Kajian Eksperimental Terhadap Performansi Mesin Diesel Menggunakan Campuran Pertamina - DEX Dengan Biodiesel Biji Karet
KAJIAN EKSPERIMENTAL TERHADAP PERFORMANSI MESIN
DIESEL MENGGUNAKAN CAMPURAN PERTAMINA - DEX DENGAN
BIODIESEL BIJI KARET
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
DANIEL
NIM : 100401061
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
iii
Universitas Sumatera Utara
iv
Universitas Sumatera Utara
v
Universitas Sumatera Utara
vi
Universitas Sumatera Utara
vii
Universitas Sumatera Utara
viii
Universitas Sumatera Utara
ix
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Biodiesel merupakan energi terbarukan yang sangat bermanfaat di era
globalisasi ini. Pengehematan penggunaan akan minyak bumi harus dilakukan
supaya minyak bumi bisa bertahan untuk jangka waktu yang lama. Biodiesel
berperan sebagai pengganti bahan bakar minyak bumi tersebut. Ada berbagai
macam bahan yang bisa digunakan untuk pembuatan biodiesel, salah atu nya
adalah biji karet. Pengolahan biji karet menjadi biodiesel memiliki kerumitan
yang cukup besar dikarenakan ada getah yang terkandung di dalam minyak biji
karet tersebut. Adapun pengolahan nya ialah dengan metode ekstraksi,
degumming, esterifikasi, dan transesterifikasi. Biodiesel biji karet ini kemudian di
uji dengan menggunakan mesin diesel stasioner satu silinder, serta di lakukan
variasi pencampuran dengan bahan bakar Pertamina – DEX. Adapun tujuan
pengujian nya adalah untuk mengetahui perubahan performansi mesin yang
terjadi antara menggunakan bahan bakar pertamina _ DEX dengan bahan bakar
campuran biodiesel biji karet dan untuk mengetahui emisi gas buang dari
biodiesel tersebut. Nilai kalor yang terbesar diperoleh pada bahan bakar pertamina
– DEX, yakni LHV = 56.466,04 Kj/Kg. Efisiensi termal aktual tertinggi diperoleh
ketika menggunakan bahan bakar pertamina - DEX dengan pembebanan statis 4,5
kg pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 37,2 %. Daya aktual tertinggi
diperoleh ketika menggunakan bahan bakar pertamina - DEX dengan pembebanan
statis 4,5 kg pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 2,377 kW. Konsumsi
bahan bakar spesifik tertinggi diperoleh ketika menggunakan bahan bakar B20
x
Universitas Sumatera Utara
Biji Karet dengan pembebanan statis 3,5 kg pada putaran mesin 1800 rpm yaitu
sebesar 641,20 g/kWh. Hasil uji emisi terbaik didapat pada bahan bakar B10 Biji
Karet pada pembebanan statis 3,5 kg dengan karakteristik Opacity 9,0333%,
Kadar CO 0,04%, dan Kadar HC 14 ppm.
Kata kunci :
Biodiesel Biji Karet, performansi mesin diesel, emisi gas buang,
biji karet.
xi
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
kasih dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan
untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ” Kajian Eksperimental
Terhadap Performansi Mesin Diesel Menggunakan Campuran Pertamina DEX Dengan Biodiesel Biji Karet” yang penulis susun sebagai salah satu syarat
untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai, yaitu D. Sianipar dan
R. Manurung, atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis
mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu,
dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak T u l u s B u r h a n u d d i n , S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing
tugas akhir atas segala arahan, motivasi, dan bimbingannya dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Drs.Ing. Ikwansyah Isranuri dan Bapak Syaril Gultom, S.T.,
M.T. selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
xii
Universitas Sumatera Utara
3. Seluruh Dosen Departemen Teknik Mesin FT-USU
yang telah
membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan.
4.
Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Mesin FT-USU
atas segala bantuan dan dukungannya.
5.
Teman-teman stambuk 2010: dan teman-teman 2010 lain yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu.
6.
Semua abang-kakak senior dan adik-adik junior yang telah mau berbagi
pengalaman dan motivasi kepada penulis.
7. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis
ucapkan terima kasih banyak.
Akhir kata penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini
bermanfaat bagi siapapun yang membutuhkannya.
Medan,
Maret 2016
Penulis
Daniel Sianipar
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ......................................................................................... xii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiv
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang....................................................................................... 1
1.2
Tujuan Pengujian ................................................................................... 1
1.3
Batasan Masalah ................................................................................... 2
1.4
Manfaat Pengujian .................................................................................. 2
1.5
Metodologi Penulisan ............................................................................ 3
1.6
Sistematika Penulisan ............................................................................ 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6
2.1
Biodiesel ................................................................................................ 6
2.2
Biji Karet ............................................................................................... 9
2.3
Proses Pembuatan Biodiesel ............................................................... 10
2.3.1 Ekstraksi ................................................................................. 11
2.3.2 Degumming ............................................................................ 11
2.3.3 Esterifikasi ............................................................................... 12
2.3.4 Transesterifikasi ........................................................................ 12
2.4
Mesin Diesel ....................................................................................... 15
xiv
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ..................................................... 15
2.4.2 Performansi Mesin Diesel ....................................................... 16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 24
3.1. Pembuatan Biodiesel Biji Karet ........................................................... 24
3.1.1 Waktu dan Tempat ................................................................... 24
3.1.2 Alat dan Bahan ......................................................................... 24
3.1.3 Prosedur Pembuatan Biodiesel ................................................. 36
3.2
Pengujian Performansi dan Emisi Mesin Diesel .................................. 46
3.2.1 Waktu dan Tempat ................................................................... 46
3.2.2 Alat dan Bahan ......................................................................... 46
3.2.3 Metode Pengumpulan Data....................................................... 50
3.2.4 Metode Pengolahan Data .......................................................... 50
3.2.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian ............................................ 50
3.2.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar .......................... 51
3.2.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin .................................... 53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 68
4.1
Pembuatan Biodiesel ........................................................................... 54
4.2
Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ........................................................ 59
4.3
Pengujian Performansi Mesin............................................................... 61
xv
Universitas Sumatera Utara
4.4
Emisi Gas Buang ............................................................................... 107
BAB V KESIPULAN DAN SARAN ................................................................ 114
5.1
Kesimpulan ........................................................................................ 153
5.2
SARAN.............................................................................................. 153
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 156
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Biji Karet .......................................................................................
9
Gambar 2.2
Alur Pembuatan Biodisel Biji Karet ..............................................
10
Gambar 2.3
Diagram P-V dan T-S Pada Siklus Diesel .....................................
15
Gambar 2.4
skema operasi dynamometer .........................................................
17
Gambar 3.1
Oven ..............................................................................................
25
Gambar 3.2
Blender ..........................................................................................
25
Gambar 3.3
Tabung kaca...................................................................................
26
Gambar 3.4
Kertas Saring .................................................................................
26
Gambar 3.5
Erlenmeyer ....................................................................................
27
Gambar 3.6
Labu Leher Tiga ............................................................................
27
Gambar 3.7
Hotplate Stirrer .............................................................................
28
Gambar 3.8
Magnetik Stirrer.............................................................................
28
Gambar 3.9
Statik dan Klem .............................................................................
29
Gambar 3.10 Termometer ...................................................................................
29
Gambar 3.11 Refluks Kodensor ..........................................................................
30
Gambar 3.12 Gabus .............................................................................................
30
Gambar 3.13 Piknometer.....................................................................................
31
Gambar 3.14 Stopwatch ......................................................................................
31
xvii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.15 Pipet Tetes .....................................................................................
32
Gambar 3.16 Selang ............................................................................................
32
Gambar 3.17 Corong Gelas .................................................................................
33
Gambar 3.18 Beaker Glass ..................................................................................
33
Gambar 3.19 Selang ............................................................................................
34
Gambar 3.20 Corong Pemisah.............................................................................
34
Gambar 3.21 Gelas Ukur .....................................................................................
35
Gambar 3.22 Rotary Tekanan Vakum .................................................................
35
Gambar 3.23 diagram alur pembuatan biodiesel .................................................
37
Gambar 3.24 Proses penggilingan .......................................................................
38
Gambar 3.25 Proses ekstraksi Maserasi. .............................................................
39
Gambar 3.26 Proses Penyulingan ........................................................................
39
Gambar 3.27 Proses Rotary .................................................................................
40
Gambar 3.28 Proses Degumming dan Pengendapan...........................................
42
Gambar 3.29 Tecquipment TD111 Four-Stroke Diesel Engine ..........................
46
Gambar 3.30 I.C Engine Instrumentation TD 114 ..............................................
48
Gambar 3.31 Tecquipment Small Test Engine Bed TD115 MKII ......................
48
Gambar 3.32 HESHBON Opacity Smokemeter HD-410 .....................................
49
Gambar 3.33 HESBON automotive Emission Analyzer HG – 510 .....................
50
xviii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1
Proses Esterifikasi dan Proses Transesterifikasi............................
57
Gambar 4.2
Proses Pemisahan Methanol Pada Proses Esterifikasi...................
58
Gambar 4.3
Proses Pemisahan Gliserol Pada Proses Transesterifikasi.............
58
Gambar 4.4
Proses Pencucian Minyak Kasar ...................................................
59
Gambar 4.5
Grafik Torsi Mesin Vs Putaran Mesin untuk beban 3,5 kg ...........
70
Gambar 4.6
Grafik Torsi Mesin Vs Putaran Mesin untuk beban 4,5 kg ...........
70
Gambar 4.7
Grafik daya ideal versus putaran mesin pada 3.5 kg ....................
75
Gambar 4.8
Grafik daya ideal versus putaran mesin pada 4.5 kg ....................
75
Gambar 4.9
Kurva Viscous Flow Meter Calibration ........................................
77
Gambar 4.10 Grafik AFR Versus Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ......
82
Gambar 4.11 Grafik AFR Versus Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ......
82
Gambar 4.12 Efisiensi Volumetris Vs Putaran Mesin Pada 3,5 kg ....................
88
Gambar 4.13 Efisiensi Volumetris Vs Putaran Mesin Pada 3,5 kg ....................
88
Gambar 4.14 Daya Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ............
93
Gambar 4.15 Daya Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ............
93
Gambar 4.16 Efisiensi Thermal Aktual Vs Putaran mesin Pada 3,5 kg .............
98
Gambar 4.17 Efisiensi Thermal Aktual Vs Putaran mesin Pada 4,5 kg .............
98
Gambar 4.18 SFC Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ............. 103
Gambar 4.19 Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ..................... 103
xix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20 Heat Loss Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ................ 108
Gambar 4.21 Heat Loss Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ................ 108
xx
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Target Penggunaan Biofuel Dari Berbagai Negara .......................
5
Tabel 2.2 Daftar spesifikasi Mutu Biodisel Dalam Berbagai Standar ..........
8
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ................................................
62
Tabel 4.2 Data hasil pengujian performansi mesin diesel .............................
64
Tabel 4.3 Torsi mesin hasil pengujian terhadap sampel ...............................
72
Tabel 4.4 Daya Ideal Hasil Pengujian ...........................................................
76
Tabel 4.5 Nilai AFR Hasil Dari Pengujian....................................................
79
Tabel 4.6 Efisiensi Volumetris Hasil Pengujian ...........................................
84
Tabel 4.7 Daya Aktual Hasil Pengujian ........................................................
90
Tabel 4.8 Efisiensi Thermal Aktual Hasil Pengujian ....................................
95
Tabel 4.9 SFC hasil Pengujian ......................................................................
100
Tabel 4.10 Heat Loss Hasil Pengujian ............................................................
105
Tabel 4.11 Opacity pada beban statis 3,5 kg ...................................................
109
Tabel 4.12 Opacity pada beban statis 4,5 kg ...................................................
110
Tabel 4.13 Kadar CO pada beban statis 3,5 kg ...............................................
111
Tabel 4.14 Kadar CO pada beban statis 4,5 kg ...............................................
111
Tabel 4.15 Kadar HC pada beban statis 3,5 kg ...............................................
112
Tabel 4.16 Kadar HC pada beban statis 4,5 kg ...............................................
113
xxi
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.17 Rekapitulasi Hasil Uji Emisi .........................................................
114
xxii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Lambang
Keterangan
Satuan
PB
Daya Keluaran
Watt
n
Putaran Mesin
rpm
T
Torsi
N.m
Sfc
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
g/kW.h
mf
Laju Aliran Bahan Bakar
kg/jam
sgf
Spesifik Gravity
Vf
Volume Bahan Bakar Yang Diuji
ml
tf
Waktu Untuk Menghabiskan Bahan Bakar
detik
ma
Laju Aliran Massa Udara
kg/jam
Kerapatan Udara
kg/m3
Vs
Volume Langkah Torak
m3
Cf
Faktor Koreksi
AFR
Air Fuel Ratio
ηv
Efisiensi Volumetrik
ηb
Efisiensi Termal Brake
HHV
Nilai Kalor Atas Bahan Bakar
a
kJ/kg
xxiii
Universitas Sumatera Utara
LHV
Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar
kJ/kg
CV
Nilai Kalor Bahan Bakar
kJ/kg
Cv
Panas Jenis Bom Kalorimeter
J/gr.°C
M
Persentase Kandungan Air Bahan Bakar
Qlc
Kalor Laten Kondensasi Uap Air
kJ/kg
xxiv
Universitas Sumatera Utara
DIESEL MENGGUNAKAN CAMPURAN PERTAMINA - DEX DENGAN
BIODIESEL BIJI KARET
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
DANIEL
NIM : 100401061
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
iii
Universitas Sumatera Utara
iv
Universitas Sumatera Utara
v
Universitas Sumatera Utara
vi
Universitas Sumatera Utara
vii
Universitas Sumatera Utara
viii
Universitas Sumatera Utara
ix
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Biodiesel merupakan energi terbarukan yang sangat bermanfaat di era
globalisasi ini. Pengehematan penggunaan akan minyak bumi harus dilakukan
supaya minyak bumi bisa bertahan untuk jangka waktu yang lama. Biodiesel
berperan sebagai pengganti bahan bakar minyak bumi tersebut. Ada berbagai
macam bahan yang bisa digunakan untuk pembuatan biodiesel, salah atu nya
adalah biji karet. Pengolahan biji karet menjadi biodiesel memiliki kerumitan
yang cukup besar dikarenakan ada getah yang terkandung di dalam minyak biji
karet tersebut. Adapun pengolahan nya ialah dengan metode ekstraksi,
degumming, esterifikasi, dan transesterifikasi. Biodiesel biji karet ini kemudian di
uji dengan menggunakan mesin diesel stasioner satu silinder, serta di lakukan
variasi pencampuran dengan bahan bakar Pertamina – DEX. Adapun tujuan
pengujian nya adalah untuk mengetahui perubahan performansi mesin yang
terjadi antara menggunakan bahan bakar pertamina _ DEX dengan bahan bakar
campuran biodiesel biji karet dan untuk mengetahui emisi gas buang dari
biodiesel tersebut. Nilai kalor yang terbesar diperoleh pada bahan bakar pertamina
– DEX, yakni LHV = 56.466,04 Kj/Kg. Efisiensi termal aktual tertinggi diperoleh
ketika menggunakan bahan bakar pertamina - DEX dengan pembebanan statis 4,5
kg pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 37,2 %. Daya aktual tertinggi
diperoleh ketika menggunakan bahan bakar pertamina - DEX dengan pembebanan
statis 4,5 kg pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 2,377 kW. Konsumsi
bahan bakar spesifik tertinggi diperoleh ketika menggunakan bahan bakar B20
x
Universitas Sumatera Utara
Biji Karet dengan pembebanan statis 3,5 kg pada putaran mesin 1800 rpm yaitu
sebesar 641,20 g/kWh. Hasil uji emisi terbaik didapat pada bahan bakar B10 Biji
Karet pada pembebanan statis 3,5 kg dengan karakteristik Opacity 9,0333%,
Kadar CO 0,04%, dan Kadar HC 14 ppm.
Kata kunci :
Biodiesel Biji Karet, performansi mesin diesel, emisi gas buang,
biji karet.
xi
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
kasih dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan
untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ” Kajian Eksperimental
Terhadap Performansi Mesin Diesel Menggunakan Campuran Pertamina DEX Dengan Biodiesel Biji Karet” yang penulis susun sebagai salah satu syarat
untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai, yaitu D. Sianipar dan
R. Manurung, atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis
mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu,
dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak T u l u s B u r h a n u d d i n , S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing
tugas akhir atas segala arahan, motivasi, dan bimbingannya dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Drs.Ing. Ikwansyah Isranuri dan Bapak Syaril Gultom, S.T.,
M.T. selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
xii
Universitas Sumatera Utara
3. Seluruh Dosen Departemen Teknik Mesin FT-USU
yang telah
membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan.
4.
Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Mesin FT-USU
atas segala bantuan dan dukungannya.
5.
Teman-teman stambuk 2010: dan teman-teman 2010 lain yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu.
6.
Semua abang-kakak senior dan adik-adik junior yang telah mau berbagi
pengalaman dan motivasi kepada penulis.
7. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis
ucapkan terima kasih banyak.
Akhir kata penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini
bermanfaat bagi siapapun yang membutuhkannya.
Medan,
Maret 2016
Penulis
Daniel Sianipar
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ......................................................................................... xii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiv
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang....................................................................................... 1
1.2
Tujuan Pengujian ................................................................................... 1
1.3
Batasan Masalah ................................................................................... 2
1.4
Manfaat Pengujian .................................................................................. 2
1.5
Metodologi Penulisan ............................................................................ 3
1.6
Sistematika Penulisan ............................................................................ 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6
2.1
Biodiesel ................................................................................................ 6
2.2
Biji Karet ............................................................................................... 9
2.3
Proses Pembuatan Biodiesel ............................................................... 10
2.3.1 Ekstraksi ................................................................................. 11
2.3.2 Degumming ............................................................................ 11
2.3.3 Esterifikasi ............................................................................... 12
2.3.4 Transesterifikasi ........................................................................ 12
2.4
Mesin Diesel ....................................................................................... 15
xiv
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ..................................................... 15
2.4.2 Performansi Mesin Diesel ....................................................... 16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 24
3.1. Pembuatan Biodiesel Biji Karet ........................................................... 24
3.1.1 Waktu dan Tempat ................................................................... 24
3.1.2 Alat dan Bahan ......................................................................... 24
3.1.3 Prosedur Pembuatan Biodiesel ................................................. 36
3.2
Pengujian Performansi dan Emisi Mesin Diesel .................................. 46
3.2.1 Waktu dan Tempat ................................................................... 46
3.2.2 Alat dan Bahan ......................................................................... 46
3.2.3 Metode Pengumpulan Data....................................................... 50
3.2.4 Metode Pengolahan Data .......................................................... 50
3.2.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian ............................................ 50
3.2.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar .......................... 51
3.2.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin .................................... 53
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 68
4.1
Pembuatan Biodiesel ........................................................................... 54
4.2
Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ........................................................ 59
4.3
Pengujian Performansi Mesin............................................................... 61
xv
Universitas Sumatera Utara
4.4
Emisi Gas Buang ............................................................................... 107
BAB V KESIPULAN DAN SARAN ................................................................ 114
5.1
Kesimpulan ........................................................................................ 153
5.2
SARAN.............................................................................................. 153
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 156
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Biji Karet .......................................................................................
9
Gambar 2.2
Alur Pembuatan Biodisel Biji Karet ..............................................
10
Gambar 2.3
Diagram P-V dan T-S Pada Siklus Diesel .....................................
15
Gambar 2.4
skema operasi dynamometer .........................................................
17
Gambar 3.1
Oven ..............................................................................................
25
Gambar 3.2
Blender ..........................................................................................
25
Gambar 3.3
Tabung kaca...................................................................................
26
Gambar 3.4
Kertas Saring .................................................................................
26
Gambar 3.5
Erlenmeyer ....................................................................................
27
Gambar 3.6
Labu Leher Tiga ............................................................................
27
Gambar 3.7
Hotplate Stirrer .............................................................................
28
Gambar 3.8
Magnetik Stirrer.............................................................................
28
Gambar 3.9
Statik dan Klem .............................................................................
29
Gambar 3.10 Termometer ...................................................................................
29
Gambar 3.11 Refluks Kodensor ..........................................................................
30
Gambar 3.12 Gabus .............................................................................................
30
Gambar 3.13 Piknometer.....................................................................................
31
Gambar 3.14 Stopwatch ......................................................................................
31
xvii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.15 Pipet Tetes .....................................................................................
32
Gambar 3.16 Selang ............................................................................................
32
Gambar 3.17 Corong Gelas .................................................................................
33
Gambar 3.18 Beaker Glass ..................................................................................
33
Gambar 3.19 Selang ............................................................................................
34
Gambar 3.20 Corong Pemisah.............................................................................
34
Gambar 3.21 Gelas Ukur .....................................................................................
35
Gambar 3.22 Rotary Tekanan Vakum .................................................................
35
Gambar 3.23 diagram alur pembuatan biodiesel .................................................
37
Gambar 3.24 Proses penggilingan .......................................................................
38
Gambar 3.25 Proses ekstraksi Maserasi. .............................................................
39
Gambar 3.26 Proses Penyulingan ........................................................................
39
Gambar 3.27 Proses Rotary .................................................................................
40
Gambar 3.28 Proses Degumming dan Pengendapan...........................................
42
Gambar 3.29 Tecquipment TD111 Four-Stroke Diesel Engine ..........................
46
Gambar 3.30 I.C Engine Instrumentation TD 114 ..............................................
48
Gambar 3.31 Tecquipment Small Test Engine Bed TD115 MKII ......................
48
Gambar 3.32 HESHBON Opacity Smokemeter HD-410 .....................................
49
Gambar 3.33 HESBON automotive Emission Analyzer HG – 510 .....................
50
xviii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1
Proses Esterifikasi dan Proses Transesterifikasi............................
57
Gambar 4.2
Proses Pemisahan Methanol Pada Proses Esterifikasi...................
58
Gambar 4.3
Proses Pemisahan Gliserol Pada Proses Transesterifikasi.............
58
Gambar 4.4
Proses Pencucian Minyak Kasar ...................................................
59
Gambar 4.5
Grafik Torsi Mesin Vs Putaran Mesin untuk beban 3,5 kg ...........
70
Gambar 4.6
Grafik Torsi Mesin Vs Putaran Mesin untuk beban 4,5 kg ...........
70
Gambar 4.7
Grafik daya ideal versus putaran mesin pada 3.5 kg ....................
75
Gambar 4.8
Grafik daya ideal versus putaran mesin pada 4.5 kg ....................
75
Gambar 4.9
Kurva Viscous Flow Meter Calibration ........................................
77
Gambar 4.10 Grafik AFR Versus Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ......
82
Gambar 4.11 Grafik AFR Versus Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ......
82
Gambar 4.12 Efisiensi Volumetris Vs Putaran Mesin Pada 3,5 kg ....................
88
Gambar 4.13 Efisiensi Volumetris Vs Putaran Mesin Pada 3,5 kg ....................
88
Gambar 4.14 Daya Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ............
93
Gambar 4.15 Daya Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ............
93
Gambar 4.16 Efisiensi Thermal Aktual Vs Putaran mesin Pada 3,5 kg .............
98
Gambar 4.17 Efisiensi Thermal Aktual Vs Putaran mesin Pada 4,5 kg .............
98
Gambar 4.18 SFC Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ............. 103
Gambar 4.19 Aktual Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ..................... 103
xix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.20 Heat Loss Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 3,5 kg ................ 108
Gambar 4.21 Heat Loss Vs Putaran Mesin Pada Pembebanan 4,5 kg ................ 108
xx
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Target Penggunaan Biofuel Dari Berbagai Negara .......................
5
Tabel 2.2 Daftar spesifikasi Mutu Biodisel Dalam Berbagai Standar ..........
8
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ................................................
62
Tabel 4.2 Data hasil pengujian performansi mesin diesel .............................
64
Tabel 4.3 Torsi mesin hasil pengujian terhadap sampel ...............................
72
Tabel 4.4 Daya Ideal Hasil Pengujian ...........................................................
76
Tabel 4.5 Nilai AFR Hasil Dari Pengujian....................................................
79
Tabel 4.6 Efisiensi Volumetris Hasil Pengujian ...........................................
84
Tabel 4.7 Daya Aktual Hasil Pengujian ........................................................
90
Tabel 4.8 Efisiensi Thermal Aktual Hasil Pengujian ....................................
95
Tabel 4.9 SFC hasil Pengujian ......................................................................
100
Tabel 4.10 Heat Loss Hasil Pengujian ............................................................
105
Tabel 4.11 Opacity pada beban statis 3,5 kg ...................................................
109
Tabel 4.12 Opacity pada beban statis 4,5 kg ...................................................
110
Tabel 4.13 Kadar CO pada beban statis 3,5 kg ...............................................
111
Tabel 4.14 Kadar CO pada beban statis 4,5 kg ...............................................
111
Tabel 4.15 Kadar HC pada beban statis 3,5 kg ...............................................
112
Tabel 4.16 Kadar HC pada beban statis 4,5 kg ...............................................
113
xxi
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.17 Rekapitulasi Hasil Uji Emisi .........................................................
114
xxii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Lambang
Keterangan
Satuan
PB
Daya Keluaran
Watt
n
Putaran Mesin
rpm
T
Torsi
N.m
Sfc
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
g/kW.h
mf
Laju Aliran Bahan Bakar
kg/jam
sgf
Spesifik Gravity
Vf
Volume Bahan Bakar Yang Diuji
ml
tf
Waktu Untuk Menghabiskan Bahan Bakar
detik
ma
Laju Aliran Massa Udara
kg/jam
Kerapatan Udara
kg/m3
Vs
Volume Langkah Torak
m3
Cf
Faktor Koreksi
AFR
Air Fuel Ratio
ηv
Efisiensi Volumetrik
ηb
Efisiensi Termal Brake
HHV
Nilai Kalor Atas Bahan Bakar
a
kJ/kg
xxiii
Universitas Sumatera Utara
LHV
Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar
kJ/kg
CV
Nilai Kalor Bahan Bakar
kJ/kg
Cv
Panas Jenis Bom Kalorimeter
J/gr.°C
M
Persentase Kandungan Air Bahan Bakar
Qlc
Kalor Laten Kondensasi Uap Air
kJ/kg
xxiv
Universitas Sumatera Utara