Kajian Performansi Mesin Diesel Satu Silinder Menggunakan Supercharger Dengan Campuran Bahan Bakar Solar Murni Dan Minyak Jagung Chapter III V

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Persiapan bahan baku dilakukan di laboratorium PIK (Proses Industri
Kimia) Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara selama lebih kurang 5
minggu. Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 2
minggu.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:
1. Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII
Bentuk mesin diesel small engine test TD111-MKII dapat dilihat pada
Gambar 3.1 dibawah.

Gambar 3.1. Mesin Diesel Small engine Test TD111-MKII
Spesifikasi:
Model

: TD115-MKII

Type

: 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal

Max output

: 4.2 kW

Rated output

: 2.5 kW

Universitas Sumatera Utara

Max speed

: 3750 rpm

2. Supercharger
Fungsi supercharger adalah untuk menambah daya akibat

perubahan ketinggian tempat operasi (kepadatan udara rendah), ataupun
untuk meningkan daya yang dapat diperoleh dari mesin tanpa
supercharger. Adapun bentuk supercharger ditunjukkan pada Gambar 3.2.

BELT

SUPERCHARGER

Gambar 3.2. Supercharger
3. Tec Equpment TD-114
Tec equipment TD-114 digunakan untuk melihat data keluaran
yang akan digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran
yang diambil antara lain; Putaran (RPM), Torsi (Nm), Suhu Exhaust (oC),
dan Tekanan Udara (mmH 2 O). Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada
Gambar 3.3.

Universitas Sumatera Utara

PUTARAN (rpm)

TORSI

TABUNG MINYAYAK UKUR
T ( EXHAUST)

KERAN MINYAK

mmH20

Gambar 3.3. Tec Equipment TD-114
3.2.2. Bahan
Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak jagung.
Minyak jagung diperoleh dari swalayan Berastagi Medan dengan merk
“Dougo”. Minyak jagung ditunjukkan pada Gambar 3.4 di bawah ini.

Gambar 3.4. Minyak jagung
Proses transesterifikasi dilakukan dengan meraksikan minyak
mentah jagung dengan sejumlah metanol pada perbandingan fraksi mol
tertentu. Untuk mempercepat reaksi kimia tersebut dapat digunakan katalis
sebagai katalisator, misalnya NaOH atau KOH. Dalam penelitian ini,

digunakan katalis KOH untuk mempercepat reaksi. Proses transesterifikasi
ditunjukkan pada Gambar 3.5 berikut ini.

Universitas Sumatera Utara

kondensor

Minyak jagung

Gambar 3.5. Transesterifikasi
Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari gliserol
yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah. Pemisahan
minyak hasil transesterifikasi dari gliserol ditunjukkan pada Gambar 3.6 di bawah
ini.

biodiesel
gliserol

Gambar 3.6. Pemisahan Minyak Transesterifikasi dari Gliserol
Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol

sudah berupa biodiesel kotor. selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan
menggunakan akuades pada suhu tertentu sampai kadar asam biodiesel normal

Universitas Sumatera Utara

dan bahan pengotor habis dari biodiesel. Proses pencucian dapat dilihat pada
Gambar 3.7 di bawah ini.

Gambar 3.7. Proses Pencucian Biodiesel
Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di
dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapatkan biodiesel jagung
seperti pada Gambar 3.8 di bawah ini.

Gambar 3.8. Biodiesel jagung

Proses transesterifikasi adalah sebagai berikut:
1.

Kadar FFA minyak jagung (minyak mentah) dianalsis

2.

Minyak mentah dengan berat tertentu dimasukkan ke dalam labu leher
tiga dan dipanaskan dengan hot plate hingga mencapai suhu 60oC

Universitas Sumatera Utara

3.

Sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 1% dari berat minyak
dilarutkan kedalam methanol dengan perbandingan sebagai berikut:
G = Mx32x

6
870.5097

dimana:
G = massa methanol yang diperlukan
M = massa bahan baku yang akan di transesterifikasi
4. Larutan dimasukkan kedalam labu yang telah berisi minyak dan

dihomogenkan dengan magnetic stireer
5. Dibiarkan bereaksi selama 60 menit dan dijaga suhu 60oC
6. Diangkat dari peralatan reaksi, dimasukkan kedalam corong pisah untuk
memisahkan biodiesel dari gliserol
7. Dicuci dengan menggunakan air dengan suhu 40 – 50oC beberapa kali
sampai air bekas cucian bening
8. Dipanaskan ke dalam oven pada suhu 115oC selama 1,5 jam untuk
menghilangkan kadar air
Dengan demikian, kami memperolah karakteristik biodiesel minyak jagung
sebagai berikut:
Tabel 3.1. Karakteristik Biodiesel Minyak Jagung

Parameter

Satuan

Standar
Nasional
Indonesia

Biodiesel
Standard
in ASTM

Jagung

Angka Asam

Mg
KOH/g

Maks 0.8

Maks 0.5

tidak diuji

Air dan
Sedimen

%vol

Maks 0.05

Maks
0.05

tidak diuji

%wt

Maks 0. 3

Maks 0.
3

%wt

Maks 0.05

Maks
0.05

Abu
Tersulfatkan

%wt

Maks 0.02

Maks
0.02

Belerang

mg/kg

Maks 100

Maks 50

Korosi
Lempeng
Tembaga
Residu
Karbon

Universitas Sumatera Utara

Fosfor

mg/kg

Maks 10

Maks 1

tidak diuji

Gliserol
Bebas

%wt

Maks 0.02

Maks
0.02

0

%wt

Maks 0.24

Maks
0.24

0

%wt

Min 96.5

97.551

Negatif

tidak diuji

Gliserol
Total
Kadar Ester
Alkil
Uji halphen

Pada tabel di atas, kami hanya menguji 3 karakteristik pada biodiesel
jagung, yaitu kadar gliserol bebas, gliserol total dan kadar Ester Alkil. Hasil dari
pengujian menunjukkan bahwa biodiesel jagung layak untuk dijadikan biodiesel.
Berikut diagram alir dalam pembuatan biodiesel jagung:
Mulai
Mempersiapkan Alat dan Bahan

Metanol + KOH

Transesterifikasi

Washing/pencucian

Gliserol

Drying/pengeringan

Selesai

Gambar 3.9 Diagram pembuatan biodiesel jagung
Tabel 3.2 Notasi Bahan Bakar
BAHAN BAKAR

NOTASI

Akra Sol

Akra Sol

Akra Sol + Minyak Jagung 2.5%

BD 2.5%

Akra Sol + Minyak Jagung 5%
Akra Sol + Minyak Jagung 7.5%

BD 5%
BD 7.5%

Universitas Sumatera Utara

Akra Sol + Minyak Jagung 10%
Akra Sol + Minyak Jagung 12.5%
Akra Sol + Minyak Jagung 15%
Akra Sol + Minyak Jagung 17.5%
Akra Sol + Minyak Jagung 20%

BD 10%
BD 12.5%
BD 15%
BD 17.5%
BD 20%

3.3 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.
2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang
digunakan dalam pengujian

3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang
ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan 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. Effesiensi volumetrik
6. Heat Loss
7. Persentase Heat Loss

Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu :
a) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol
b) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 2.5%

Universitas Sumatera Utara

c) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 5%
d) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 7.5%
e) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 10%
f) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 12.5%
g) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 15%
h) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 17.5%
i) Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar BD 20%

3.6 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 :
a) ● Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
b) ● Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.
c) ● Tabung gas oksigen.
d) ● Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang
dimasukkan ke dalam tabung bom.
e) ● Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.
f) ● Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.
g) ● Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
h) ● Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke
tangkai penyala pada tabung bom.
i) ● Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
j) ● Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada
dudukannya.

Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada
pada penutup bom.

Universitas Sumatera Utara

3. Menempatkan 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. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan
berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai
rapat.
5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml.
7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter.
8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus
listrik.
9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan
pengaduk.
10. Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor.
11. Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12. Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca
dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13. Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14. Memastikan

kawat

penyala

telah

menyala

dan

putus

dengan

memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15. Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima)
menit dari penyalaan berlangsung.
16. Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk
pengujian berikutnya.
17. Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.

Alat pengujian nilai kalor bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3.10 di
bawah ini:

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.10 Alat Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar

3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah
sebagai berikut :
1. Kalibrasi Instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan
2. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin,
kemudian memanaskan mesin selama 10 menit
3. Mengatur putaran mesin pada 1800 RPM menggunakan tuas kecepatan
dan melihat data analog pada instrument
4. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji
5. Menimbang bahan bakar yang habis setelah 5 menit pengujian
6. Mengulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda
(1800 RPM, 2000 RPM, 2200 RPM, 2400 RPM, 2600 RPM, 2800 RPM)
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
dilihat melalui melalui diagram alir pada Gambar 3.11 berikut ini.

Universitas Sumatera Utara

Mulai

Mempersiapkan Alat dan Bahan
Kalibrasi Instrumentasi Mesin Diesel

Pengambilan Data

Pengolahan Data
Analisa Data
Kesimpulan

Selesai
Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian Performansi Mesin
3.8 Set Up Alat
Pelaksanaan set-up alat akan ditampilkan pada Gambar aliran pengerjaan
pada Gambar 3.12 di bawah ini:

2

3

4
1
5

7

8
9

10

6

Gambar 3.12 Set Up Alat

Universitas Sumatera Utara

Keterangan Gambar:
1. Flow Meter Bahan Bakar
2. Tacho meter (RPM)
3. Torsi meter (Nm)
4. Exhaust Temperature (oC)
5. Tombol ON/OFF
6. Manometer (mmH 2 O)
7. Medin TD-111
8. Dynamometer
9. Exhaust Muffler
10. Supercharger
Secara lebih real urutan pengujian akan diperlihatkan pada Gambar 3.13
berikut ini.

1

5

2

6

3

7

4

8

Universitas Sumatera Utara

9

10

12

11

Gambar 3.13 Set-up pengujian performansi mesin diesel
Keterangan:
1. Mengatur posisi gas
2. Memasukkan bahan bakar
3. Memasang supercharger
4. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol
5. Menghidupkan Tec-equipment TD-115
6. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol
7. Memberikan beban pada lengan beban
8. Mencatat hasil pembacaan RPM (putaran)
9. Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar.
10. Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm)
11. Mencatat hasil pembacaan tekanan udara
12. Mencatat hasil pembacaan temperatur gas buang.

Universitas Sumatera Utara

BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1. Hasil Pengujian Bom Kalori Meter
Pengujian bom kalorimeter dilakukan untuk mendapatkan nilai kalor
daripada bahan bakar. Nilai kalor bahan bakar didapat dengan melihat perbedaan
suhu air sebelum dan sesudah proses pengeboman bahan bakar berlangsung, atau
dapat dituliskan dalam persamaan:
HHV= (t 2 - t 1 - t kp ) x Cv
dimana:
HHV = High Heating Value (Nilai Kalor Atas)
t2

= Suhu air setelah penyalaan (oC)

t1

= Suhu air sebelum penyalaan (oC)

t kp

= Kenaikan temperature akibat kawat penyala ( 0.05oC)

Cv

= Panas jenis bom kalorimeter (73529.6 kj/kg oC)

Hasil yang didapat ini masih merupakan nilai bruto kalori bahan bakar
maka untuk nilai netto kalori bahan bakar yang kita gunakan kita gunakan nilai
LHV (Low Heating value) dari bahan bakar yaitu:
LHV = HHV – 3240 kj/kgoC
Berikut ditampilkan tabel hasil pengujian bom kalorimeter, beserta nilai
HHV dan LHV dari bahan bakar:
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter

Bahan
Bakar

Akra Sol

BD 2.5%

Pengujian

T1

T2

HHV

1
2
3
4
5
1

25,19
26,23
27,16
26,29
28,32
25,76

26,06
27,05
27,94
27,12
29,17
26,61

60294,272
56617,792
53676,608
57353,088
58823,68
58823,69

LHV

LHV
Rata-Rata

57054,272
53377,792
50436,608 54113,088
54113,088
55583,68
55583,68 53966,05

Universitas Sumatera Utara

BD 5%

BD 7.5%

BD 10%

BD 12.5%

BD 15%

BD 17.5%

BD 20%

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

26,78
27,61
25,19
26,25
25,71
26,64
27,52
25,82
26,90
26,34
27,33
28,27
26,03
27,02
25,28
26,20
26,98
27,86
25,82
27,65
25,54
26,41
27,26
28,15
25,90
26,86
27,70
28,61
25,71
26,09
27,04
28,00
26,35
27,32
25,96
26,98
27,84
25,71
26,63

27,56 53676,60 50436,60
28,43 56617,92 53377,92
26,06 60294,27 57054,27
27,07 56617,79 53377,79
26,46 51470,72 48230,72
27,41 54411,904 51171,904
28,36 58088,38 54848,38 53731,676
26,67 58823,68 55583,70
27,75 58823,68 55583,68
27,14 55147,20 51907,20
28,14 55882,49 52642,49
29,11 58088,38 54848,38 53083,67
26,86 57353,08 54113,08
27,82 55147,20 51907,20
26,15 60294,27 57054,27
26,95 51470,72 48230,72
27,75 52941,31 49701,31 52642,49
28,68 56617,79 53377,79
26,66 58088,38 54848,38
28,49 58088,38 54848,38
26,31 52941,31 49701,31
27,18 52941,31 49701,31 52348,37
28,08 56617,79 53377,79
28,98 57353,08 54113,08
26,69 54411,90 51171,90
27,63 52941,31 49701,31
28,48 53676,60 50436,60 51907,19
29,45 58088,38 54848,38
26,53 56617,79 53377,79
26,91 56617,79 53377,79
27,87 57353,08 48230,08
28,75 51470,72 48230,72 51466,02
27,15 55147,20 51907,20
28,09 52941,31 49701,31
26,84 61029,56 57789,56
27,75 52941,31 49701,31
28,60 52206,01 48966,01 50730,72
26,44 50000,12 50000,12
27,40 53676,60 50436,60

Universitas Sumatera Utara

55000
54000
53000
52000
LHV Rata - Rata

51000
50000
49000

Gambar 4.1. Pengaruh Nilai Bakar Biodiesel terhadap variasi campuran Biodiesel
4.2. 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
bakar sebanyak 8 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 6 variasi, dan variasi
beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3.5 kg dan 4.5 kg.
4.2.1. Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol adalah seperti pada
tabel 4.2 di bawah sebagai berikut:
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol

Beban
(Kg)
3,5

4,5

Putaran
(rpm)
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800

Torsi
(N)
7,5
8
8,6
9,2
9,8
11
10,2

Waktu
(s)
152
134
121
101
93
81
141

Laju udara
(mmH2O)
18
18,5
20
23
24
25
20

T (exhaust)
(C)
110
130
135
140
150
160
150

Universitas Sumatera Utara

2000
2200
2400
2600
2800

11,1
12,2
12,9
13,2
15

119
112
103
89
77

21
22
23
26
27

175
185
190
200
210

4.2.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 2,5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 2,5%, seperti pada tebel 4.3 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 2,5%
Beban
(Kg)
3,5

4,5

Putaran
(rpm)
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800

Torsi
(N)
5,3
5,6
5,8
6,1
6,4
6,7
8,1
8,4
8,6
9
9,2
9,3

Waktu
(s)
127
113
95
88
75
64
130
112
100
80
73
65

Laju aliran
(mmH2O)
16.5
18
20
21
22
25
18,5
20
21
23
24
26

T (exhaust)
(c)
120
130
140
150
170
190
120
130
140
160
180
190

4.2.3. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 5%, seperti pada tabel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 5%

Universitas Sumatera Utara

Beban
3,5

4,5

Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800

Torsi
5,3
5,7
5,9
6,1
6,3
6,6
8,1
8,4
8,8
8,9
9,1
9,3

Waktu
125
115
94
88
75
68
130
115
111
82
74
66

mmH2O
17
19
20
21
23
25,5
18
19,5
20
21
23
26

T (exhaust)
90
105
130
150
175
200
120
130
140
160
170
175

4.2.4. Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar SolarAkra Sol + Biodiesel
Jagung 7,5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 7,5%, seperti pada tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 7,5%
Beban
3,5

4,5

Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800

Torsi
5,3
5,7
5,9
6,1
6,3
6,6
8,1
8,4
8,8
8,9
9,1
9,3

Waktu
125
115
94
88
75
68
130
115
111
82
74
66

mmH2O
17
19
20
21
23
25,5
18
19,5
20
21
23
26

T (exhaust)
90
105
130
150
175
200
120
130
140
160
170
175

Universitas Sumatera Utara

4.2.5. Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 10%, seperti pada tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 10%
Beban Putaran Torsi Waktu mmH2O T (exhaust)
3,5
1800
4,7
135
17,5
120
2000
4,9
113
18
125
2200
5
105
19
140
2400
5,4
90
20
160
2600
5.7
84
23
170
2800
5,9
70
25,5
190
4,5
1800
7,7
138
17
110
2000
8,1
121
19
125
2200
8,3
108
20
130
2400
8,6
99
21
140
2600
8,9
82
24
175
2800
9,1
77
25
175

4.2.6. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 12,5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 12,5%, seperti pada tebel 4.7 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 12,5%
Beban

Putaran

Torsi

Waktu

Laju aliran

(Kg)
3,5

(rpm)
1800
2000
2200
2400
2600
2800

(N)
5.4
5.7
5.9
6.1
6.3
6.4

(s)
121
104
86
82
68
66

(mmH2O)
16.5
18
19
20
23
25.5

T
(exhaust)
(c)
120
140
160
180
200
210

Universitas Sumatera Utara

4,5

1800
2000
2200
2400
2600
2800

7.8
8
8.3
8.6
8.8
9

128
111
91
74
70
60

17
19
20
21
23
25

110
120
140
175
190
200

4.2.7. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 15%, seperti pada tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 15%
Beban
3,5

4,5

Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800

Torsi
5
5.5
5.8
5.9
6.2
6.5
8
8.2
8.5
8.6
8.8
9.2

Waktu
124
101
93
84
70
63
131
117
94
91
74
67

mmH2O
16
18
20
21
23
25
17
18
20
21
24
25.5

T (exhaust)
110
130
150
160
180
200
120
125
140
150
180
200

4.2.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 17,5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 17,5%, seperti pada tabel 4.9 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 17,5%

Universitas Sumatera Utara

Beban Putaran Torsi
3,5

4,5

Waktu

mmH2O T
(exhaust)
17.5
130

1800

5.5

122

2000

5.8

111

18

140

2200

6

85

20

160

2400

6.2

80

21

180

2600

6.4

68

23

210

2800

6.6

67

24.5

220

1800

8

120

18

110

2000

8.3

108

19

120

2200

8.7

100

22

140

2400

8.9

84

23

150

2600

9

74

24

170

2800

9.1

64

25

190

4.2.9. Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%, seperti pada tabel 4.9 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Solar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%
Beban
3,5

4,5

Putaran Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800

5.4
5.5
5.7
5.9
6
6.3
7.6
7.9
8.3
8.7
9
9.2

Waktu
125
100
91
85
75
54
129
112
89
87
67
65

mmH2O T
(exhaust)
16.5
120
18
130
20
160
22
170
23
190
24.5
240
17
120
19
130
21
160
22
170
23
190
24
240

Universitas Sumatera Utara

4.2.10. Torsi
Besarnya torsi dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6. Untuk pengujian dengan bahan
bakar Akra Sol:
Beban

: 3,5 Kg

Putaran mesin : 1800 rpm
T=

1413 � 60

2� � 1800

= 7,5 Nm

Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya torsi yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.11 dibawah ini:
Tabel 4.11. Data Torsi
Beba
n

Putar
an

3.5

4.5

Torsi

1800

Akra
Sol
7.5

BD
2.5%
5.3

BD
5%
5.3

BD
7.5%
5.3

BD
10%
4.7

BD
12.5%
5.4

BD
15%
5

BD
17.5%
5.5

BD
20%
5.4

2000

8

5.6

5.7

5.7

4.9

5.7

5.5

5.8

5.5

2200

8.6

5.8

5.9

5.9

5

5.9

5.8

6

5.7

2400

9.2

6.1

6.1

6.1

5.4

6.1

5.9

6.2

5.9

2600

9.8

6.4

6.3

6.3

5.7

6.3

6.2

6.4

6

2800

11

6.7

6.6

6.6

5.9

6.4

6.5

6.6

6.3

1800

10.2

8.1

8.1

8.1

7.7

7.8

8

8

7.6

2000

11.1

8.4

8.4

8.4

8.1

8

8.2

8.3

7.9

2200

12.2

8.6

8.8

8.8

8.3

8.3

8.5

8.7

8.3

2400

12.9

9

8.9

8.9

8.6

8.6

8.6

8.9

8.7

2600

13.2

9.2

9.1

9.1

8.9

8.8

8.8

9

9

2800

15

9.3

9.3

9.3

9.1

9

9.2

9.1

9.2

Pada pembebanan 3.5 kg torsi terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar biodiesel 7.5 % pada putaran mesin 1800 rpm

Universitas Sumatera Utara

sebesar 5,3 Nm sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar Akra Sol

pada putaran mesin 2800 rpm

sebesar 11 Nm.
Pada pembebanan 4,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin 1800 rpm
sebesar 7,6kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar Akra Sol

pada putaran mesin 2800 rpm

sebesar 15 Nm.
Torsi terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel 7.5 %
pada beban 3,5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 5,3 Nm dan daya
terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar Akra Sol pada beban 4,5
kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 15 Nm.
Torsi terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol karena nilai kalor yang
paling besar yang terdapat pada Akra Sol yaitu sebesar 54113,08 kJ/kgoC
Perbandingan besarnya torsi untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan 4.3 dibawah ini:
12
Akra Sol

Heat Loss (%)

10

BD 2.5%

8

BD 5%
6

BD 7.5%

4

BD 10%
BD 12.5%

2

BD 15%
BD 17.5%

0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.2. Grafik pengaruh Putaran terhadap Torsi mesin untuk beban 3.5 kg

Universitas Sumatera Utara

16
14

Akra Sol

Heat Loss (%)

12

BD 2.5%

10

BD 5%

8

BD 7.5%

6

BD 10%

4

BD 12.5%

2

BD 15%

0

BD 17.5%
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.3. Grafik pengaruh Putaran terhadap Torsi untuk beban 4.5 kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa torsi tertinggi terjadi pada penggunaan Akra Sol
sedangkan torsi terendah terjadi pada penggunaan Akra Sol + Biodiesel Jagung
20%.Hal ini disebabkan oleh Nilai kalor bahan bakar berbanding lurus dengan
torsi yang dihasilkan. Semakin tinggi nilai kalor maka semakin tinggi torsi yang
dihasil yang akan berpengaruh daya saat mesin beroperasi
4.3. Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin diesel 4
langakah 1 silinder TD – 111 melalui alat pembaca TD – 115 selanjutnya akan
diproses dan dikalkulasi untuk mendapatkan besar performansi dari mesin diesel
tersebut.
4.3.1. Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
Untuk pengujian dengan bahan bakar Solar Akra Sol:
Beban

: 3.5 Kg

Putaran mesin : n (rpm)

Universitas Sumatera Utara

Torsi

: T (N/m)
�� =

2����
�T
60

�� =

2 � � � 1800
� 7,5
60

�� =

2 � � � 1800
� 10,2
60

= 1,413 kW

Beban

: 4.5 Kg

Putaran mesin : 1800 rpm

=1,92168 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 4.12 dibawah ini:
Tabel 4.12. Data Perhitungan Untuk Daya
Beban

3.5

4.5

Putaran

Daya (kW)
Akra
Sol

BD
2.5%

BD
5%

BD
7.5%

BD
10%

BD
12.5%

BD
15%

BD
17.5%

BD
20%

1800

1.413

0.998

0.998

0.998

0.885

1.017

0.942

1.036

1.017

2000

1.674

1.172

1.193

1.193

1.025

1.193

1.151

1.214

1.151

2200

1.980

1.335

1.358

1.358

1.151

1.358

1.335

1.381

1.312

2400

2.311

1.532

1.532

1.532

1.356

1.532

1.482

1.557

1.482

2600

2.666

1.741

1.714

1.714

1.551

1.714

1.687

1.741

1.632

2800

3.223

1.963

1.934

1.934

1.729

1.875

1.904

1.934

1.846

1800

1.921

1.526

1.526

1.526

1.450

1.469

1.507

1.507

1.431

2000

2.323

1.758

1.758

1.758

1.695

1.674

1.716

1.737

1.653

2200

2.809

1.980

2.026

2.026

1.911

1.911

1.957

2.003

1.911

2400

3.240

2.260

2.235

2.235

2.160

2.160

2.160

2.235

2.185

2600

3.592

2.503

2.476

2.476

2.421

2.394

2.394

2.449

2.449

2800

4.396

2.725

2.725

2.725

2.666

2.637

2.696

2.666

2.696

Universitas Sumatera Utara

Pada pembebanan 3,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar biodiesel 10%, putaran mesin 1800 rpm sebesar
0,88548 kW, sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 3,2237
kW. Dibandingkan dengan tanpa menggunakan supercharger terjadi kenaikkan
daya pada penggunaan supercharger. Nilai daya tanpa supercharger dapat dilihat
pada lampiran 12.1.
Pada pembebanan 4,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm sebesar
1,4318 kW, sedangkan daya tertinggi terjadi pada pengujian dengan menggunakan
bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2800 rpm sebesar 4,396 kW.
Dibandingkan dengan tanpa menggunakan supercharger terjadi kenaikkan daya
pada beban 4.5 kg pada penggunaan supercharger. Nilai daya tanpa supercharger
dapat dilihat pada lampiran 12.1.
Daya terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol karena nilai kalor yang paling
besar yang terdapat pada Akra Sol yaitu sebesar 54113,088 kJ/kgoC
Perbandingan besarnya daya untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.4 dan 4.5 berikut ini:

Daya (kW)

3,5
3

Akra Sol

2,5

BD 2.5%
BD 5%

2

BD 7.5%

1,5

BD 10%

1

BD 12.5%

0,5

BD 15%
0
1800

2000

2200

2400

Putaran (Rpm)

2600

2800

BD 17.5%
BD 20%

Gambar 4.4. Grafik pengaruh Putaran terhadap Daya mesin untuk beban 3.5 kg

Universitas Sumatera Utara

Dari grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa penggunaan solar Akra Sol murni
memiliki daya yang lebih besar di bandingkan campuran solar Akra Sol dan
Minyak jagung. Daya yang paling rendah terjadi pada variasi biodiesel 10%
sedangkan paling tinggi terjadi pada bahan bakar Akra Sol. Ini disebabkan karena
tingginya nilai torsi pada solar Akra Sol dibandingkan campuran solar Akra Sol

Daya (kW)

dengan minyak jagung.
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0

Akra Sol
BD 2.5%
BD 5%
BD 7.5%
BD 10%
BD 12.5%
BD 15%
1800

2000

2200

2400

2600

Putaran (Rpm)

2800

BD 17.5%
BD 20%

Gambar 4.5. Grafik pengaruh Putaran terhadap Daya untuk beban 4,5 kg
Dari grafik di atas pada beban 4.5 kg dapat dilihat bahwa daya tertinggi juga
terjadi pada penggunaan Akra Sol sedangkan daya terendah terjadi pada
penggunaan Akra Sol + Biodiesel Biji Jagung. Keadaan ini juga karena nilai torsi
yg lebih tinggi pada Solar Akra Sol. Pada semua campuran Solar Akra Sol dan
minyak jagung mengalami grafik yang hampir sama karena nilai torsi yang saling
berdekatan dan sangat tipis perbedaannya.
4.3.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)
Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis
terpakai selama satu jam pemakaian

dimana:

������ �10−3
�� =
� 3600
��

Universitas Sumatera Utara

sgf

= spesifik gravitasi biodiesel = 0.8624

Vf

= Volume bahan bakar yang diuji (8 ml)

tf

= waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (detik)

Dengan menggunakan harga sgf, dan t f yang didapat dari percobaan, maka
didapatlah laju aliran bahan bakar menggunakan Akra Sol:
Beban

: 3.5 kg

Putaran mesin : 1800 rpm
�� =

������ �10−3
� 3600
��

�� =

������ �10−3
� 3600
��

= 0.163402105 kg/jam

Beban

: 4.5 kg

Putaran mesin : 1800 rpm

= 0.176149787 kg/jam

Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin dan
beban yang bervariasi dan pada setiap variasi persentase biodiesel maka hasil
perhitungan mf untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.13 berikut ini:
Tabel 4.13. Laju Aliran Bahan Bakar
Beban

3.5

4.5

Putar
an

Mf (Kg / Jam)

1800

Akra
Sol
0.163

BD
2.5%
0.195

BD
5%
0.198

BD
7.5%
0.198

BD
10%
0.183

BD
12.5%
0.205

BD
15%
0.200

BD
17.5%
0.203

BD
20%
0.198

2000

0.185

0.219

0.215

0.215

0.219

0.238

0.245

0.223

0.248

2200

0.205

0.261

0.264

0.264

0.236

0.288

0.267

0.292

0.272

2400

0.245

0.282

0.282

0.282

0.275

0.302

0.295

0.310

0.292

2600

0.267

0.331

0.331

0.331

0.295

0.365

0.354

0.365

0.331

2800

0.306

0.388

0.365

0.365

0.354

0.376

0.394

0.370

0.459

1800

0.176

0.191

0.191

0.191

0.179

0.194

0.189

0.206

0.192

2000

0.208

0.221

0.215

0.215

0.205

0.223

0.212

0.229

0.221

2200

0.221

0.248

0.223

0.223

0.229

0.272

0.264

0.248

0.279

Universitas Sumatera Utara

2400

0.241

0.310

0.302

0.302

0.250

0.335

0.272

0.295

0.285

2600

0.279

0.340

0.335

0.335

0.302

0.354

0.335

0.335

0.370

2800

0.322

0.382

0.376

0.376

0.322

0.413

0.370

0.388

0.382

Pada pembebanan 3.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan Akra Sol +
biodiesel 2,5% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0,1955 kg/jam,
sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan Akra Sol + Biodiesel 20% pada
putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0,4599 kg/jam. Dibandingkan dengan tanpa
menggunakan supercharger terjadi kenaikkan mf. Nilai mf tanpa supercharger
dapat dilihat pada lampiran 12.2.
Pada pembebanan 4.5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan Akra Sol +
biodiesel 10 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0,1799 kg/ jam,
sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan biodesel 2,5% dan Biodiesel 20%
pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0,3821 kg/jam. Dibandingkan dengan
tanpa menggunakan supercharger terjadi kenaikkan mf. Nilai mf tanpa
supercharger dapat dilihat pada lampiran 12.2.
Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan variasi
bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada gambar grafik 4.6 dan

mf (Kg / Jam)

4.7 berikut ini:
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0

Akra Sol
BD 2.5%
BD 5%
BD 7.5%
BD 10%
BD 12.5%
BD 15%
1800

2000

2200

2400

Putaran (Rpm)

2600

2800

BD 17.5%
BD 20%

Gambar 4.6 Grafik pengaruh Putaran terhadap Laju Aliran Bahan Bakar untuk
beban 3.5 kg

Universitas Sumatera Utara

Laju aliran bahan bakar pada pembebanan 3.5 kg menunjukkan bahwa
penggunaan solar Akra Sol murni lebih konstan di bandingkan dengan campuran
antara solar Akra Sol dan minyak jagung serta lebih irit dalam konsumsi bahan
bakar, sedangkan pada setiap campuran mengalami peningkatan laju aliran yang
berbeda-beda disetiap putarannya. Pada campuran biodiesel 20% mengalami
konsumsi yang sangat tinggi pada putaran 2800 rpm karena konsumsi yang sangat
tinggi serta waktu yang lebih singkat.
0,45

mf (Kg / Jam)

0,4
0,35

Akra Sol

0,3

BD 2.5%
BD 5%

0,25

BD 7.5%

0,2

BD 10%

0,15

BD 12.5%

0,1

BD 15%

0,05

BD 17.5%

0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.7. Grafik pengaruh Putaran terhadap Laju Aliran bahan Bakar untuk
beban 4.5 kg
Dari grafik pembebanan 4.5 kg, terlihat bahwa nilai mf dipengaruhi putaran dan
nilai kalor. Semakin tinggi putaran dan nilai kalor semakin rendah, maka mf
semakin tinggi karena waktu pembakaran semakin kecil. Pada campuran biodiesel
12.5% mengalami peningkatan dari pada campuran yang lain karena konsumsi
bahan bakar yang tinggi serta waktu konsumsi yg lebih singkat.
4.3.3. Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis
pengujian dihitung berdasarkan rumus berikut:

Universitas Sumatera Utara

AFR =

ma
mf

dimana:
AFR = air fuel ratio
ma

= laju aliran massa udara.

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.
Pada pengujian ini dianggap tekanan udara sebesar 100 kPa dan
temperatur udara 27oC. Kurva kalibrasi dikondisikan untuk pengujian pada
tekanan 101.3 kPa dan temperatur 20oC. maka besarnya laju aliran udara yang
diperoleh harus dikalikan dengan faktor pengali berikut:
�� = 3654����
�� = 3654�1�

(�� + 144)
��2.5

(27 + 273 + 114)
(27 + 273)2.5

Cf = 0.946531125

Untuk pengujian dengan menggunakan Akra Sol, beban 3.5 kg dan
putaran mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 18 mmH 2 O, dengan
melakukan interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 24.02941
kg/jam, dan kemudian dikalikan dengan factor koreksi sehingga didapat massa
udara yang sebenarnya:

Ma

= 24,03 kg/jam x 0.946531125
= 19.041kg/jam

Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing
pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR. Untuk pengujian dengan
menggunakan Akra Sol pada putaran 1800 rpm dan beban 3.5 kg maka didapatkan
besar AFR:

Universitas Sumatera Utara

AFR =

19.041
0.191009

AFR = 116,534478
Hasil perhitungan AFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi
beban, putaran mesin dan persentase biodiesel dapat dilihat pada tabel 4.14
berikut ini:
Tabel 4.14. Air Fuel Ratio
Beban

3.5

4.5

Putaran

AFR (Kg / Jam)

1800

Akra
Sol
116.534

BD
2.5%
89.253

BD
5%
90.510

BD
7.5%
90.510

BD
10%
100.625

BD
12.5%
85.036

BD
15%
84.504

BD
17.5%
90.936

BD
20%
87.848

2000

105.588

86.634

93.065

93.065

86.634

79.734

77.434

85.100

76.667

2200

103.075

80.926

80.074

80.074

84.973

69.596

79.223

72.408

77.519

2400

98.943

78.711

78.711

78.711

76.667

69.852

75.134

71.556

79.648

2600

95.067

70.278

73.472

73.472

82.289

66.615

68.574

66.615

73.472

2800

86.250

68.148

73.856

73.856

76.028

71.684

67.083

69.916

56.350

1800

120.112

102.436

99.667

99.667

99.923

92.682

94.854

92.000

93.406

2000

106.439

95.408

95.514

95.514

97.921

89.828

89.700

87.400

90.637

2200

104.949

89.445

94.556

94.556

92.000

77.519

80.074

93.704

79.606

2400

100.902

78.371

73.345

73.345

88.550

66.189

81.395

82.289

81.523

2600

98.560

74.622

72.493

72.493

83.823

68.574

75.645

75.645

65.635

2800

88.550

71.982

73.089

73.089

81.991

63.889

72.770

68.148

66.445

Pada pembebanan 3.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan Biodiesel
20% pada putaran mesin 2800 rpm yaitu 56,3505 sedangkan AFR tertinggi terjadi
pada penggunaan Akra Sol putaran mesin 1800 rpm yaitu 116,534478.
Dibandingkan dengan tanpa menggunakan supercharger terjadi kenaikkan AFR.
Nilai AFR tanpa supercharger dapat dilihat pada lampiran 13.1.
Pada pembebanan 4.5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan biodiesel
12,5% pada putaran mesin 2800 rpm yaitu 63,8895, sedangkan AFR tertinggi
terjadi pada penggunaan Akra Sol putaran mesin 1800 rpm yaitu 120,1122913.
Dibandingkan dengan tanpa menggunakan supercharger terjadi kenaikkan AFR.
Nilai AFR tanpa supercharger dapat dilihat pada lampiran 13.1.

Universitas Sumatera Utara

Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi beban
dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.8 dan 4.9 berikut:
140
Akra Sol

120

BD 2.5%

AFR

100

BD 5%

80

BD 7.5%

60

BD 10%

40

BD 12.5%

20

BD 15%

0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 17.5%
BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.8. Grafik pengaruh Putaran terhadap AFR untuk beban 3.5 kg
Dari grafik AFR pembebanan 3.5 kg, nilai AFR dipengaruhi oleh laju aliran bahan
bakar. Sehingga setiap bahan bakar menunjukkan arah grafik yang semakin
menurun. Nilai Biodiesel 20% terendah karena memilki nilai laju aliran bahan
bakar yang paling besar.

AFR

140
120

Akra Sol

100

BD 2.5%
BD 5%

80

BD 7.5%

60

BD 10%

40

BD 12.5%

20

BD 15%
0
1800

2000

2200

2400

Putaran (Rpm)

2600

2800

BD 17.5%
BD 20%

Gambar 4.9. Grafik pengaruh Putaran terhadap AFR untuk beban 4.5 kg

Universitas Sumatera Utara

Dari grafik terlihat bahwa biodiesel 20% mendominasi memiliki nilai AFR
terendah dan Akra Sol mendominasi memiliki AFR tertinggi pada beban 3.5 Kg.
Dan terlihat bahwa biodiesel 12,5% mendominasi memiliki nilai AFR terendah
dan Akra Sol mendominasi memiliki AFR tertinggi pada beban 4.5 Kg. ini
disebabkan oleh laju aliran bahan bakar yang semakin tinggi pada pembebanan
ini.
4.3.4. Effisiensi Volumetris
Effisiensi volumetric untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan
persamaan berikut:
�� =
dimana:

2�� 1
60� �� ��

ma = laju aliran udara (kg/jam)
ρa = Kerapatan udara (kg/m3)
Vs = volume langkah torak (m3) = 0.00023 (berdasarkan spesifikasi mesin)
Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat
diperoleh dengan persamaaan berikut:
ρa=

��

���

Dimana: R = Konstanta gas (untuk udara = 287 J/kg K)
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu
sebesar100 kPa dan suhu 27oC, maka diperoleh massa jenis udara sebesar:
ρa =

100000
287฀(27+273)

= 1.161440186 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
biodiesel, putaran mesin dan beban.

Universitas Sumatera Utara

Untuk pengujian menggunakan solar beban 3.5 kg pada putaran mesin
1800 rpm maka didapatkan nilai effesiensi volumetrik:
�� =

2(17.9841)
1
�100%
60(1800) (1.161440186)(0.00023)

= 132,005 %
Harga efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung
dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan di atas dengan
variasi beban, putaran mesin, dan biodiesel dengan beberapa variasi seperti
ditunjukkan pada tabel 4.15 berikut ini:
Tabel 4.15 Efisiensi Volumetris
Beban

3.5

4.5

Putaran

Efisiensi Volumetris (%)

1800

Akra
Sol
132.039

BD
2.5%
121.036

BD
5%
124.704

BD
7.5%
124.704

BD
10%
128.371

BD
12.5%
121.036

BD
15%
117.368

BD
17.5%
128.371

BD
20%
121.036

2000

122.136

118.835

125.437

125.437

118.835

118.835

118.835

118.835

118.835

2200

120.036

120.036

120.036

120.036

114.034

114.034

120.036

120.036

120.036

2400

126.538

115.534

115.534

115.534

110.033

110.033

115.534

115.534

121.036

2600

121.882

111.725

116.804

116.804

116.804

116.804

116.804

116.804

116.804

2800

117.892

117.892

120.250

120.250

120.250

120.250

117.892

115.534

115.534

1800

146.710

135.707

132.039

132.039

124.704

124.704

124.704

132.039

124.704

2000

138.641

132.039

128.738

128.738

125.437

125.437

118.835

125.437

125.437

2200

132.039

126.037

120.036

120.036

120.036

120.036

120.036

132.039

126.037

2400

126.538

126.538

115.534

115.534

115.534

115.534

115.534

126.538

121.036

2600

132.036

121.882

116.804

116.804

121.882

116.804

121.882

121.882

116.804

2800

127.323

122.608

122.608

122.608

117.892

117.892

120.250

117.892

113.176

Efisiensi volumetrik terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 12,5% pada
pembebanan 3.5 kg dengan putaran mesin 2400 rpm yaitu sebesar 110,033%,
sedangkan efisiensi volumetrik tertinggi terjadi pada penggunaaan Akra Sol pada
pembebanan 3.5 kg pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 132,039%.
Dibandingkan dengan tanpa menggunakan supercharger terjadi kenaikkan

Universitas Sumatera Utara

efisiensi volumetrik. Nilai efisiensi volumetrik tanpa supercharger dapat dilihat
pada lampiran 13.2.
Pada pembebanan 4.5 kg efisiensi terendah terjadi pada penggunaan biodiesel
20% pada putaran 2800 rpm yaitu sebesar 113,176%, sedangkan efisiensi
volumetric tertinggi terjadi pada penggunaan Akra Sol dengan putaran 1800 rpm
sebesar 146,710%. Dibandingkan dengan tanpa supercharger, terjadi peningkatan
efisiensi volumetric. Nilai efisiensi volumetric tanpa supercharger dapat dilihat
pada lampiran 13.2.
Perbandingan efisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap
variasi putaran dapat dilihat pada gambar grafik 4.10 dan 4.11 berikut:
135
130

Akra Sol

125

BD 2.5%

nv (%)

120

BD 5%

115

BD 7.5%

110

BD 10%

105

BD 12.5%

100

BD 15%
BD 17.5%

95
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.10. Grafik pengaruh Putaran terhadap Efisiensi Volumetrik untuk beban
3.5 kg
Pada grafik pembebanan 3.5 kg, efisiensi pada setiap biodiesel campuran
mengalami efisiensi yang berbeda-beda antara satu dengan yang lain, namun pada
penggunaan solar Akra Sol murni lebih konstan di atas biodiesel campuran yang
lain.

Universitas Sumatera Utara

160
140
Akra Sol

120

BD 2.5%
nv (%)

100

BD 5%

80

BD 7.5%

60

BD 10%

40

BD 12.5%
BD 15%

20

BD 17.5%
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.11. Grafik pengaruh Putaran terhadap Efisiensi Volumetrik mesin untuk
beban 4.5 kg
Efisiensi volumetrik dipengaruhi oleh laju konsumsi udara, dan besar putaran
mesin. Selain itu nilai kalor bahan bakar juga mempengaruhi besar effesiensi
volumetrik. Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar maka konsumsi udara akan
semakin rendah dan sebaliknya semakin rendah nilai kalor bahan bakar maka
semakin tinggi nilai konsumsi udara, yang dapat dilihat pada penurunan effisiensi
volumetrik pada biodiesel jagung 20%.
4.3.5. Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan Daya hasil pembacaan dengan
effiesiensi mekanikal dan effesiensi volumetrik, sehingga didapat:
Pa =Pb x η v x η m
dimana:

besar η m adalah 0.70 – 0.90 untuk mesin diesel dan yang diambil untuk

perhitungan ini adalah 0.85
Untuk beban 3.5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar Akra Sol
maka didapat daya aktual:

Universitas Sumatera Utara

Pa =1,413 x 132,0396 x 57,5287 x 0.85/10000
= 0.9123 kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin,
beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada tabel 4.16 dibawah ini:
Tabel 4.16. Grafik Daya Aktual
Beban

3.5

4.5

Putaran

Daya (kW)

1800

Akra
Sol
0.9123

BD
2.5%
0.3498

BD
5%
0.3567

BD
7.5%
0.3607

BD
10%
0.3180

BD
12.5%
0.3567

BD
15%
0.3065

BD
17.5%
0.4025

BD
20%
0.3802

2000

1.0450

0.4212

0.4714

0.4766

0.3306

0.4141

0.3776

0.4654

0.3825

2200

1.2968

0.4643

0.4780

0.4833

0.3714

0.4260

0.4726

0.4662

0.4569

2400

1.5540

0.5449

0.5479

0.5540

0.4264

0.4986

0.5059

0.5366

0.5488

2600

1.8355

0.5802

0.5910

0.5976

0.5525

0.5494

0.5524

0.5767

0.5671

2800

2.2594

0.6641

0.7022

0.7100

0.5889

0.6571

0.6397

0.6932

0.5164

1800

1.7392

0.9379

0.9175

0.9277

0.8475

0.8112

0.8808

0.8616

0.8009

2000

2.0280

1.0438

1.0507

1.0624

1.0212

0.9190

0.9723

0.9790

0.9330

2200

2.6571

1.1283

1.2558

1.2697

1.1082

0.9390

1.0259

1.2685

0.9950

2400

3.1159

1.1812

1.0869

1.0990

1.2493

0.9390

1.1646

1.2718

1.2214

2600

3.4524

1.2732

1.2167

1.2302

1.3720

1.1035

1.2277

1.2951

1.1400

2800

4.3135

1.3515

1.3798

1.3951

1.5110

1.1581

1.3901

1.2846

1.2987

Pada pembebanan 3.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol
putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 2,2594 kW sedangkan daya terendah terjadi
pada penggunaan bahan bakar biodiesel 15% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu
sebesar 0.3065 kW. Dibandingkan dengan tanpa menggunakan supercharger
terjadi kenaikkan daya aktual. Nilai daya aktual tanpa supercharger dapat dilihat
pada lampiran 14.1.
Pada pembebanan 4.5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol
pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 4,3135 kW sedangkan daya aktual
terkecil terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran mesin 1800 rpm yaitu
sebesar 0,8009 kW. Dibandingkan dengan tanpa menggunakan supercharger
terjadi kenaikkan daya aktual. Nilai daya aktual tanpa supercharger dapat dilihat
pada lampiran 14.1.

Universitas Sumatera Utara

Melalui grafik hubungan antara daya aktual dan putaran mesin pada gambar 4.12
dan 4.13 di bawah ini.
2,5
Akra Sol
Daya (kW)

2

BD 2.5%
BD 5%

1,5

BD 7.5%
1

BD 10%
BD 12.5%

0,5

BD 15%
0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 17.5%
BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.12. Grafik pengaruh Putaran terhadap Daya Aktual untuk beban 3.5 kg
Dari hasil grafik di atas dapat dilihat bahwa pada pembebanan ini nilai daya aktual
solar Akra Sol jauh lebih tinggi dibandingkan dengan daya aktual biodiesel,
sedangkan pada campuran biodiesel mengalami nilai daya aktual yang hampir
sama dan kenaikan daya aktualnya pun naik secara konstan.
5

Daya (kW)

4,5
4

Akra Sol

3,5

BD 2.5%

3

BD 5%

2,5

BD 7.5%

2

BD 10%

1,5

BD 12.5%

1

BD 15%

0,5

BD 17.5%

0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.13. Grafik pengaruh Putaran terhadap Daya aktual untuk beban 4.5 kg

Universitas Sumatera Utara

Dari grafik dapat dilihat bahwa Akra Sol memiliki nilai daya aktual yang terbesar
dari hampir semua variasi bahan bakar yang ada, ini disebabkan nilai kalor Akra
Sol yang paling tinggi dari semua variasi yang ada dan meningkat saat putaran
mesin dinaikkan.
4.3.6. Efisiensi Termal Aktual
Efisiensi termal aktual adalah perbandingan antara daya aktual dengan laju
panas rata-rata yang dihasilkan bahan bakar, yang dapat dihitung dengan
persamaan berikut:
ρa=
dimana:
ηa

��

���

= effisiensi termal aktual

LHV = nilai kalor pembakaran (kJ/kg)
Dengan nilai LHV untuk masing-masing sesuai dengan variasi persentase
biodiesel yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.
Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3.5 kg
putaran mesin 1800 rpm menggunakan Akra Sol didapatkan nilai efisiensi termal:
�=

0,913
�100 �3600
0,1634. � 54113.088
= 37,1443%

Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar effisiensi
termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti
pada tabel 4.17 di bawah:
Tabel 4.17. Efisiensi termal aktual
Beban

3.5

Putaran

1800

Efisiensi Thermal Aktual (%)
Akra
Sol
37.144

BD
2.5%
11.934

BD
5%
12.043

BD
7.5%
12.311

BD
10%
11.820

BD
12.5%
11.952

BD
15%
10.613

BD
17.5%
13.831

BD
20%
13.582

Universitas Sumatera Utara

4.5

2000

37.508

12.786

14.641

14.967

10.287

11.924

10.650

14.551

10.930

2200

42.029

11.848

12.135

12.406

10.739

10.144

12.273

11.160

11.881

2400

42.043

12.881

13.022

13.313

10.567

11.320

11.868

12.091

13.328

2600

45.723

11.689

11.971

12.238

12.778

10.345

10.798

11.045

12.154

2800

49.022

11.415

12.895

13.183

11.351

12.008

11.253

13.081

7.968

1800

65.686

32.749

32.214

32.932

32.205

28.751

32.220

29.119

29.520

2000

64.643

31.401

32.633

33.361

34.024

28.245

31.767

29.777

29.858

2200

79.714

30.306

37.645

38.484

32.955

23.660

26.929

35.726

25.303

2400

85.966

25.380

24.070

24.607

34.053

19.240

29.593

30.087

30.360

2600

82.302

24.963

24.316

24.858

30.978

21.389

25.368

26.991

21.824

2800

88.965

23.595

24.594

25.142

32.035

19.240

26.008

23.154

24.119

Pada pembebanan 3.5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan
Akra Sol + biodiesel

7,5% putaran

mesin 1800 rpm sebesar 14,9675%

sedangkan effisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan biodiesel
20% putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 7,9688%. Dibandingkan dengan tanpa
menggunakan supercharger terjadi kenaikkan efisiensi termal aktual. Nilai
efisiensi aktual tanpa supercharger dapat dilihat pada lampiran 14.2.
Pada pembebanan 4.5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada penggunaan
Akra Sol putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 88,9659% sedangkan effisiensi
termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan biodiesel 20% putaran 2600
rpm yaitu sebesar 21,8240%. Dibandingkan dengan tanpa menggunakan
supercharger terjadi kenaikkan efisiensi termal aktual. Nilai efisiensi aktual tanpa
supercharger dapat dilihat pada lampiran 14.2.
Perbandingan

nilai

efisiensi

termal

aktual

untuk

setiap

variasi

pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada gambar 4.14 dan 4.15 di
bawah ini.

Universitas Sumatera Utara

60
Akra Sol

50

BD 2.5%

na (%)

40

BD 5%
30

BD 7.5%

20

BD 10%
BD 12.5%

10

BD 15%
BD 17.5%

0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.14. Grafik pengaruh Putaran terhadap Efisiensi Termal Aktual untuk
beban 3.5 kg
Dari pembebanan 3.5 kg, nilai efisiensi termal aktual Akra Sol lebih tinggi,
sedangkan pada semua biodiesel memilki nilai efisiensi yang hampir sama tapi
jauh lebih rendah dari Solar Akra Sol.
100

na (%)

90
80

Akra Sol

70

BD 2.5%

60

BD 5%

50

BD 7.5%

40

BD 10%

30

BD 12.5%

20

BD 15%

10

BD 17.5%

0
1800

2000

2200

2400

2600

2800

BD 20%

Putaran (Rpm)

Gambar 4.15. Grafik pengaruh Putaran terhadap Efisiensi Termal Aktual untuk
beban 4.5 kg