BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat - Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Mesin Otto Bahan Bakar Premium dengan Bahan Bakar LPG

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama kurang lebih 2 bulan.

3.2 Bahan dan Alat

3.2.1 Bahan

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar premium dan bahan bakar LPG (liquified petroleum gas)

3.2.2 Alat

Alat yang dipakai dalam eksperimen ini terdiri dari:

1. Generator set bensin 4-langkah merk STARKE Tipe GFH1900LX 2.

Multimeter yang digunakan untuk mengukur tegangan yang terjadi pada saat pengujian

3. Tachometer untuk mengukur jumlah putaran per menit 4.

Alat uji emisi LPGauto LPG analyzer

5. Alat bantu perbengkelan, seperti: kunci pas, kunci inggris, kunci ring,

obeng, tang, dan lain sebagainya.

6. Bola lampu yang digunakan sebagai pengatur daya yang akan diuji 7.

Stop wacth, untuk menentukan waktu yang direncanakan, menghabiskan berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan.

3.3 Metode Pengumpulan Data

Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi: a. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuraan dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing-masing pengujian.

Data sekunder, merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian karakteristik bahan bakar premium dan bahan bakar LPG yang diperoleh dari berbagai sumber yang ada.

Metode Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemudian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik

3.4 Pengamatan dan Tahap Pengujian

Pada penelitian yang akan diamati adalah: 1. Parameter tegangan dan parameter daya efektif 2. Parameter komsumsi bahan bakar spesifik (sfc) 3.

Efisiensi thermal brake 4. Parameter komposisi gas buang

Prosedur pengujian dapat dibagi beberapa tahap, yaitu: 1. Pengujian motor bensin dengan bahan bakar bensin premium 2. Pengujian motor bensin dengan bahan bakar LPG

3.5 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto Generator Set

Disini dilakukan pengujian dengan menggunakan mesin Generator set 4- langkah dengan merk STARKE Tipe GFH1900LX

Gambar 3.1 Generator set yang akan diuji Spesifikasi :

Capacity : 900 Watts/ 220V/ 50Hz
Tank Capacity : 6 L • DC Current : 12V/ 8.3A
Starter : Manual • Peak Power : 1,3 KW
Rate Power : 1,0 KW
Power Faktor : 1,0
Noise Level 7 m distance : 63 dB
Mesin : 3.0 Hp air Cooled OHV/ 3600 rpm
Operation Time : 7 Hours • Weight : 26 Kg • Dimensions : 370 x 400 x 460 mm

Pengujian ini juga menggunakan alat-alat seperti: a.

Multi meter.

Gambar 3.2 Multimeter

Spesikikasi: :Fluke

Pabrikan :2x AA 1.5 V Battery • Type : 180 x 89 x 51.1 mm
Dimension

Tachometer

Gambar 3.3 Tachometer

Spesifikasi: : Krisbow

Pabrikan : 210 x 74 x 37 (mm)
Dimension : Display 5 digital 18 mm (0,7” LCD)
Type : ± (0.05 % + 1digital)
Accuracy • Sampling time : 0.8 sec (over 60 rpm)
Range select : Auto range

: Quartz crystal

Time base

: 4 x 1,5 VAA size battery or 6 V direct current stable or

Power voltage power c.

Bola lampu Bola lampu yang digunakan ada 8 buah yang masing-masing mempunyai daya 100 Watt per lampu dengan tegangan 220 Volt yang tersusun seperti di bawah ini

Gambar 3.4 Bola lampu

Pada pengujian ini, akan diteliti performansi mesinbensin serta komposisi emisi gas buang. Pengujian ini dilakukan pada 6 variasi waktu, yaitu: 15 menit, 30 menit, 45 menit, 60 menit, 75 menit, dan 90 menit serta 3 variasi beban yaitu: tanpa beban, beben bolam dengan 400 watt dan 800 Watt.

Pengujian dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Menghidupkan mesin dengan menarik starter yang terdapat pada mesin, memanaskan mesi selama 2 menit supaya mesin beroperasi dengan stabil.

2. Setelah mesin beroperasi dengan stabil, maka mesin diuji selama 15 menit.

3. Setelah mesin beroperasi selama 15 menit, diukur putaran.

4. Mencatat rpm melalui pembacaan tachometer.

5. Dihitung juga tegangan yang terjadi.

6. Mencatat tegangan dari hasil pembacaan multimeter.

7. Melanjutkan pengujian mesin pada 15 menit selanjutnya hingga 90 menit 8.

Mengulang pengujian untuk variasi beban mesin Diagram alir pengujian performansi motor bakar bensin yang dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.5

Mulai

Waktu uji bahan bakar:

15, 30, 45, 60,75,90 menit

Putaran : n rpm
Beban: P Watt • Mencatat komsumsi bahan bakar selama 15, 30, 45, 60,75,90 m
Mencatat daya
Mencatat tegangan

Mencatat data hasil pembacaan alat ukur dengan rumus empirirs

Tidak Mengulang pengujian dengan beban yang berbeda

Validasi Ya

Kesimpulan selesai

Gambar 3.5 Diagram alir pengujian performansi mesin otto generator set

3.6 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang

Pengujian emisi LPG buang yang dilakukan meliputi kadar CO, CO

2 ,

UHC, dan O2 yang terdapat pada hasil pembakaran bahan bakar. Pengujian ini dilakukan bersamaan dengan pengujian untuk kerja motor bakar premium dimana gas buang yang dihasilkan oleh mesin uji pada saat pengujian diukur untuk mengetahui kadar emisi dalam gas buang. Pengujian emisi gas buang yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan alat auto logic gas analyzer. Diagram alir pengujian emisi gas motor bakar bensin yang dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 Auto logic Gas analyzerGambar 3.7 diagram alir pengujian emisi LPG buang motor bakar

Mulai

Menyambungkan perangkat auto gas analyzer ke komputer

Mengosongkan kandungan gas dalam auto gas analyzer Memasukkan gas fitting ke dalam knalpot motor bakar

Menunggu kira-kira 2 menit hingga pembacaan stabil dan melihat tampilannya di komputer selesai

Mengulang pengujian dengan beban yang berbeda Megolah data dari 5 kali pengujian

3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Otto Generator Set Premium dengan Menggunakan Bahan Bakar LPG

Prosedur pengujian dengan bahan bakar LPG sama dengan pengujian dengan pengujian bahan bakar premium. Tapi sebelum pengujian ini, karburator dimodifikasi, supaya karburator dapat menyalurkan LPG

3.7.1. Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Memodifikasi Karburator

1. Karburator Karburator merupakan bagian dari mesin yang bertugas dalam sistem pengabutan(pemasukan bahan bakar ke dalam silinder). Untuk itu fungsi dari karburator antara lain: • Untuk mengatur udara dan bahan bakar ke dalam saluran isap.

Untuk mengatur perbandingan bahan bakar-udara pada berbagai beban kecepatan motor.
Mencampur bahan bakar dan udara secara merata. Proses pemasukan bahan bakar kedalam silinder dinamakan karburasi. Sedangkan alat yang melakukan nya dinamakan karburator.

Gambar 3.8 Karburator yang akan dimodifikasi Sedangkan Komponen-komponen penting pada karburator diantaranya: a.

Tabung Skep.

Berfungsi membuka lubang venturi, sehingga udara yang dibutuhkan makin besar.dalam tabung skep terdapat pegas yg berfungsi untuk mengembalikan tabung Skep ke posisi semula saat handle gas di lepas.

Jarum skep / Jet needle Jarum skep ini berada di dalam tabung Skep tugasnya membuka debit bahan bakar, semakin terangkatnya jarum skep, maka debit bahan bakar yang masuk ke venturi semakin banyak. Jarum skep memiliki setelan klip. Jika posisi klip semakin di bawah, bahan bakar semakin boros.begitu juga sebaliknya.

Main Jet Main jet Berfungsi untuk mensuplai bahan bakar di saat mesin putaran tinggi.

Pilot Jet Berfungsi buat mensuplai bahan bakar di putaran rendah (stasioner) hingga

4.000 rpm. Saat gas di tarik suplai pun berangsur hilang dan beralih ke Main jet yg akhirnya digantikan secara penuh oleh main jet di putaran atas.

Idle Screw Idle screw bertugas menaikkan atau menurunkan rpm mesin. Semakin ke dalam (di putar ke kanan), baut akan mendorong tabung skep naik ke atas.

Air screw Bekerja mengatur campuran udara dan bahan bakar ideal. Setiap motor punya setelan berbeda. Tapi, biasanya 2 hingga 2,5 putaran setelah ditutup habis.

Pelampung & Jarum pelampung ( Float & Float valve) Kedua part ini berfungsi sebagai keran buka-tutup aliran premium dari tangki bahan bakar. Ketika premium di mangkuk karbu penuh, maka jarum yg berada di lidah pelampung akan menutup aliran premium yang masuk. Di dalam mangkuk juga terdapat pipa yang tugasnya membuang premium yang penuh di mangkuk.

2. Selang Regulator

Gambar 3.9 Selang Regulator

3. Tabung LPG Berfungsi sebagai tempat bahan bakar. Tabung ini juga berisi tekanan yang akan mengeluarkan LPG dengan tekanan tersebut

Gambar 3.10 Tabung LPG

4 . Kran

Berfungsi untuk membuka atau menutup saluran selang regulator ke mesin

Gambar 3.10 Kran

5. selang minyak vespa

Gambar 3.11 Selang minyak vespa

3.7.2 Memodifikasi Karburator

Proses modifikasi pada karburator dapat dilakukan dengan langkah- langkah sebagai berikut: a.

Melepas komponen Pelampung & Jarum pelampung (Float & Float valve) yang terdapat pada karburator.

Meminimaliskan udara yang masuk ke ruang pembakaran dengan cara menutup saluran udara yang ada pada karburator.

Selang regulator dihubungkan dengan seleng minyak vespa menggunakan kran.

Kemudian selang dihubungkan ke karburator yang telah dilepaskan pelampung dan jarum pelampung.

Regulator dihubungkan ke tabung LPG

Gambar 3.12 Pelampung & Jarum pelampung (Float & Float valve)Gambar 3.13 selang regulator yang telah dihubungkan dengan karburator

BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN

4.1 Pengujian Performansi Mesin Otto

Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin generator set 4-langkah merk STARKE Tipe GFH1900LX melalui unit instrumentasi dan perlengkapan yang digunakan pada saat pengujian antara lain:

Putaran (rpm) melalui tachometer
Tegangan (volt) melalui multimetre
Komsumsi bahan bakar yang digunakan dalam waktu yang ditentukan melalui gelas ukur

4.1.1 Tegangan

Pada table 4.1 dapat dilihat besarnya tegangan untuk pengujian masing- masing torsi mesin baik dengan menggunakan bahan bakar premium maupun bahan bakar LPG jenis LPG pada berbagai kondisi pembebanan.

Tabel 4.1 Data hasil pengujian tanpa beban dengan bahan bakar Premium

DATA PREMIUM RATA-RATA

Hasil Pembacaan WAKTU Beban Unit (Watt) Instrumentasi

90 Tegangan (Volt) 214.52 214.92 215.5 215.64 215.64 215.74 Tanpa Putaran Mesin Beban (rpm) 3249.2 3251 3252 3256.6 3256.6 3257

Gambar 4.1 Grafik Putaran vs tegangan tanpa beban dengan bahan bakar

62.64

216 3248 3250 3252 3254 3256 3258 T egan gan ( vol t) Putaran Mesin (rpm)

(rpm) 2866.6 2875.8 2879 2882.6 2884.2 2887 214,4 214,6 214,8 215 215,2 215,4 215,6 215,8

64.2 Putaran Mesin

63.76

63.56

63.36

63.12

90 Tanpa Beban Tegangan (Volt)

Premium Dari gambar 4.1 dijelaskan bahwa putaran yang terjadi pada saat mesin tanpa beban dari 3249.2 rpm sampai 3257 rpm. Sedangkan tegangan yang terjadi adalah 215.74 volt.

DATA LPG RATA-RATA

Beban (Watt) Hasil Pembacaan Unit Instrumentasi WAKTU

Tabel 4.2 Data hasil pengujian tanpa beban dengan bahan bakar LPG

Putaran vs Tegangan

64,4 64,2

64 t)

63,8 ol

V 63,6

( 63,4 gan

63,2

63 egan T

62,8 62,6 62,4 2865 2870 2875 2880 2885 2890

Putaran Mesin (rpm)

Gambar 4.2 Grafik Putaran vs tegangan tanpa beban dengan bahan bakar LPG

Dari gambar 4.2 dijelaskan bahwa putaran pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG tanpa adanya beban mencapai 2887 rpm dan tegangan 64.2 volt.

Dari gambar 4.1 dan gambar 4.2, diperoleh perbandingan bahwa:

Putaran mesin saat menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat menggunakan bahan bakar LPG,
Tegangan pada pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat menggunakan bahan bakar LPG, karena tegangan berbanding lurus putaran, semakin besar putaran maka tegangan juga semakin besar atau sebaliknya.

Untuk pembebanan 400 Watt, Tegangan yang dihasilkan pada pengujian dapat dilihat pada table 4.3 di berikut:

Tabel 4.3 Hasil pengujian untuk beban 400 Watt dengan bahan bakar premium

DATA PREMIUM RATA-RATA

WAKTU Beban Hasil Pembacaan (Watt) Unit Instrumentasi

90 Tegangan (Volt) 255.28 256.2 256.76 257.1 257.3 257.58 400 Putaran Mesin

3317 3318.6 3321.4 3322.8 3323.4 3325.2

Watt (rpm) Arus (Ampere) 1.567 1.561 1.558 1.556 1.554 1.5523

Putaran vs Tegangan 258 257,5 t) ol 257

V ( 256,5 gan

256 egan T

255,5 255 3316 3318 3320 3322 3324 3326

Putaran mesin (rpm)

Gambar 4.3 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 400 watt dengan bahan bakar premium

Dari gambar 4.3, dijelaskan bahwa putaran yang terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium adalah mencapai 3325.2 rpm dan tegangan yang terjadi adalah 257.58 volt.

Untuk bahan bakar LPG dengan beban 400 Watt, tegangan yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel 4.4 berikut:

Tabel 4.4 Hasil pengujian untuk beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG

DATA LPG RATA-RATA

Hasil WAKTU Beban Pembacaan (Watt) Unit

90 Instrumentasi Tegangan

150.8 151.14 151.3 151.48 151.66 151.9

(Volt) Putaran Mesin 400 Watt

2543.6 2547.2 2550.6 2553.6 2555.8 2558.6

(Rpm) Arus (Ampere) 2.652 2.646 2.643 2.640 2.637 2.633

Pada beban 400 Watt, putaran pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG dan ini menyebabkan tegangan pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pada saat menggunakan bahan bakar LPG

T egan gan (

151,4 151,6 151,8 2540 2545 2550 2555 2560

150,6 150,8 151 151,2

3.41 3.401 3.396 3.390 3.389 3.387

Arus (Ampere)

90 800 Watt Tegangan (volt) 234.6 235.2 235.54 235.98 236.04 236.22 Putaran (rpm) 3337.2 3340.2 3342.2 3345.2 3345.8 3347.4

Gambar 4.4 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 400 watt dengan bahan bakar LPG

DATA PREMIUM RATA-RATA

Beban (Watt) Hasil Pembacaan Unit Instrumentasi WAKTU

Tabel 4.5 Hasil pengujian untuk beban 800 Watt dengan bahan bakar premium

Dari gambar 4.3 dan gambar 4.4 diperoleh perbandingan bahwa:

Dari gambar 4.4, dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, putaran mesin mencapai 2558.6 rpm sedangkan tegangannya adalah 151.9 volt

V ol t) Putaran Mesin (rpm)

Putaran vs Tegangan

Gambar 4.5 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 800 watt dengan bahan bakar premium

90 Arus (Ampere) Tegangan (volt) 121.06 121.32 121.54 121.72 121.94 122.22 Putaran (rpm) 2052.6 2060.2 2068.4 2076.2 2081.4 2089

V ol t)

Putaran Mesin (rpm)

T egan gan (

236 236,2 3336 3338 3340 3342 3344 3346 3348

234,4 234,6 234,8 235 235,2 235,4 235,6 235,8

6.56 6.545

Arus (Ampere) 6.608 6.593 6.574 6.572

Dari gambar 4.5, dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar Premium, putaran mencapai 3347.4 rpm dan tegangan yang terjadi adalah 236.22 volt

DATA LPG RATA-RATA

Beban (Watt) Hasil Pembacaan Unit Instrumentasi WAKTU

Tabel 4.6 Hasil pengujian untuk beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG

Untuk bahan bakar LPG dengan beban 800 Watt, tegangan yang dihasilkan ditunjukkan pada tabel 4.6 berikut:

Putaran vs Tegangan Gambar 4. 6 Grafik Putaran vs tegangan pada beban 800 watt dengan bahan bakar LPG Dari gambar 4.6 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, putaran yang terjadi mencapai 2089 rpm dan tegangannya adalah 122.22 volt.

Dari gambar 4.5 dan gambar 4.6 diperoleh perbandingan yaitu:

Pada saat mesin diberi beban 800 Watt, putaran paling besar terjadi pada mesin menggunakan bahan bakar premium, begitu juga dengan tegangannya.
Pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium waktu diberi beban 800 Watt, putaran meningkat dari saat diberi beban 400 watt, namun tegangan berkurang. Ini disebabkan pertambahan beban yang besar, namun pertambahan putaran tidak terlalu mempengaruhi tegangan,
Pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG waktu diberi beban 800

Watt, putaran lebih kecih dari 400 Watt atau berkurang, sehingga tegangannya berkurang dari saat diberi beban 400 Watt.

121 121,2 121,4 121,6 121,8 122 122,2 122,4

2050 2060 2070 2080 2090 2100 T egan gan (

V ol t) Putaran Mesin (rpm)

Putaran vs Tegangan Dengan menggabungkan gambar 4.1, gambar 4.3 dan gambar 4.5, maka diperoleh perbandingan tegangan mesin menggunakan bahan bakar premium. Dapat dilihat pada gambar 4.7.

Gambar 4.7 Grafik Putaran vs Tegangan dengan menggunakan bahan bakar

Premium Dari gambar 4.7 dijelaskan bahwa :

Putaran tertinggi terjadi pada saat mesin dibebani dengan 800 Watt, yaitu 3347.2 rpm. Mesin pada generator akan menaikkan putaran secara otomatis jika beban pada generator ditambah
Tegangan tertinggi terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 watt, yaitu 257.58 Volt. Sedangkan perbandingan tegangan pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, setelah gambar 4.2, gambar 4.4 dan gambar 4.6 digabung, seperti

gambar 4.8 berikut:

200 210 220 230 240 250 260 3240 3260 3280 3300 3320 3340 3360

T egan gan (

V ol t) Putaran Mesin (rpm)

Putaran vs Tegangan Menggunakan Bahan Bakar

Premium

Tanpa Beban 400 Watt 800 Watt

Gambar 4.8 Grafik Putaran vs Tegangan dengan menggunakan bahan bakar LPG

Dari grafik 4.8 dijelaskan bahwa:

Tanpa Beban 400 Watt 800 Watt

V ol t) Putaran Mesin (rpm)

Putaran vs Tegangan Menggunakan Bahan Bakar LPG

2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 2900 T egan gan (

90 100 110 120 130 140 150 160

Putaran tertinggi terjadi pada saat mesin tanpa adanya beban
Tegangan yang tetinggi terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 Watt

4.1.2 Torsi

400 Watt, maka torsi adalah sebagai berikut: P = 400 Watt

beban (P) sama dengan nol Dengan mengunakan hasil-hasil yang ditunjukkan pada tabel 4.3, maka torsi yang dihasilkan dengan menggunakan bahan bakar premium dengan beban

T =

P =

Dari data yang diperoleh setelah dilakukannya pengujian, maka torsidapat diperoleh dengan menggunakan rumus di bawah ini, maka torsi dapat diperoleh. Rumus tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

60 T

2 Pada pengujian tanpa beban, mesin tidak menghasilkan torsi, dikarenakan

Putaran = 3317 rpm 60.400

= 2.

. 3317 = 1.121423 N.m

Untuk waktu pengujian 30, 45, 60, 75, 90 menit dengan bahan bakar premium saat beban 400 Watt, ditunjukkan pada tabel 4.7 berikut:

Tabel 4.7 Torsi yang dihasilkan pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium

TORSI PADA BEBAN 400 Watt

Waktu

90 400 Putaran

3317 3318.6 3321.4 3322.8 3323.4 3325.2

Watt (rpm) Torsi (N.m) 1.1521 1.1516 1.1506 1.1501 1.1499 1.1493

Putaran vs Torsi

1,1525 1,152

) 1,1515 .m 1,151

N ( si 1,1505 or T

1,15 1,1495 1,149 3316 3318 3320 3322 3324 3326

Putaran Mesin (rpm)

Gambar 4.9 Grafik Putaran vs torsi pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium

Dari gambar 4.9 dijelaskan bahwa torsi mengalami penurunan, yaitu sebesar 1.1521 N.m hingga 1.1493 N.m

Untuk bahan bakar LPG, torsi yang dihasilkan dengan menggunakan beban 400 Watt yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.8 berikut:

Tabel 4.8 Torsi yang dihasilkan pada beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG

TORSI PADA BEBAN 400 Watt Waktu

90 Putaran 400

2543.6 2547.2 2550.6 2553.6 2555.8 2558.6

(rpm) Watt Torsi

1.5025 1.5003 1.4983 1.4966 1.4952 1.4937

(N.m)

Putaran vs Torsi

1,503 1,502 1,501 1,5

) m 1,499 N.

( 1,498 rsi 1,497 o T

1,496 1,495 1,494 1,493

2540 2545 2550 2555 2560 Putaran Mesin

Gambar 4.10 Putaran Vs torsi pada bebab 400 watt dengan mengguanakan bahan bakar LPG

Dari gambar 4.10 dijelaskan bahwa torsi yang terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG mengalami penurunan dari 1.5025 N.m pada putaran 2543.6 rpm hingga 1.4937 pada putaran 2558.6 rpm.

Dari gambar 4.9 dan gambar 4.10 diperoleh perbandingan yaitu:

Pada saat pembebanan 400 Watt, torsi yang paling tinggi terjadi pada saat pengujian dengan bahan bakar LPG, dikarenakan putaran berbanding terbalik dengan torsi. Jika putaran makin besar maka torsi akan semakin kecil.

Untuk bahan bakar premium dengan beban 800 Watt, torsi yang diperoleh dengan Daya = 800 Watt Putaran = 3337,2 rpm

60.800 = 2.

. 3317 = 1.14516 N.m

Untuk waktu pengujian 30, 45, 60, 75, 90 menit dengan bahan bakar premium saat beban 800 Watt, ditunjukkan pada tabel 4.9 berikut:

Tabel 4.9 Torsi yang dihasil pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium

TORSI PADA BEBAN 800 Watt

Waktu

90 (Menit) 800 Watt Putaran

3337,2 3340,2 3342,2 3345,2 3345,8 3347,8

(rpm) Torsi (N.m) 2,29034 2,28828 2,28691 2,28486 2,28445 2,28309

Putaran vs Torsi

2,291 2,29 2,289

) 2,288 m

2,287 N.

( 2,286 rsi o T

2,285 2,284 2,283 2,282

3336 3338 3340 3342 3344 3346 3348 3350 Putaran mesin (rpm)

Gambar 4.11 Grafik Putaran Vs torsi pada beban 800 watt dengan mengguanakan bahan bakar premium Dari gambar 4.11 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium, torsi yang terjadi adalah 1.1452 N.m pada putaran 3337.2 rpm dan mengalami penurunan hingga 1.1415 N.m 3347.8 rpm

Untuk bahan bakar LPG, torsi dengan beban 800 Watt yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.12 berikut:

Tabel 4.10 Torsi yang dihasil pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG

TORSI PADA BEBAN 800 Watt

800 Watt Waktu

90 Putaran (rpm)

2052.6 2060.2 2068.4 2076.2 2081.4 2089

Torsi (N.m) 3.7237 3.7099 3.6953 3.6814 3.6722 3.6588

Gambar 4.12 Grafik Putaran Vs torsi pada beban 800 watt dengan bahan bakar

LPG Dari gambar 4.12 dijelaskan bahwa pada saat mesin mengguanakan bahan bakar LPG torsinya mencapai 3.7237 N.m pada putaran 2057.6 rpm dan 3.6588 pada putaran 2089 rpm.

Dari gambar 4.11 dan gambar 4.12 diperoleh perbandingan sebagai berikut:

3,65 3,66 3,67 3,68 3,69 3,7 3,71 3,72 3,73 2050 2060 2070 2080 2090 2100

T or si ( N .m ) Putaran Mesin (rpm)

Putaran vs Torsi

Torsi pada saat dibebani 800 Watt, pada saat mesin mengguanakan bahan bakar LPG mengalami peningkatan dari saat dibebani 400 Watt, sedangkan pada saat menggunakan bahan bakar premium, torsi mengalami penurunan, dikarenakan makin besar Putaran maka torsi akan semakin kecil atau sebaliknya.
Torsi pada saat pembebanan 800 Watt, mesin generator Pada saat menggunakan bahan bakar LPG menghasilkan Torsi lebih besar dari pada menggunakan bahan bakar premium Dengan menggabungkan gambar 4.9 dan gambar 4.11 maka perbandingan torsi pada mesin pada saat mesin menggunkan bahan bakar Premium dapat dilihat pada gambar 4.13.

Gambar 4.13 Grafik putaran vs torsi menggunakan bahan bakar Premium

Dari gambar 4.13 dijelaskan bahwa torsi terbesar pada saat mesin generator menggunakan bahan bakar Premium terjadi pada saat mesin dengan dibebani 800 Watt, karena torsi berbanding terbalik dengan putaran. Semakin besar putaran maka torsi akan semakin kecil dan sebaliknya.

0,5

1 1,5 2 2,5

3310 3320 3330 3340 3350 T or si ( N .m ) Putaran Mesin (rpm) Putaran vs Torsi menggunakan bahan Bakar Premium

400 Watt 800 Watt Demikian juga pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, perbandingan torsi ditunjukkan pada gambar 4.14

Putaran vs Torsi menggunakan bahan Bakar LPG 3,45

) 2,95

.m N ( si 400 Watt 2,45 or T

800 Watt 1,95 1,45

2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850 Putaran Mesin (rpm)

Gambar 4.14 Grafik Putaran vs Torsi menggunakan bahan bakar LPG

Dari gambar 4.14 dijelaskan bahwa torsi terbesar pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG terjadi pada saat mesin dibebani 800 watt, karena putaran sewaktu dibebani 800 Watt lebih kecil dari pada saat dibebani 400 Watt

4.1.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Konsumsi bahan bakar spesifik (Specific fuel consumption, Sfc) dari masing–masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

3 ̇ 10

Sfc = dimana :Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h) ̇ = laju aliran bahan bakar (kg/jam) Besarnya laju aliran massa bahan bahan bakar (

) dihitung dengan persamaan berikut :

10 −3

x 3600 dimana : = spesific gravity = Volume bahan bakar yang diuji (dalam hal ini pada saat 15 menit (900 detik) awal, berapa ml komsumsi bahan bakar yang terjadi). = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (detik). Harga untuk premium adalah 0.739,sedangkan untuk bahan bakar LPG adalah 0,56. Maka, dapat dihitung dalam percobaan laju aliran bahan bakar dengan memasukkan data-data yang diperoleh dari pengujian.

1. Pengujian tanpa beban

= 95 ml = 900 detik

̇ =

0,739.95.10 −3

900

x3600 = 0,28082kg / jam Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung harga konsumsi bahan bakar spesifiknya (Sfc). Namun akibat tidak adanya daya yang digunakan, makabahan bakar spesifiknya (Sfc) adalah 0. Di bawah ini ditunjukkan tabel pengujian yang dilakukan selama 90 menit tanpa menggunakan beban 2.

Pengujian dengan beban 400 Watt = 140 ml

= 900 detik ̇ =

0,739.140.10 −3

900

x3600 = 0,414kg / jam

Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung harga konsumsi bahan bakar spesifiknya (Sfc). Dengan menggunakan beban 400 Watt maka, Sfc =

0,414 10

1005 1010 1015 1020 1025 1030 1035 1040

Gambar 4.15 Grafik Putaran vs sfc dengan beban 400 Watt dengan bahan bakar premium

Sfc (g/kW.h) 1035 1020 1017.5 1012.5 1010 1007.5

̇f (kg/jam) 0.414 0.408 0.407 0.405 0.404 0.403

Sgf 0.739 0.739 0.739 0.739 0.739 0.739

140 276 412.6 547.4 683 818

90 Putaran (rpm) 3317 3318.6 3321.4 3322.8 3323.4 3325.2 Konsumsi bahan bakar(ml)

3 0,4

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt (Sfc)

400 Watt Waktu

Tabel 4.11 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt dengan bahan bakar premium (Sfc)

Sfc untuk kondisi waktu 30, 45,60,75, 90 menit dapat dilihat pada tabel 4.11 berikut:

= 1035 g/kW.jam Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian, maka hasil perhitungan

3316 3318 3320 3322 3324 3326 sf c (g/ k W. h ) Putaran Mesin (rpm) Putaran vs sfc Dari gambar 4.15 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium dan dibebani 400 Watt, sfc berkisar dari 1035 g/kW.h pada putaran 3317 hingga 1007.5 g/kW.h pada putaran 3325.2 rpm.

Untuk pengujian dengan bahan bakar LPG, sfc yang dihasilkan dapat dilihat tabel 4.16 berikut:

0.56

268,5 269 269,5 270 270,5 271 271,5 272 272,5

Gambar 4.16 Grafik Putaran vs sfc pada beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG

Sfc (g/kW.h) 271.9978 268.999 269.998 270.49 268.8 269.999

0.1088 0.1076 0.108 0.1082 0.10752 0.108

0.56 ̇f (kg/jam)

0.56

Sgf

Tabel 4.12 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt dengan bahan bakar LPG (Sfc)

48.571 96.071 144.642 193.214 240 289.285

Konsumsi bahan bakar (ml)

2543.6 2547.2 2550.6 2553.6 2555.8 2558.6

90 Putaran (rpm)

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt (Sfc)

400 Watt Waktu

2540,0 2545,0 2550,0 2555,0 2560,0 Sf c (g/ k W. h ) Putaran Mesin (rpm) Putaran vs sfc Dari gambar 4.16 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG dan dibebani 400 Watt, mengalami naik turun sfc walaupun putaran mengalami kenaikan tanpa adanya penurunan. Pada putaran 2543.6 rpm, sfcnya adalah 27.9978 g/kW.h kemudian pada putaran 2547.2 rpm sfc menurun menjadi 568.998 g/kW.h. pada putaran 2550 rpm sfc naik mencapai 269.988 g/kW.h.

Namun nilai sfc turun kembali menjadi 570.49 rpm pada putaran 2553.6 rpm dan naik lagi.

Dari gambar 4.15 dan gambar 4.16 diperoleh perbandingan sebagai berikut:

Konsumsi bahan bakar dengan menggunakan bahan bakar premium lebih besar dari pengujian dengan menggunakan bahan bakar LPG,
Konsumsi bahan bakar spesifik (Specific fuel consumption, Sfc) yang terbesar terjadi pada saat menggunakan bahan bakar LPG.

3. Pengujian dengan beban 800 Watt

= 191 ml = 900 detik

−3 0,739.191.10

x3600 ̇ =

900

= 0,564596 kg / jam Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung harga konsumsi bahan bakar spesifiknya (Sfc). Dengan menggunakan beban 400

Watt maka,

3 0,564596 10

Sfc =

0,4

= 707,745 g/kWjam Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian, maka hasil perhitungan

Sfc untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.17 berikut:

Tabel 4.13 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium (Sfc)

Sgf 0.739 0.739 0.739 0.739 0.739 0.739

3336 3338 3340 3342 3344 3346 3348 3350 Sf c (g/ k W. h ) Putaran Mesin (rpm)

700 701 702 703 704 705 706 707

Dari gambar 4.17 dijelaskan bahwa nilai sfc pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium dan dibebani 800 Watt sfc yang terjadi mengalami penurunan. Dari 705.75 g/kW.h ke 700.375 g/kW.h.

Gambar 4.17 Grafik Putaran vs sfc pada beban 800 Watt dengan bahan bakar premium

Sfc (g/kW.h) 705.75 705 705.25 702.25 702.375 700.375

̇f (kg/jam) 0.5646 0.564 0.5642 0.5618 0.5619 0.5603

191 381.6 572.6 760.2 950.6 1137.2

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt (Sfc)

800 Watt Waktu

90 Putaran (rpm) 3337.2 3340.2 3342.2 3345.2 3345.8 3347.8 Konsumsi bahan bakar(ml)

Putaran vs sfc

Tabel 4.14 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG (Sfc)

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 800 Watt (Sfc)

Waktu

90 Putaran

2052.6 2060.2 2068.4 2076.2 2081.4 2089

Mesin (rpm) Konsumsi bahan 53.928 107.857 161.786 215.714 269.622 325 800 bakar(ml) Watt sgf

0.56

0.56 ̇f (kg/jam) 0.1207 0.1208 0.1207 0.1208 0.1208 0.12133

Sfc (g/kW.h) 150.998 150.999 150.999 150.999 150.999 151.667

Putaran vs sfc

151,8 151,7 151,6

) 151,5 h W.

151,4 k (g/ 151,3 c

151,2 Sf

151,1 151 150,9 2050 2060 2070 2080 2090 2100

Putaran Mesin (rpm)

Gambar 4.18 Grafik Putaran vs sfc pada beban 800 Watt dengan bahan bakar LPG

Dari gambar 4.18 dijelaskan bahwa mesin pada saat mengguankan bahan bakar LPG dan dibebani 800 Watt, sfc mengalami kenaikan , dari yaitu 150.998 g/kW.h ke 151.67 g/kW.h.

Dari gambar 4.17 dan gambar 4.18 diperoleh perbandingan sebagaiyaitu:

Pada saat mesin dibebani 800 Watt, sfc terbesar terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium. Ini menunjukkan bahwa sfc dipengaruhi putaran, semakin besar putaran maka sfc juga semakin besar Dengan menggabungkan gambar 4.15 dan gambar 4.17 maka perbandingan sfc pada mesin pada saat mesin menggunakan bahan bakar Premium dapat dilihat pada gambar 4.19

Gambar 4.19 Putaran vs sfc dengan menggunakan bahan bakar Premium

Dari gambar 4.19 dijelaskan bahwa, sfc tertinggi pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 watt. Ini dikarenakan sfc berbanding terbalik denga daya. Semakin besar daya mak sfc semakin kecil.

Demikian juga pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, perbandingan sfc ditunjukkan pada gambar 4.20

200 400 600 800

1000 1200 3315 3320 3325 3330 3335 3340 3345 3350 sf c (g. k W. h ) Putaran Mesin (rpm)

Putaran vs sfc Menggunakan Bahan Bakar Premium

400 Watt 800 Watt

Putaran vs sfc Menggunakan Bahan Bakar LPG 270 260 250 240 230

) h 220 W. 210 k

400 Watt (g. 200 c

190 sf

800 Watt 180 170 160 150 140

2050 2080 2110 2140 2170 2200 2230 2260 2290 2320 2350 2380 2410 2440 2470 2500 2530 2560 Putaran Mesin (rpm)

Gambar 4.20 Putaran vs sfc dengan menggunakan bahan bakar LPG

Dari gambar 4.20 dijelaskan bahwa sfc tertinggi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG terjadi pada saat mesin dibebani dengan 400 watt. Dikarenakan semakin besar tegangan maka sfc semakin kecil

4.1.4 Efisiensi Termal Brake

Efisiensi termal brake (brake thermal eficiency, η ) merupakan

perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata–rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Efisiensi termal brake dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

= . 3600

̇ .

Dimana : : Efisiensi termal brake LHV : nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg) Besarnya nilai kalor bawah pembakaran (LHV) bahan bakar premium dapat dihitung dengan persamaan berikut:

LHV = HHV – 3240……………………………………………………(4.1)[Lit. 7] = 48000,12 – 3240

= 44760,12 kJ/kg

0.4 =

3600 0,41384x44760,12

b = 7,774 % η

untuk pengujian pada waktu selanjutnya ditunjukkan pada tabel 4.21 berikut:

Tabel 4.15 Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban 400 Watt dengan bahan bakar

premium

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik pada beban 400 Watt (Sfc)

Waktu

(Menit) Putaran Mesin 3317 3318.6 3321.4 3322.8 3323.4 3325.2 (rpm)

400 LHV

44740.12 44740.12 44740.12 44740.12 44740.12 44740.12

Watt (kJ/kg)

̇f 0.4138400 0.407928 0.406549 0.404529 0.403790 0.403001

(kg/jam)

7.773897 7.89009 7.91685 7.95638 7.97094 7.98655

(%) b

Putaran vs Efisiensi Termal Brake

8 7,95 7,9

%) ( b

7,85 η

7,8 7,75 3316 3318 3320 3322 3324 3326

Putara n Mesin (rpm)

Gambar 4.21 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake ( ) pada beban 400 Watt

η b

dengan bahan bakar premium Dari gambar 4.21 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar premium dan dibebani 400 Watt, efisiensi termal brake mencapai 7.9856 % pada putaran 3325.2 rpm.

Efisiensi Termal Brake ( ) untuk pengujian dengan bahan bakar LPG

η b

pada beban 400 Watt dapat dilihat pada tabel 4.16 berikut:

Tabel 4.26 Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban 400 Watt dengan bahan LPG

η Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban 400 Watt

η Waktu (Menit)

90 Putaran Mesin 2543.6 2547.2 2550.6 2553.6 2555.8 2558.6 400 (rpm)

Watt LHV (kJ/kg) 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801 47120.801

̇f

(kg/jam) 0.108 0.1075 0.1079 0.1081 0.10752 0.1079 (%) 28.088 28.401 28.296 28.243 28.422 28.296 b

Putaran vs Efisiensi Termal Brake 28.450 28.400 28.350 28.300

) % 28.250

ƞb( 28.200 28.150 28.100 28.050

2540 2545 2550 2555 2560 Putaran Mesin (rpm)

Gambar 4.22 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake ( ) pada beban 400 Watt

η b

dengan bahan bakar LPG Dari gambar 4.22 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG, efisiensi termal brake mencapai 28,296 % pada putaran 2558.6 rpm.

Dari gambar 4.21 dan gambar 4.22 diperoleh perbandingan, yaitu:

Pada saat mesin dibebani 400 watt, efisiensi termal brake tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar LPG. Untuk beban 800 Watt, Efisiensi Termal Brake ( ) dengan bahan bakar

η b

premium ditunjukkan pada tabel 4.23 berikut:

Tabel 4.17 Efisiensi Termal Brake ( ) pada beban 800 Watt dengan bahan bakar

η b

premium

Efisiensi Termal Brake ( ) pada Beban 800 Watt

η b

Waktu

90 (Menit) 800 Putaran Watt Mesin 3337.2 3340.2 3342.2 3345.2 3345.8 3347.4 (rpm)

LHV

44760.12 44760.12 44760.12 44760.12 44760.12 44760.12

(kJ/kg)

̇f 0.56459 0.564 0.5642 0.56178 0.56199 0.56026

(kg/jam) b (%)

11.3964 11.4083 11.4043 11.4534 11.4491 11.4845

Putaran vs efisiensi termal Brake 11,49 11,48 11,47 11,46 11,45

(%) 11,44 b η

11,43 11,42 11,41 11,4 11,39 3336 3338 3340 3342 3344 3346 3348

Putaran Mesin (rpm)

Gambar 4.23 Grafik Putaran vs Efisiensi Termal Brake ( b ) pada beban 800 Watt

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat - Kajian Eksperimental Perbandingan Performansi Mesin Otto Bahan Bakar Premium dengan Bahan Bakar LPG