Studi Pengaruh Penggunaan Blower Elektrik Terhadap Performansi Mesin Otto Kapasitas 110cc Dengan Bahan Bakar Campuran Shell V-Power Dan Etanol

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Supercharger
Supercharger merupakan sebuah kompresor gas yang digunakan untuk

memompa udara ke silinder mesin pembakaran dalam. Massa oksigen tambahan
yang dipaksa masuk ke silinder membuat mesin membakar lebih banyak bahan
bakar, dan meningkatkan efisiensi volumetrik mesin dan membuatnya lebih
bertenaga. Sebuah supercharger ditenagai secara mekanik oleh sabuk-puli, rantaisproket, maupun mekanisme roda gigi dari poros engkol mesin.Supercharger mirip
dengan turbocharger, tetapi turbocharger ditenagai oleh arus gas keluaran mesin
(exhaust) yang mendorong turbin. Supercharger dapat menyerap sebanyak
sepertiga tenaga crankshaft mesin dan dalam banyak aplikasi kurang efisien dari
pada turbocharger. Dalam aplikasi di mana tenaga besar lebih penting dari
pertimbangan lain, seperti dragster top fuel dan kendaraan digunakan dalam
kompetisi tractor pull, supercharger sangat umum
Supercharger mesin pertama dunia yang bisa digunakan dan diuji diciptakan
oleh Dugald Clerk, dimana dia menggunakannya pertama kali pada mesin 2-tak
pada tahun 1878. Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan
atmosfer di atas yang meningkatkan densitas saluran udara masuk ke ruang bakar

mesin. Daya dihasilkan ketika campuran udara dan bahan bakar dibakar di dalam
sebuah silinder mesin. Jika udara dipaksa lebih banyak ke dalam silinder, maka
bahan bakar lebih dapat dibakar dan kekuasaan yang lebih diproduksi dengan stroke
masing-masing. Sebuah supercharger memampatkan asupan udara untuk tekanan
atmosfer di atas yang meningkatkan densitas saluran udara masuk ke mesin.
Motor bakar beroperasi dengan udara terkompresi pada tekanan atmosfer,
yaitu 1 bar. Ketika katup intake silinder terbuka, tekanan atmosfer mendorong udara
ke dalam silinder ketika piston diturunkan. Ketika katup buang terbuka, piston
mendorong gas buang keluar ke dalam sistem knalpot, lagi pada tekanan atmosfer
normal. Karena baik asupan dan knalpot ujung sistem ini adalah pada tekanan udara
yang sama, tidak ada aliran alami udara melalui sistem. Pada mesin tersebut, timing

6

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

katup, timing camshaft & knalpot ukuran sangat penting untuk mendapatkan output
daya maksimum.
Dalam sistem kerja supercharged, ada laju aliran massa udara yang lebih
besar, yaitu kerapatan yang lebih tinggi dan kecepatan aliran udara. Tekanan udara
meningkat dalam perjalanan ke mesin, daya lebih dihasilkan oleh pembakaran, dan
gas buang keluar jauh lebih cepat, membuat timing dan ukuran knalpot kurang
penting. Meskipun beberapa dari kekuatan tambahan dihasilkan harus digunakan
untuk menggerakkan pompa kompresor, hasil bersih lebih total daya dari sistem.
Supercharger membutuhkan sumber putaran untuk menggerakan komponennya,
sumber putarannya biasanya diambil dari tenaga mesin. Prinsip kerjanya yaitu
terdapat turbin di dalam supercharger yang berputar sesuai dengan putaran yang
disalurkan dari mesin, kemudian putaran ini akan mengkompresikan udara yang
dihisap dari poros turbin kemudian mengalir mengikuti bentuk daripada
supercharger (rumah keong) kemudian keluar dan masuk menuju ke saluran intake
daripada mesin dan menekan udara dan bahan bakar masuk ke dalam ruang bakar.
Keunggulan dari supercharger ini adalah efeknya lebih spontan, dari putaran rendah
sudah terjadi kenaikkan tenaga.

Gambar 2.1 Supercharger.

Sesuai dengan regulasi yang harus dijalankan negara-negara dunia pada 2012,
yaitu tentang emisi gas buang yang makin ketat. Di samping itu, juga memenuhi
keinginan konsumen secara umum di seluruh dunia, yaitu kendaraan yang irit
konsumsi bahan bakar, sekaligus ramah lingkungan.

7

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Caranya, dengan menawarkan supercharger listrik (electric supercharger ).
Tujuannya, agar mesin bekerja makin efisien. Supercharger atau turbocharger listrik
bukalahan temuan baru. Di Indonesia alat sudah dipasarkan sejak awal 1990an.
Supercharger ini biayanya lebih murah dibandingkan dengan versi mekanis
atau yang diputar oleh mesin (drive belt). Pemasangannya pun dinilai lebih

gampang karena tak banyak lagi modifikasi. Hebatnya lagi, supercharger ini
ditarget untuk mesin yang berkapasitas kecil. Pasalnya, supercharger ini tidak
mempengaruhi langsung kinerja mesin. Bisa bekerja pada seluruh kondisi kerja
mesin.Di lain hal, supercharger konvensional, untuk memutarnya, dibutuhkan
tenaga langsung dari mesin. Tepatnya, untuk memutarnya, turbocharger
mengkonsumsi sebagian kecil tenaga yang dihasilkan mesin.
Turbocharger yang digerakkan oleh gas buang – energi diperoleh secara gratis
hanya lancar bekerja pada putaran sedang dan tinggi (di atas 2.500 rpm). Pada
putaran rendah, dengan tekanan gas buang yang masih lemah, terjadi gejala yang
disebut “turbo lag”. Akibatnya, mesin kurang rensposif pada putaran rendah.
Dengan supercharger, apalagi digerakkan oleh listrik (mengambil tenaga dari
baterai), sejak awal mesin bekerja udara tambahan sudah bisa dipasok ke dalam
mesin. Dengan ini, tenaga atau torsi bisa diperoleh pada putaran lebih rendah.
Hasilnya, selain irit bahan bakar, membuat mesin enak dan nyaman dikendarai di
jalanan.
Diharapkan pula, dengan supercharger ini, penggunaan mesin ber-cc lebih
kecil makin berkembang. Hal ini tidak hanya menguntungkan pemakai mesin dari
konsumsi bahan bakar, harga juga bisa ditekan karena pajaknya lebih murah

2.2

Blower Elektrik

Pengertian Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau
memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan
tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Bila
untuk keperluan khusus, blower kadang-kadang diberi nama lain misalnya untuk
keperluan gas dari dalam oven kokas disebut dengan nama exhouter. Di industri–
industri kimia alat ini biasanya digunakan untuk mensirkulasikan gas–gas tertentu

8

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

didalam tahap proses–proses secara kimiawi dikenal dengan nama booster atau

circulator.
Blower juga sebagai alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan
fluida mampu mampat, yaitu gas atau udara. Adapun pengertian Blower adalah
mesin untuk memampatkan udara atau gas. Secara umum biasanya menghisap
udara dari atmosfer, yang secara fisika merupakan campuran beberapa gas dengan
susunan Nitrogen, Oksigen, dan campuran argon, Karbon dioksida, Uap air, minyak
dan lainnya.

Blower juga banyak digunakan di industri bangunan mesin,terutama untuk
menggerakkan pesawat–pesawat pneumatic, antara lain boor, hammer, pesawat
angkat, pembersih pasir, alat control, penyemprotan dan pompa. Tekanan kerja
untuk alat pneumatic berkisar 1 – 15 psig, mesin pneumatic 70 : 90 psig, untuk udara
40 : 100 psig (udara berekvansi) dan untuk pencairan gas tekanan kerjanya 200 :
3500 psig.

Gambar 2.2 Blower

2.3

Motor Bakar Empat Langkah

Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah

energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja.Ditinjau dari cara
memperoleh energi thermalnya, maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan

9

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

yaitu motor pembakaran luar dan pembakaran dalam. Motor pembakaran dalam
(Internal Combustion Engine) ialah motor bakar yang pembakarannya terjadi di
dalam pesawat itu sendiri
Motor bakar dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi
dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan bunga api listrik yang
membakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebut

spark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara ini menghasilkan

daya. Di dalam siklus otto (siklus ideal) pembakaran tersebut dimisalkan sebagai
pemasukan panas pada volume konstanta.
Ntienne Lenoir yang lahir pada tahun 1822 dan meniggal dunia pada tahun
1900 adalah seorang berkebangsaan Perancis yang pertama kali menemukan motor
bakar 2 tak.
Sedangkan August Otto yang hidup antara 1832 sampai 1891 adalah seorang
berkebangsaan Jerman yang membuat cikal bakal ramainya industri Mobil
sipenemu mesin 4 tak. Pada tahun 1860, Otto mendengar kabar ada ilmuwan jenius
yang bernama Leonir, yang mampu membuat mesin pembakar dengan dua
dorongan putaran alias 2tak. Sayangnya mesin 2 tak ini memakai bahan bakar gas.
Otto menilai ini kurang praktis. Otto kemudian menciptakan karburator, sayangnya
ditolak lembaga paten, karena ada yang mendahului. Namun ia menyempurnakan
mesin 2 tak dengan 4 dorongan alias 4 langkah. Hasil ini dipatekan di Jerman pada
tahun 1863. Mendapat formula jitu. Lalu ia membuat mesin yang dibiayai oleh
Eugene Langen. Konstruksi buatannya mendapatkan medali World Fair di Paris
1867.
Motor bakar torak menggunakan silinder tunggal atau beberapa silinder.
Salah satu fungsi torak disini adalah sebagai pendukung terjadinya pembakaran

pada motor bakar. Tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran diteruskan torak
ke batang torak, kemudian diteruskan ke poros engkol yang mana poros engkol
nantinya akan diubah menjadi gesekan putar.

10

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

2.3.1 Prinsip kerja motor bakar empat langkah
Yang dimaksud dengan motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu)
kali proses pembakaran terjadi pada setiap 4 (empat) langkah gerakan piston atau 2
(dua) kali putaran poros engkol.
Pada dasarnya prinsip kerja pada motor bakar terdiri dari 5 hal yaitu:
1.
2.

3.

Pengisian campuran udara dan bahan bakar
Pemampatan/pengkompresian campuran udara dan bahan bakar
Pembakaran campuran udara dan bahan bakar

4.
5.

Pengembangan gas hasil pembakaran
Pembuangan gas bekas

Siklus ideal volume kostan ini adalah siklus untuk mesin otto.
Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus ledakan (explostion cycle)
karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat cepat dan menyebabkan
peningkatan tekanan yang tibatiba.Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu
dengan loncatan bunga api. Nikolaus August Otto menggunakan siklus ini untuk
membuat mesin sehingga siklus ini sering disebut dengan siklus otto.

Gambar 2.3 Diagram P-v siklus otto

0-1 : Pemasukan BB pd P konstan
1-2 : Kompresi Isentropis
2-3 : Pemasukan kalor pd V konstan
3-4 : Ekspansi Isentropis

11

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

4-1 : Pembuangan kalor pd V konstan
1-0 : Pembuangan gas buang pd P konstan

Gambar 2.4 Diagram T-S Siklus otto
Katup masuk dan katup buang terbuka tepat ketika pada waktu piston berada
pada TMA dan TMB, maka siklus motor 4 (empat) langkah dapat diterangkan
sebagai berikut:
a. Langkah Hisap
Piston bergerak dari TMA ke TMB. Dalam langkah ini, campuran udara dan
bahan bakar diisap ke dalam silinder. Katup isap terbuka sedangkan katup
buang tertutup. Waktu piston bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder
menjadi vakum, masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder
disebabkan adanya tekanan udara luar (atmospheric pressure).
b. Langkah Kompresi
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, campuran udara dan
bahan bakar dikompresikan/dimampatkan. Katup isap dan katup buang tertutup.
Waktu torak mulai naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA)
campuran udara dan bahan bakar yang diisap tadi dikompresikan. Akibatnya
tekanan dan temperaturnya menjadi naik, sehingga akan mudah terbakar.

12

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

c. Langkah Tenaga
Akibat adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan pemuaian
yang tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak dari TMA
ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh
tenaga panas mendorong piston untuk bergerak.
d. Langkah Buang
Piston bergerak dari TMB ke TMA. Dalam langkah ini, gas yang terbakar
dibuang dari dalam silinder. Katup buang terbuka, piston bergerak dari TMB
ke TMA mendorong gas bekas pembakaran ke luar dari silinder.Ketika torak
mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu
langkah isap .

TMA
TMB

Gambar 2.5 Prinsip kerja motor 4 (empat) langkah

2.3.2 Parameter prestasi motor bakar empat langkah
Secara praktis prestasi mesin ditunjukan oleh torsi dan daya. Parameter
inirelatif penting untuk mesin dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat
pembebanan. Daya poros maksimum menggambarkan sebagai kemampuan
maksimum mesin. Torsi poros maksimum pada kecepatan tertentu mengindikasikan
kemampuan untuk rnemperoleh aliran udara (atau campuran udara dengan bahan
bakar) yang tinggi yang masuk ke dalam mesin pada kecepatan tersebut. Sewaktu
mesin dioperasikan pada waktu yang lama konsumsi bahan bakar dan efisiensi
mesin menjadi sangat penting.

13

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding lurus
dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting digunakan pada mesin
yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat
pembebanan. Daya maksimum didefinisikan sebagai kemampuan maksimum yang
bisa dihasilkan oleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu
mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan
bakar) yang tinggi kedalam mesin pada kecepatan tersebut.
Parameter prestasi mesin dapat dilihat dari berbagai hal diantara yang terdapat
dalam diagram sebagai berikut :
Parameter Prestasi Mesin

Torsi

Daya

Laju Konsumsi Bahan Bakar

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Spesifik
Efisiensi Bahan Bakar
Gambar 2.6 Diagram Alir Prestasi Mesin

2.4

Performansi Mesin Otto
Performansi motor bakar dipengaruhi oleh berbagai hal, diantaranya

perbandingan kompresi, homogenitas campuran bahan bakar dengan udara, angka
oktan bahan bakar serta tekanan udara masuk kedalam ruang bakar. Apabila
perbandingan udara pada ruang bakar semakin besar, maka efisiensi motor bakar
tersebut akan semakin tinggi akan tetapi dapat menimbulkan knocking pada motor
yang menimbulkan berkurangnya daya pada motor tersebut. Untuk mengatasi
masalah ini bisa diimbangi dengan meningkatkan angka oktan bahan bakar yang

14

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

dingunakan, akan tetapi perlu diketahui, apabila angka oktannya terlalu tinggi,
maka performansi motor tersebut juga tidak maksimal.
2.4.1

Nilai Kalor Bahan Bakar.
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan

panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar
sempurna disebut nilai kalor bahan bakar (Calorific Value, CV). Bedasarkan asumsi
ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai
kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi
nilai kalor atas dan nilai kalor bawah.
Nilai kalor atas (High Heating Value,HHV), merupakan nilai kalor yang
diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil
pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar
uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan melepaskan
panas latennya. Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas (HHV) dapat dihitung
dengan percobaan alat bom kalorimeter, dan dihitung dengan menggunakan
persamaan :
V = ( 2 – 1 – kp)

v ................................................................. (1)

Dimana:
HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (oC)
T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (OC)
Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05 OC)
Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 KJ/KgOC)
Nilai kalor bawah (low Heating Value, LHV), merupakan nilai kalor bahan
bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya
kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 % yang berarti setiap satu
satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses pembakaran
sempurna, air yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari
jumlah hidrogennya.

15

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada
proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang sudah ada
didalam bahan bakar (moisture). Panas laten pengkondensasian uap air pada
tekanan parsial 20 kN/m2 (tekanan yang umum timbul pada gas buang) adalah
sebesar 2400 kJ/kg, sehingga besarnya nilai kalor bawah (LHV) dapat dihitung
berdasarkan persamaan berikut :

� V = HV – 2400 (M + 9H2)...................................................................... (2)
Dimana:
LHV = Nilai Kalor Bawah (KJ/Kg)

Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar, dapat menggunakan
nilai kalor bawah (LHV) dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas buang
meninggalkan mesin tidak terjadi pengembunan uap air. Namun dapat juga
menggunakan nilai kalor atas (HHV) karena nilai tersebut umumnya lebih cepat
tersedia. Peraturan pengujian berdasarkan ASME (American of Mechanical
Enggineers) menentukan penggunaan nilai kalor atas (HHV), sedangkan peraturan

SAE (Society of Automotive Engineers) menentukan penggunaan nilai kalor bawah
(LHV).

2.4.2

Torsi
Torsi adalah perkalian antara gaya dengan jarak. Selama proses usaha maka

tekanan-tekanan yang terjadi di dalam silinder motor menimbulkan suatu gaya yang
luar biasa kuatnya pada torak. Gaya tersebut dipindahkan kepada pena engkol
melalui batang torak , dan mengakibatkan adanya momen putar atau torsi pada
poros engkol. Untuk mengetahui besarnya torsi digunakan alat dynamometer .
Biasanya motor pembakaran ini dihubungkan dengan dynamometer dengan maksud
mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara menghubungkan poros
motor pembakaran dengan poros dynamometer dengan menggunakan kopling
elastik.

16

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Gambar 2.7 Skema Torsi
Pada percobaan ini, alat yang digunakan untuk mengukur torsi motor adalah
dengan timbangan pegas. Dimana timbangan pegas ini diikat pada roda belakang
sepeda motor yang akan diuji nantinya. Maka didapat torsi pada roda dari hasil
pembacaan pada timbangan pegas dengan menggunakan persamaan :
=

........................................................................................... (3)

Troda = F x r ........................................................................................ (4)
Dimana :
F

= Gaya (N)

G

= Percepatan gravitasi (9,86 m/s2)

m

= Massa (Kg)

Troda = Torsi pada roda (Nm)
r

= Jari – jari roda (m)
Dengan rumus diatas akan didapat torsi pada roda, sedangkan torsi pada

motor dapat dihitung dengan membagikan torsi pada roda terhadap perbandingan
rasio (final rasio), adapun perbandingan rasio dapat diketahui dengan rumus
berikut :

Final rasio merupakan perkalian perbandingan putaran yang dimulai dari putaran
pada poros roda belakang, , dan poros engkol yang menyalurkan putaran dari poros
utama transmisi ke poros engkol.

17

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Jadi torsi mesin dapat diketahui dengan rumus berikut :
Tmesin =
Dimana :

�

�� �

�

� �

.................................................................................... (5)

Tmesin = torsi pada mesin (Nm)
Sedangkan untuk percobaan dengan menggunakan blower, maka torsi pada
mesin yang telah didapat akan dikurangkan lagi dengan torsi yang digunakan oleh
blower, sehingga rumus menjadi :

Tmesin =

�

�� �

�

� �

− Tblower ............................................................... (6)

Dimana :
Tblower = Torsi pada blower (Nm)
Adapun rumus untuk mencari Tblower adalah sebagai berikut :
Tblower =
Dimana :

��. 6
. .

................................................................................... (7)

PB = Daya blower (W)
n = Putaran blower (rpm)
2.4.3

Daya Poros
Daya mesin adalah besarnya kerja mesin selama waktu tertentu. Pada motor

bakar daya yang berguna adalah daya poros, dikarenakan poros tersebut
menggerakan beban. Daya poros dibangkitkan oleh daya indikator , yang
merupakan daya gas pembakaran yang menggerakan torak selanjutnya
menggerakan semua mekanisme, sebagian daya indikator dibutuhkan untuk
mengatasi gesekan mekanik, seperti pada torak dan dinding silinder dan gesekan
antara poros dan bantalan. Prestasi motor bakar pertama-tama tergantung dari daya
yang dapat ditimbulkannya. Semakin tinggi frekuensi putar motor makin tinggi
daya yang diberikan hal ini disebabkan oleh semakin besarnya frekuensi semakin

18

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

banyak langkah kerja yang dialami pada waktu yang sama. Dengan demikian besar
daya poros itu adalah :
P=
Dimana :

�.

T ....................................................................................... (8)

6

P = Daya mesin ( W )
n = putaran mesin ( rpm )

2.4.4

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan salah satu parameter prestasi

mesin yang penting di dalam suatu motor bakar. Parameter ini biasa dipakai sebagai
ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar yang terpakai per-jam untuk setiap daya
kuda (Hp) yang dihasilkan. Adapun persamaan yang digunakan adalah sebagai
berikut :
SFC =

̇ f=

ṁ

.

��
.

3

.............................................................................................. (9)

3

x 3600 ............................................................................. (10)

Dimana :
SFC = Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Kg/kW.h)
PB

= Daya (W)

̇ f = Laju aliran bahan bakar (gr/jam)
t

2.4.5

= Waktu (jam)

Efisiensi Thermal
Kinerja yang dihasilkan motor selalu lebih kecil dari pada energi yang

dibangkitkan piston karena sejumlah enegi hilang akibat adanya rugi-rugi mekanis
(mechanical losses). Dengan alasan ekonomis, perlu dicari kerja maksimium yang
dapat dihasilkan dari pembakaran sejumlah bahan bakar. Efisiensi ini disebut juga
sebagai efisiensi thermal brake (thermal efficiency, ηb). Jika daya keluaran (PB)
dalam satuan W, laju aliran bahan bakar (mf) dalam satuan kg/jam, maka:

19

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

−3

� �.

ηb =

.���

x 3600 ................................................................................. (11)

Dimana :
ηb

: Efisiensi Thermal Brake

LHV

: Nilai Kalor Bahan Bakar (Kj/Kg)

2.4.6

Rasio Udara - Bahan Bakar (AFR)
Energi yang masuk kedalam sebuah mesin Qin berasal dari pembakaran

bahan bakar hidrokarbon. Udara digunakan untuk menyuplai oksigen yang
dibutuhkan untuk mendapatkan reaksi kimia didalam ruang bakar. Agar terjadi
reaksi pembakaran, jumlah oksigen dan bahan bakar yang masuk ke ruang bakar
harus tepat. Berdasarkan standarisasi SI, nilai AFR untuk mesin otto berada diantara
12 ≤ AFR ≥ 18 sedangkan untuk mesin diesel berada diantara
18 ≤ AFR ≥ 70.
Adapun perbandingan udara dan bahan bakar tersebut dapat dirumuskan sebagai
berikut:
AFR =

�

=

ṁ�
ṁ

................................................................................. (12)

Dimana:
ma = massa udara di dalam silinder per siklus (Kg/cyl-cycle)
mf = massa bahan bakar di dalam silinder per siklus (Kg/cyl-cycle)
̇a = laju aliran udara didalam ruang bakar (Kg/jam)
̇f = laju aliran bahan bakar didalam ruang bakar (Kg/jam)
Untuk menghitung laju aliran udara didalam ruang bakar, digunakan persamaan
berikut :
̇� =

�

1�

�� � + �

�=

�.��

6

6

�

�

)................................................. (13)

..................................................................................... (14)

20

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Dimana :
Pi = tekanan udara masuk ruang bakar (kpa)
Vd = Volume langkah (m3)
Vc = Volume sisa (m3)
n = Putaran mesin (rpm)
R = Konstanta udara
Ti = Temperatur udara masuk ruang bakar (K)
Sedangkan untuk menghitung volume langkah dan volume sisa digunakan
persamaan berikut :
.

Vd =

Vc =

�

.

................................................................................... (15)

− 1 ................................................................................... (16)

Dimana :
B = Bore (m)

S = Stroke (m)
rc = Rasio Kompresi

2.4.7

Efisiensi Volumetris
Efisiensi volumetris ηV merupakan volume campuran udara-bahan bakar

yang masuk ke dalam silinder. Campuran udara-bahan bakar yang memasuki
silinder ketika langkah isap inilah yang akan menghasilkan daya. Efisiensi
volumetris ηV mengindikasikan jumlah campuran udara-bahan bakar relatif
terhadap tekanan udara atmosfir. Bila tekanan campuran udara-bahan bakar sama
dengan tekanan atmosfir, maka dikatakan bahwa mesin memiliki Efisiensi
volumetris 100%. Dengan menggunakan supercharger dan turbocharger akan
menaikkan tekanan campuran udara-bahan bakar masuk silinder, sehingga efisiensi
volumetris mesin akan lebih besar dari 100%. Namun, bila silinder diisi dengan
tekanan kurang dari tekanan atmosfir, maka efisiensi volumetrisnya dibawah 100%.
Efisiensi volumetris mesin standart biasanya berkisar antara 80% hingga 100%.

21

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

ɳv =
ρ=

�

� .
��

� .��

.............................................................................................. (17)

................................................................................................ (18)

Dimana :

ɳv =Efisiensi Volumetris
ρ = Density udara (Kg/m3)

2.5

Emisi Gas Buang
Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin

pembakaran dalam, mesin pembakaran luar, mesin jet yang dikeluarkan melalui
sistem pembuangan mesin. Biasanya emisi gas buang ini terjadi karena pembakaran
yang tidak sempurna dari sistem pembuangan dan pembakaran mesin serta lepasnya
partikel-partikel karena kurang tercukupinya oksigen dalam proses pembakaran
tersebut.
Adapun ambang batas emisi gas buang yang telah ditetapkan oleh
pemerintah sesuai peraturan menteri negara lingkungan hidup nomor 05 tahun
2006, tentang ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor oleh menteri
negara lingkungan hidup dapat dilihat pada lampiran.

2.5.1. Sumber
Polutan dibedakan menjadi polutan primer atau sekunder. Polutan primer
seperti nitrogen oksida (NOX) dan hidrokarbon (HC) langsung dibuangkan ke
udara bebas dan mempertahankan bentuknya seperti pada saat pembuangan.
Polutan sekunder seperti ozon (O3) dan peroksiasetil nitrat (PAN) adalah polutan
yang terbentuk di atmosfer melalui reaksi fotokimia, hidrolisis atau oksidasi.

2.5.2

Komposisi Kimia
Polutan dibedakan menjadi organik dan inorganik. Polutan organik

mengandung karbon dan hidrogen, juga beberapa elemen seperti oksigen, nitrogen,
sulfur atau fosfor, contohnya : hidrokarbon, keton, alkohol, ester dan lain-lain.

22

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Polutan inorganik seperti : karbon monoksida, karbonat, nitrogen oksida, ozon dan
lainnya.

2.5.3. Bahan Penyusun
Polutan dibedakan menjadi partikulat atau gas. Partikulat dibagi menjadi
padatan dan cairan seperti : debu, asap, abu, kabut dan spray, partikulat dapat
bertahan di atmosfer. Sedangkan polutan berupa gas tidak bertahan di atmosfer dan
bercampur dengan udara bebas. Bahan pencemar (polutan) yang berasal dari mesin
otto diklasifikasikan menjadi beberapa kategori sebagai berikut :
a. Karbon Monoksida (CO)
Karbon dan Oksigen dapat bergabung membentuk senyawa karbon
monoksida (CO) sebagai hasil pembakaran yang tidak sempurna dan karbon
dioksida (CO2) sebagai hasil pembakaran sempurna. Karbon monoksida merupakan
senyawa yang tidak berbau, tidak berasa dan pada suhu udara normal berbentuk gas
yang tidak berwarna. Gas ini akan dihasilkan bila karbon yang terdapat dalam bahan
bakar (kira–kira 85 % dari berat dan sisanya hidrogen) terbakar tidak sempurna
karena kekurangan oksigen. Hal ini terjadi bila campuran udara bahan bakar lebih
gemuk dari pada campuran stoikiometris, dan terjadi selama idling pada beban
rendah atau pada output maksimum. Karbon monoksida tidak dapat dihilangkan
jika campuran udara bahan bakar gemuk. Bila campuran kurus karbon monoksida
tidak terbentuk.
Asap kendaraan merupakan sumber utama bagi karbonmonoksida di berbagai
perkotaan. Data mengungkapkan bahwa 60% pencemaran udara di Jakarta di
sebabkan karena benda bergerak atau transportasi umum yang berbahan bakar solar
terutama berasal dari Metromini. Formasi CO merupakan fungsi dari rasio
kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar.
Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada
mesin-mesin yang menggunakan Turbocharger atau supercharger merupakan
salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Karbon monoksida yang

23

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

meningkat di berbagai perkotaan dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan
meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak. Karena itu strategi
penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi
seperti penggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi
karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar terbarukan yang rendah polusi bagi
kendaraan bermotor seperti dengan penggunaan bahan bakar alternatif.
b. Oksigen (O2)
Oksigen (O2) sangat berperan dalam proses pembakaran, dimana oksigen
tersebut akan diinjeksikan ke ruang bakar. Dengan tekanan yang sesuai akan
mengakibatkan terjadinya pembakaran bahan bakar. Nitrogen monoksida (NO)
merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau sebaliknya nitrogen dioksida
(NO2) berwarna coklat kemerahan dan berbau tajam. NO merupakan gas yang
berbahaya karena mengganggu saraf pusat. NO terjadi karena adanya reaksi antara
N2 dan O2 pada temperature tinggi di atas 1210oC. Persamaan reaksinya adalah
sebagai berikut:
O2 → 2O
N2+O → NO+N
N+O2 → NO+O

Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik
dengan konsentrasi CO2. Untuk mendapatkan proses pembakaran yang sempurna,
maka kadar oksigen yang masuk ke ruang bakar harus mencukupi untuk setiap
molekul hidrokarbon. Dalam ruang bakar, campuran udara dan bensin dapat
terbakar dengan sempurna apabila bentuk dari ruang bakar tersebut melengkung
secara sempurna. Kondisi ini memungkinkan molekul bensin dan molekul udara
dapat dengan mudah bertemu untuk bereaksi dengan sempurna pada proses
pembakaran. Tapi sayangnya, ruang bakar tidak dapat sempurna melengkung dan
halus sehingga memungkinkan molekul bensin seolaholah bersembunyi dari
molekul oksigen dan menyebabkan proses pembakaran tidak terjadi dengan
sempurna.

24

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah sekitar 1.2% atau lebih
kecil bahkan mungkin 0%. Tapi kita harus berhati-hati apabila konsentrasi oksigen
mencapai 0%. Ini menunjukkan bahwa semua oksigen dapat terpakai semua dalam
proses pembakaran dan ini dapat berarti bahwa AFR cenderung kaya. Dalam
kondisi demikian, rendahnya konsentrasi oksigen akan berbarengan dengan
tingginya emisi CO. Apabila konsentrasi oksigen tinggi dapat berarti AFR terlalu
kurus tapi juga dapat menunjukkan beberapa hal lain. Apabila dibarengi dengan
tingginya CO dan HC, maka pada mobil yang dilengkapi dengan CC berarti CC
mengalami kerusakan. Untuk mobil yang tidak dilengkapi dengan CC, bila oksigen
terlalu tinggi dan lainnya rendah berarti ada kebocoran di exhaust system.
c. Partikulat
Polutan partikulat yang berasal dari kendaraan bermotor umumnya
merupakan fasa padat yang terdispersi dalam udara dan membentuk asap. Fasa
padatan tersebut berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar dengan udara,
sehingga terjadi tingkat ketebalan asap yang tinggi.
Selain itu partikulat juga mengandung timbal yang merupakan bahan aditif untuk
meningkatkan kinerja pembakaran bahan bakar pada mesin kendaraan.
Apabila butir-butir bahan bakar yang terjadi pada penyemprotan kedalam silinder
motor terlalu besar atau apabila butir–butir berkumpul menjadi satu, maka akan
terjadi dekomposisi yang menyebabkan terbentuknya karbon–karbon padat atau
angus. Hal ini disebabkan karena pemanasan udara yang bertemperatur tinggi,
tetapi penguapan dan pencampuran bahan bakar dengan udara yang ada di dalam
silinder tidak dapat berlangsung sempurna, terutama pada saat–saat dimana terlalu
banyak bahan bakar disemprotkan yaitu pada waktu daya motor akan diperbesar,
misalnya untuk akselerasi, maka terjadinya angus itu tidak dapat dihindarkan. Jika
angus yang terjadi itu terlalu banyak, maka gas buang yang keluar dari gas buang
motor akan bewarna hitam.

25

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

d. Unburned Hidrocarbon (UHC)
Hidrokarbon yang tidak terbakar dapat terbentuk tidak hanya karena
campuran udara bahan bakar yang gemuk, tetapi bisa saja pada campuran kurus bila
suhu pembakarannya rendah dan lambat serta bagian dari dinding ruang
pembakarannya yang dingin dan agak besar. Motor memancarkan banyak
hidrokarbon kalau baru saja dihidupkan atau berputar bebas (idle) atau waktu
pemanasan.
Pemanasan dari udara yang masuk dengan menggunakan gas buang
meningkatkan penguapan dari bahan bakar dan mencegah pemancaran
hidrokarbon. Jumlah hidrokarbon tertentu selalu ada dalam penguapan bahan bakar,
di tangki bahan bakar dan dari kebocoran gas yang melalui celah antara silinder dari
torak masuk kedalam poros engkol, yang disebut dengan blow by gasses (gas lalu).
Pembakaran tak sempurna pada kendaraan juga menghasilkan gas buang yang
mengandung hidrokarbon.
e. Hidrokarbon (HC)
Bensin adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang didapat di gas buang
kendaraan menunjukkan adanya bensin yang tidak terbakar dan terbuang bersama
sisa pembakaran. Apabila suatu senyawa hidrokarbon terbakar sempurna (bereaksi
dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran tersebut adalah karbondioksida
(CO2) dan air (H2O). Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bensin
(AFR=Air Fuel Ratio) sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin saat
ini yang sudah mendekati ideal, tetapi tetap saja sebagian dari bensin seolaholah
tetap dapat “bersembunyi” dari api saat terjadi proses pembakaran dan
menyebabkan emisi HC pada ujung knalpot pun tinggi.
Untuk mesin otto yang tidak dilengkapi dengan Catalytic Converter (CC),
emisi HC yang dapat ditolerir adalah 500 ppm dan untuk mesin otto

yang

dilengkapi dengan CC, emisi HC yang dapat ditolerir adalah 50 ppm. Emisi HC ini
dapat ditekan dengan cara memberikan tambahan panas dan oksigen diluar ruang
bakar untuk menuntaskan proses pembakaran. Proses injeksi oksigen tepat setelah

26

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

exhaust port akan dapat menekan emisi HC secara drastis. Saat ini, beberapa mesin

otto yang pada umumnya pada mesin mobil sudah dilengkapi dengan electronic
air injection reaction pump yang langsung bekerja saat cold-start untuk

menurunkan emisi HC sesaat sebelum CC mencapai suhu kerja ideal.
Apabila emisi HC tinggi, menunjukkan ada 3 kemungkinan penyebabnya
yaitu CC yang tidak berfungsi, AFR yang tidak tepat (terlalu kaya) atau bensin tidak
terbakar dengan sempurna di ruang bakar. Apabila mesin otto dilengkapi dengan
CC, maka harus dilakukan pengujian terlebih dahulu terhadap CC dengan cara
mengukur perbedaan suhu antara inlet CC dan outletnya. Seharusnya suhu di outlet
akan lebih tinggi minimal 10% daripada inletnya.
Apabila CC bekerja dengan normal tapi HC tetap tinggi, maka hal ini
menunjukkan gejala bahwa AFR yang tidak tepat atau terjadi misfire. AFR yang
terlalu kaya akan menyebabkan emisi HC menjadi tinggi. Ini bisa disebabkan antara
lain kebocoran fuel pressure regulator , setelan karburator tidak tepat, filter udara
yang tersumbat, sensor temperature mesin yang tidak normal dan sebagainya yang
dapat membuat AFR terlalu kaya. Injector yang kotor atau fuel pressure yang terlalu
rendah dapat membuat butiran bensin menjadi terlalu besar untuk terbakar dengan
sempurna dan ini juga akan membuat emisi HC menjadi tinggi. AFR yang terlalu
kaya juga akan membuat emisi CO menjadi tinggi dan bahkan menyebabkan outlet
dari CC mengalami overheat, tetapi CO dan HC yang tinggi juga bisa disebabkan
oleh rembasnya pelumas ke ruang bakar. Apabila hanya HC yang tinggi, maka
harus ditelusuri penyebab yang membuat ECU memerintahkan injektor untuk
menyemprotkan bensin hanya sedikit sehingga AFR terlalu kurus yang
menyebabkan terjadinya intermittent misfire. Pada mesin otto yang masih
menggunakan karburator, penyebab misfire antara lain adalah kabel busi yang tidak
baik, timing pengapian yang terlalu mundur, kebocoran udara disekitar intake
manifold atau mechanical problem yang menyebabkan angka kompresi mesin

rendah.
Untuk mengurangi emisi HC, maka dibutuhkan sedikit tambahan udara atau
oksigen untuk memastikan bahwa semua molekul bensin dapat “bertemu” dengan

27

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

molekul oksigen untuk bereaksi dengan sempurna. Ini berarti AFR 14,7:1 (lambda
= 1.00) sebenarnya merupakan kondisi yang sedikit kurus. Inilah yang
menyebabkan oksigen dalam gas buang akan berkisar antara 0.5% sampai 1%. Pada
mesin yang dilengkapi dengan CC, kondisi ini akan baik karena membantu fungsi
CC untuk mengubah CO dan HC menjadi CO2. Mesin tetap dapat bekerja dengan
baik walaupun AFR terlalu kurus bahkan hingga AFR mencapai 16:1. Tapi dalam
kondisi seperti ini akan timbul efek lain seperti mesin cenderung knocking, suhu
mesin bertambah dan emisi senyawa NOX juga akan meningkat drastis.

2.6 Bahan Bakar Shell v-power
Bensin atau gasoline atau petrol adalah

salah

satu

jenis bahan

bakar

minyak yang dimaksudkan untuk kendaraan bermotor roda dua, tiga, dan empat.
Secara sederhana, bensin tersusun dari hidrokarbon rantai lurus, mulai dari C7
(heptana) sampai dengan C11. Dengan kata lain, bensin terbuat dari molekul yang
hanya terdiri dari hidrogen dan karbon yang terikat antara satu dengan yang lainnya
sehingga membentuk rantai.
Jika bensin dibakar pada kondisi ideal dengan oksigen berlimpah, maka akan
dihasilkan CO2, H2O, dan energi panas. Setiap kg bensin mengandung 42.4 MJ.
Bensin dibuat dari minyak mentah, cairan berwarna hitam yang dipompa dari perut
bumi dan biasa disebut dengan petroleum. Cairan ini mengandung hidrokarbon;
atom-atom karbon dalam minyak mentah ini berhubungan satu dengan yang lainnya
dengan cara membentuk rantai yang panjangnya yang berbeda-beda. Molekul
hidrokarbon dengan panjang yang berbeda akan memiliki sifat yang berbeda pula.
CH4 (metana) merupakan molekul paling “ringan”; bertambahnya atom C dalam
rantai tersebut akan membuatnya semakin “berat”. Empat molekul pertama
hidrokarbon adalah metana, etana, propana, dan butana. Dalam temperatur dan
tekanan kamar, keempatnya berwujud gas, dengan titik didih masing-masing -107,
-67,-43 dan -18 derajat C. Berikutnya, dari C5 sampai dengan C18 berwujud cair,
dan mulai dari C19 ke atas berwujud padat.

28

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Dengan bertambah panjangnya rantai hidrokarbon akan menaikkan titik didihnya,
sehingga pemisahan hidrokarbon ini dilakukan dengan cara distilasi. Prinsip inilah
yang diterapkan di pengilangan minyak untuk memisahkan berbagai fraksi
hidrokarbon dari minyak mentah.
Bensin diproduksi di kilang minyak. Material yang dipisahkan dari minyak
mentah lewat distilasi, belum dapat memenuhi standar bahan bakar untuk mesinmesin modern. Material ini nantinya akan menjadi campuran hasil akhir. Setiap
barel minyak bumi umumnya menghasilkan 74 liter bensin (46% basis volume),
namun besaran ini tergantung pada kualitas minyak bumi dan kualitas bensin yang
akan dihasilkan.
Semua bahan bakar yang disebut dengan bensin umumnya terdiri dari hidrokarbon,
dengan atom karbon berjumlah antara 4 sampai 12 (biasanya disebut C4 sampai
C12).
Karakteristik




Mudah menguap pada temperatur normal.



Mempunyai titik nyala rendah (-10 sampai -15 derajat Celcius).



Dapat melarutkan oli dan karet.



Tidak berwarna, tembus pandang, dan berbau.



Mempunyai berat jenis yg rendah (0,71 sampai 0,77 kg/l).



Menghasilkan jumlah panas yang besar (9,500 sampai 10,500 kcal/kg).
Sedikit meninggalkan jelaga setelah dibakar.

Shell V-Power adalah bahan bakar yang diproduksi Shell, bahan bakar ini
merupakan bahan bakar dengan pormula unggulan dengan adanya (Friction
Modification Technology) (FMT) yang didesain untuk meningkatkan kinerja
sebuah mesin, dan memiliki pormula teknologi pembersih yang kuat, yang
dikembangkan untuk membantu meningkatkan kinerja & tingkat respons dalam
berkendara.
Pada umumnya bahan bakar Shell V-Power digunakan sebagai bahan bakar, untuk
motor bensin sepeti mobil dan motor . (PT.SHELL INDONESIA).

29

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Shell v-power berwarna kekuningan yang jernih. Shell v-power merupakan
BBM untuk kendaraan bermotor . RON 95

Gambar 2.8 Bahan Bakar Shell V-power
Spesifikasi bahan bakar Shell V-Power
Penampilan

: Kuning. Cairan terang, jernih

Bau

: Hidrokarbon

Titik Didih Awal dan Rentang Didih : 25 - 215 °C / 77 - 419 °F
Titik nyala api

: < -40 °C / -40 °F

Batas Atas/bawah

: 1.0 - 8.0 %(V)

Flamabilitas

: > 250 °C / 482 °F

Tekanan uap

: 600 hPa pada 20 °C / 68 °F

Berat jenis

: 0.75 g/cm3 pada 15 °C /59 °F

Viskositas kinematis : 0.5 - 0.75 mm2/s pada 40 °C /104 °F

2.7

Bahan Bakar Etanol
Bahan bakar etanol adalah etanol (etil alkohol) dengan jenis yang sama

dengan yang ditemukan pada minuman beralkohol dengan penggunaan sebagai
bahan bakar. Etanol seringkali dijadikan bahan tambahan bensin sehingga menjadi
biofuel. Produksi etanol dunia untuk bahan bakar transportasi meningkat 3 kali lipat
dalam kurun waktu 7 tahun, dari 17 miliar liter pada tahun 2000 menjadi 52 miliar

30

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

liter pada tahun 2007. Dari tahun 2007 ke 2008, komposisi etanol pada bahan bakar
bensin di dunia telah meningkat dari 3.7% menjadi 5.4%.Pada tahun 2010, produksi
etanol dunia mencapai angka 22,95 miliar galon AS (86,9 miliar liter), dengan
Amerika Serikat sendiri memproduksi 13,2 miliar galon AS, atau 57,5% dari total
produksi dunia.
Etanol digunakan secara luas di Brasil dan Amerika Serikat. Kedua negara
ini memproduksi 88% dari seluruh jumlah bahan bakar etanol yang diproduksi di
dunia. Kebanyakan mobil-mobil yang beredar di Amerika Serikat saat ini dapat
menggunakan bahan bakar dengan kandungan etanol sampai 10%, dan penggunaan
bensin etanol 10% malah diwajibkan di beberapa kota dan negara bagian AS. Sejak
tahun 1976, pemerintah Brasil telah mewajibkan penggunaan bensin yang dicampur
dengan etanol, dan sejak tahun 2007, campuran yang legal adalah berkisar 25%
etanol dan 75% bensin (E25). Di bulan Desember 2010 Brasil sudah mempunyai 12
juta kendaraan dan truk ringan bahan bakar fleksibel dan lebih dari 500 ribusepeda
motor yang dapat menggunakan bahan bakar etanol murni (E100).
Ethanol adalah salah satu bentuk energi terbaharui yang dapat diproduksi
dari tumbuhan. Etanol dapat dibuat dari tanaman-tanaman yang umum, misalnya
tebu, kentang, singkong, dan jagung. Telah muncul perdebatan, apakah bioetanol
ini nantinya akan menggantikan bensin yang ada saat ini. Kekhawatiran mengenai
produksi dan adanya kemungkinan naiknya harga makanan yang disebabkan karena
dibutuhkan lahan yang sangat besar,ditambah lagi energi dan polusi yang dihasilkan
dari keseluruhan produksi etanol, terutama tanaman jagung. Pengembangan terbaru
dengan munculnya komersialisasi dan produksi etanol selulosa mungkin dapat
memecahkan sedikit masalah
Etanol selulosa menawarkan prospek yang menjanjikan karena serat
selulosa, komponen utama pada dinding sel di semua tumbuhan, dapat digunakan
untuk memproduksi etanol. Menurut Badan Energi Internasional etanol selulosa
dapat menyumbangkan perannya lebih besar pada masa mendatang.
Etanol adalah cairan tak berwarna yang mudah menguap dengan aroma
yang khas. Ia terbakar tanpa asap dengan lidah api berwarna biru yang kadangkadang tidak dapat terlihat pada cahaya biasa.

31

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

Sifat-sifat fisika etanol utamanya dipengaruhi oleh keberadaan gugus hidroksil dan
pendeknya rantai karbon etanol (CH3CH2OH). Gugus hidroksil dapat berpartisipasi
ke dalam ikatan hidrogen, sehingga membuatnya cair dan lebih sulit menguap
daripada senyawa organik lainnya dengan massa molekul yang sama.
Etanol adalah pelarut yang serbaguna, larut dalam air dan pelarut organik lainnya,
meliputi asam

asetat, aseton, benzena, karbon

tetraklorida, kloroform, dietil

eter, etilena glikol,gliserol, nitrometana, piridina, dan toluena. Ia juga larut dalam
hidrokarbon alifatik yang ringan, seperti pentana dan heksana, dan juga larut dalam
senyawa klorida alifatik seperti trikloroetana dan tetrakloroetilena.

Gambar 2.9 Struktur dari molekul etanol ikatan tunggal
Campuran etanol-air memiliki volume yang lebih kecil daripada jumlah kedua
cairan tersebut secara terpisah. Campuran etanal dan air dengan volume yang sama
akan menghasilkan campuran yang volumenya hanya 1,92 kali jumlah volume
awal. Pencampuran etanol dan air bersifat eksotermik dengan energi sekitar 777
J/mol dibebaskan pada 298 K.
Campuran etanol dan air akan membentuk azeotrop dengan perbandingkan kirakira 89 mol% etanol dan 11 mol% air. Perbandingan ini juga dapat dinyatakan
sebagai 96% volume etanol dan 4% volume air pada tekanan normal dan T = 351K.
Komposisi azeotropik ini sangat tergantung pada suhu dan tekanan. Ia akan
menghilang pada temperatur di bawah 303 K
Ikatan hidrogen menyebabkan etanol murni sangat higroskopis, sedemikiannya ia
akan menyerap air dari udara. Sifat gugus hidroksil yang polar menyebabkannya
dapat larut dalam banyak senyawa ion, utamanya natrium hidroksida, kalium
hidroksida, magnesium

klorida, kalsium

klorida, amonium

klorida, amonium

bromida, dan natrium bromida. Natrium kloridadan kalium klorida sedikit larut
dalam etanol. Oleh karena etanol juga memiliki rantai karbon nonpolar, ia juga

32

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara

larut dalam senyawa nonpolar, meliput kebanyakan minyak atsiri dan banyak
perasa, pewarna, dan obat.
Penambahan beberapa persen etanol dalam air akan menurunkan tegangan
permukaan air secara drastis. Campuran etanol dengan air yang lebih dari 50%
etanol bersifat mudah terbakar dan mudah menyala. Campuran yang kurang dari
50% etanol juga dapat menyala apabila larutan tersebut dipanaskan terlebih dahulu.
Indeks refraksi etanol adalah 1,36242 (pada λ=589,3 nm dan 18,35 °C)
Etanol yang digunakan adalah etanol 98% dengan spesikasi umum sebagai
berikut :




Warna bening



Berat jenisnya adalah sebesar 0,7939 g/ml



RON 117
Titik didihnya 78,320 0C pada tekanan 766 mmHg

Gambar 2.10 Etanol 98%

33

Universitas
Sumatera
Utara
Universitas
Sumatera
Utara