Kajian Analisa Simulasi Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder Menggunakan Blower yang Dimodifikasi Menjadi Supercharger Dengan Sistem Dua Bahan Bakar (Solar dan Biogas)

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Tidak selamanya umat manusia dibumi dapat mengandalkan minyak bumi

sebagai bahan bakar utama. Perkembangan populas menjadi faktor utama
meningkatnya permintaan energi, dengan kata lain kenaikan konsumsi bahan
bakar minyak bumi. Minyak bumi bukanlah sumber energi yang terus-menerus
ada dimana suatu saat minyak bumi akan habis. Selain itu, jika minyak bumi terus
dibakar untuk menghasilkan energi juga akan menyebabkan pemanasan serta
pencemaran lingkungan. Solusi yang dapat dilakukan adalah mecari sumber
energi alternatif dan berusaha menghemat serta memaksimalkan efisiensi
pemakaian bahan bakar minyak tersebut. Mecari bahan bakar alternatif
merupakan solusi yang paling ideal. Namum menemukan bahan bakar yang
memiliki nilai bakar yang tinggi dan menghasilkan polusi yang rendah bukanlah
perkara mudah. Terlebih lagi bahan bakar alternatif tersebut harus dapat
diproduksi secara terus-menerus tanpa harus mengandalakan pertambangan
seperti hanya minyak bumi. Solusi terdekat yang dapat dilakukan adalah

melakukan penghematan bahan bakar yang ada dan menurunkan tingkat polusi
yang dihasilkannya.
Pengembangan rancangan motor bakar merupakan salah satu langkah untuk
melakukan penghematan bahan bakar. Selain untuk menjawab krisis energi,
desain motor bakar juga harus semakin ringkas, ringan, kuat, dan ulet. Beberapa
pengembangan yang umum dilakukan adalah pengembangan rancangan bagian
tertentu pada mesin, pencamuran dua atau lebih bahan bakar, penambahan alat
tertentu pada mesin, atau merancang sistem kerja baru motor bakar.
Namun, merancang sebuah desain baru motor bakar bukanlah perkara yang
mudah. Sistem kerja motor bakar melibatkan banyak unsur yang membangun
sebuah sistem yang rumit, seperti mekanika, fluida, kimia, dan elektronika. Dan
tantangan utama pada perancangan motor bakar adalah kerumitan dinamika fluida
dari aliran reaksi turbulen yang melewati bagian mesin yang bergerak seperti
intake/exhaust manifold, katup, silinder, dan piston. Lalu, perbandingan aliran

1
Universitas Sumatera Utara

udara masuk, pengkabutan cairan bahan bakar, pencampuran turbulen,
perkembangan perbandingan antar unsur/senyawa, reaksi kimia, dan sususan

polutan harus diperhatikan secara sekaligus.
Komputerisasi Dinamika Fluida (Computatinal Fluid Dynamic {CFD})
merupakan sebuah alat yang sangat berguna untuk memahami dinamika fluida di
dalam motor bakar dengan tujuan pengembangan rancangan. Tidak seperti metode
analitik, eksperimen, dan perhitungan pada dimensi yang lebih rendah, pemodelan
CFD multidimensi dapat membuat pada perancang untuk mensimulasikan dan
menampilkan dinamika fluida yang rumit dengan menyelesaikan inti hukum fisika
untuk massa, momentum, dan energi pada geometri 3D, dengan sub-model untuk
kejadian kritis seperti turbulensi dan reaksi kimia bahan bakar.

1.2

Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengamati perkembangan sifat fluida yang terjadi pada ruang bakar sebuah
mesin motor bakar pada saat mesin tersebut bekerja.
2. Membandingkan

data

performasi

kerja

mesin

dengan

metode

eksperinmental.
3. Mencari peluang pengembangan rancangan mesin setelah memperhatikan
segala proses yang terjadi di dalam ruang bakar mesin.

1.3

Batasan Masalah

1. Mesin yang disimulasikan adalah mesin diesel empat langkah, satu silinder,

dengan trade mark TIGER R 175 AN.
2. Bahan bakar yang digunakan adalah Biosolar Pertamina dan Biogas yang
diproduksi oleh PT. Multimas Nabati Asahan dengan kadar methan 63,44%.
3. Ruang yang disimulasikan adalah silinder ruang bakar mesin.
4. Langkah yang disimulasikan adalah kompresi dan ekspansi yang melibatkan
pembakaran atau sesaat setelah katup masuk tertutup hingga sesaat sebelum
katup keluar terbuka.
5. Campuran udara di ruang bakar sesaat sebelum kompresi dianggap sudah
homogen.

2
Universitas Sumatera Utara

6. Sifat fluida yang diamati adalah :
a. Penyebaran Temperatur
b. Penyebaran Kecepatan
c. Penyebaran Tekenan
7. Nilai peformasi mesin yang akan dibandingkan adalah :
a. Daya
b. Torsi

c. Efesiensi Termal

1.4

Manfaat Pengujian

1. Untuk menjawab tantangan global saat ini yaitu penghematan penggunaan
bahan bakar fosil, khususnya minyak bumi yaitu solar.
2. Untuk memaksimalkan penggunaan gas khusunya biogas yang akan
digunakan menjadi bahan bakar yang ekonomis dan ramah lingkungan.
3. Sebagai pertimbangan terhadap pemerintah untuk menghemat devisa
Negara terhadap anggaran subsidi bahan bakar solar.
4. Sebagai pertimbangan terhadap produsen motor bakar terutama mesin diesel
untuk peningkatan produknya.
5. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan penggunaan mesin diesel
dengan sistem dua bahan bakar (dual fuel) solar-biogas.
6. Untuk memperlihatkan segala proses yang ada di dalam rang bakar mesin
selama mesin bekerja.

1.5

Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah

sebagai berikut :
a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisantulisan yang terkait.
b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku
elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.
c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian
yang dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Fakultas Teknik. Selain itu

3
Universitas Sumatera Utara

pengambilan data juga dilakukan dari tempat pengambilan biogas PT.
Multimas Nabati Asahan.
d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

1.6

Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi dalam beberapa bab dengan garis besar tiap bab adalah
sebagai berikut :

 Bab I : Pendahuluan
Bab ini berisikan latar belakang, tujuan, batasan masalah, manfaat, metode
penulisan, dan sistematika penulisan.
 Bab II : Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan landasan teori yang digunakan yaitu mengenai bahan
bakar hidrokarbon, biogas, dual fuel, mesin diesel, performansi motor bakar,
supercharger, nilai kalor , karakteristik mesin diesel, generator set yang
digunakan, dan emisi gas buang.
 Bab III : Metodologi Penelitian
Bab ini memberikan informasi mengenai tempat pelaksanaan pengujian,
bahan dan peralatan yang dipakai serta tahapan dan prosedur pengujian.
 Bab IV : Hasil dan Analisa Pengujian
Bab ini membahas tentang hasil data yang diperoleh dari setiap pengujian
melalui pembahasan perhitungan dan penganalisaan dengan memaparkan
kedalam bentuk gambar, tabel, dan grafik.

 Bab V : Kesimpulan dan Saran
Bab ini sebagai penutup berisikan kesimpulan dan saran yang diperoleh.
 Daftar Pustaka
Daftar pustaka berisikan literatur yang digunakan untuk menyusun laporan.
 Lampiran
Pada lampiran dapat dilihat hasil data yang diperoleh dari pengujian dalam
bentuk tabel dan gambar.

4
Universitas Sumatera Utara