

2000

21.57

18.66

18.13

17.51

17.83

2200

22.86

19.99

18.91

18.75

18.30

2400

24.03

20.98

20.57

19.70

20.11

2600

24.89

22.26

21.78

21.51

20.92

2800

26.89

24.73

24.19

22.88

22.38

Pada pembebanan 3,5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada
penggunaan solar putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 26.51%
sedangkan persentase heat loss terendah terjadi pada pemakaian biodiesel
20 % putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 15.69 %



Pada pembebanan 4,5 kg persentase heat loss tertinggi terjadi pada
penggunaan solar pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 26.89%
71

sedangkan persentase heat loss terendah terjadi pada penggunaan biodiesel
20% putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 15.46%

Hasil dari persentase heat loss untuk masing-masing bahan bakar,
pembebanan dapat dilihat pada gambar 4.18 dan 4.19 di bawah ini.

%heat loss pada pembebanan 3,5 kg
30

%heat loss

25
SOLAR

20

B 5%
15

B 10%
B 15%

10

B 20%
5
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

Putaran (rpm)

Gambar 4.18 % Heat loss vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg

%heat loss pada pembebanan 4,5 kg
30

25
%heat loss

SOLAR
20

B 5%
B 10%

15

B 15%

10

B 20%
5
0
1800

2000

2200
2400
Putaran (rpm)

2600

2800

72

Gambar 4.19 % Heat loss vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg


Dari grafik pengujian diatas, semakin tinggi putaran mesin menyebabkan
persentase heat loss meningkat. Persentase heat loss terbesar terjadi pada
bahan bakar solar dikarenakan nilai kalor bahan bakar solar cenderung
tinggi dibanding biodiesel canola. Heat loss terendah terjadi pada biodiesel
canola 20% putaran 1800 rpm dikarenakan nilai kalor bahan bakar yang
rendah.

73

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan
1. Berdasarkan hasil pengujian dan analisa data diperoleh kesimpulan
bahwasanya jika dibandingkan dengan solar, penambahan biodiesel canola
ke

dalam

solar

dengan

menggunakan

supercarjer

pada

mesin

mengakibatkan :
a. Daya menurun 1,28% - 18,75 % penurunan terbesar terjadi pada
biodiesel canola 20% pada beban 3,5 kg putaran 2800 rpm.
b. Laju aliran massa bahan bakar menurun 0,35 % - 14,18 %,
penurunan terbesar terjadi pada penggunaan biodiesel canola 20%
beban 4,5 kg putaran 2400 rpm.
c. Air Fuel Ratio menurun 0,29- 30,57%, penurunan terbesar air fuel
ratio terjadi pada penggunaan biodiesel canola 20% beban 4,5 kg
putaran 2800 rpm.
d. Efisiensi volumentris menurun 0,70 % -38,61 %, penurunan
terbesar efisiensi volumentris terjadi pada penggunaan biodiesel
20% beban 3,5 kg putaran 2400 rpm.
e. Efisiensi termal aktual menurun 2,01 % - 11,81 %, penurunan
terbesar efisiensi termal actual terjadi pada penggunaan biodiesel
canola 20% beban 4,5 kg putaran 1800 rpm.
f. Konsumsi bahan bakar spesifik naik 1,355 % - 47,46 %, kenaikan
konsumsi bahan bakar spesifik yang terbesar terjadi pada
penggunaan biodiesel canola 20% beban 4,5 kg putaran mesin
1800 rpm.
g. Heat loss menurun 0,07 % - 33,14 %, penurunan terbesar heat loss
terjadi pada penggunaan biodiesel 20% beban 4,5 kg putaran 1800
rpm.

74

2. Dibandingkan tanpa menggunakan supercarjer jika dibandingkan dengan
solar, penambahan biodiesel canola ke dalam solar pada mesin dengan
bahan dan variasi bahan bakar yang sama diperoleh bahwa :
a. Daya meningkat 2,6 % - 25,3 %
b. Laju aliran bahan bakar meningkat 0,76 % - 7,9 %
c. AFR meningkat 15,27 % - 34,52 %
d. Efisiensi volumentris meningkat 20,15 % - 56,23 %
e. Efisiensi termal aktual meningkat 8,6 % - 63,8 %
f. Konsumsi bahan bakar spesifik menurun 31,2 % - 70,6 %
3. Kinerja mesin terbaik terdapat pada solar, hal ini disebabkan nilai kalor
solar yang paling tinggi yaitu 42789,53 kJ/kg dan kinerja mesin terburuk
terdapat pada biodiesel canola 20% disebabkan oleh nilai kalor biodiesel
canola 20% yang paling rendah dari semua variasi bahan bakar yaitu
35730,68 kJ/kg.
4. Laju aliran udara cenderung tinggi yaitu sebesar 17,98 kg/jam, hal ini
disebabkan oleh supercarjer yang memperbesar jumlah udara yang masuk
ke dalam ruang bakar.
5. Penggunaan supercarjer mengakibatkan konsumsi bahan bakar semakin
boros, hal ini disebabkan jumlah bahan bakar yang dibutuhkan lebih
banyak seiiring dengan jumlah udara yang dihasilkan lebih besar untuk
proses pembakaran.

5.2 Saran
1. Mengembangkan pengujian ini dengan menggunakan biodiesel dari bahan
baku berbeda seperti minyak biji anggur (grapeseed oil), minyak biji
wijen, dan lemak hewan.
2. Mengembangkan pengujian dengan menggunakan variasi campuran bahan
bakar yang berbeda.

75