ANALISA KARAKTERISTIK BIODIESEL BERBAHAN BAKU MINYAK KELAPA SAWIT

KARYA AKHIR

ANALISA KARAKTERISTIK BIODIESEL BERBAHAN BAKU MINYAK KELAPA SAWIT

MARIO JUNIUS NADAPDAP 035202008

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH IJAZAH SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA-IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan penyertaanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Akhir ini. Penyusunan laporan Karya Akhir ini dilakukan guna untuk menyelesaikan Studi di Prog. Studi Teknologi Mekanik Industri Universitas Sumatera Utara, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Ir. Tekad Sitepu sebagai dosen pembimbing selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu, pemikiran dan memberikan nasehat kepada penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini. 2. Ir. Farida Ariani, MT selaku dosen wali dari penulis. 3. Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc, Ir. Alfian Hamsi, M.Sc, Tulus Burhanuddin S, ST.MT. 4. Bapak/ ibu staff dan pegawai jurusan Teknik Mesin USU. Penulis menyadari bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran yang membangun untuk kesempurnaan tugas sarjana ini, akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih.

Penulis,

MARIO JUNIUS NADAPDAP N I M. 035202008


DAFTAR ISI Halaman

KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ...........................................................................

1

1.2. Tujuan mum ...............................................................................

5

1.3 Tujuan Khusus ..........................................................................

5

1.4 Manfaat Penelitian .....................................................................

6

1.5 Metode Penelitian......................................................................

6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bahan Bakar Diesel ....................................................................

7

2.2. Sistem Injeksi Bahan Bakar Diesel .............................................

12

2.3. Sistem Pembuangan Motor Diesel .............................................

20

BAB III BIODIESEL 3.1 Pembuatan Biodiesel. ..................................................................

22

3.2 Peralatan Dan Bahan ...................................................................

30

3.3 Langlah-Langkah Pembuatan Biodiesel .......................................

30

BAB IV PENGUJIAN BAHAN BAKAR DENGAN PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA 4.1 Unjuk Kerja Motor.... ................................................................

35

4.2 Peralatan Pengujian ....................................................................

41


4.3 Prosedur Pengujian ....................................................................

41

4.4 Bahan Bakar Uji ........................................................................

42

4.5 Data Percobaan .........................................................................

43

4.6 Perhitungan Dan Analisa Data ...................................................

43

4.7 Data Pengujian .........................................................................

46

4.8 Grafik Pengujian .......................................................................

46

4.9 Analisa Data ..............................................................................

46

BAB V KESIMPULAN Kesimpulan .................................................................................

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


50

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Motor diesel banyak digunakan oleh masyarakat baik untuk transportasi maupun untuk industri. Sehingga dibutuhkan bahan bakar sebagai sumber energinya. Minyak bumi sebagai sumber bahan bakar utama memang sangat penting. Bahan bakar minyak seperti bensin dan solar adalah bahan bakar yang tidak dapat diperbarui, artinya bahan bakar minyak tersebut bisa habis pada suatu waktu. Tidak lama lagi penambangan minyak akan mencapai puncaknya, karena hampir semua daerah yang mengandung minyak telah ditemukan. Sedangkan permintaan akan bahan bakar cair terus naik. Akibatnya harga minyak akan terus naik dengan tajam menyusul menipisnya cadangan minyak dunia. Bahan bakar akan menjadi sangat mahal bagi kebanyakan orang untuk membelinya. Semua bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui akan habis pada waktunya, maka dari itu diperlukan suatu bahan bakar yang dapat diperbarui, sehingga bahan bakar tersebut dapat diusahakan agar tidak akan pernah habis sepanjang masa serta harganya dapat dijangkau oleh kebanyakan orang.


Persediaan bahan bakar minyak dunia semakin lama semakin menipis dan pada saatnya nanti akan habis. Harga bahan bakar juga semakin lama semakin melambung tinggi dan semakin tidak terjangkau bagi kebanyakan orang. Salah satu alternatif penyelesaian masalah tersebut adalah menggunakan bahan bakar biodiesel yang ramah pada lingkungan serta dapat diperbaharui sehingga tidak akan pernah habis. Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati.


TURUNAN BIODIESEL DARI SUMBER ENERGI TERBARUKAN DAN SIKLUS CO

Energi Matahari

Energi Terbarukan atau tumbuhan

2

Produksi Pangan

Glycerin Produk CO

2

Bahan bakar yang dapat diperbaharui Produksi Biodisel

Mesin-mesin Pemakai Bahan bakar

Gambar 1.1. Turunan Biodiesel Dari Sumber Energi Terbarukan Dan Siklus CO . 2


Biodiesel dibuat

melalui proses transesterification,

yaitu

dengan

menambahkan methanol dan KOH pada minyak nabati. Minyak nabati kemudian akan mengalami perubahan sifat menjadi lebih mendekati karakteristik solar. Jika biodiesel digunakan pada mesin-mesin pemakai bahan bakar maka biodiesel memiliki daya, torsi, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi thermal yang hampir sama dengan solar. Setelah melalui pengujian demi pengujian ternyata biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar campuran dengan solar, juga dapat menjadi biodiesel (B100).


1.2 Tujuan umum dari Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit: 1. Sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah karya akhir semester VIII dan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan (SST). 2. Mengaplikasikan disiplin ilmu yang diperoleh selama duduk dibangku kuliah. 3. Ikut berpartisipasi dalam menyumbangkan ide yang berbasis teknologi tepat guna. 4. Untuk memperluas wawasan masyarakat

yang ingin mengetahui

bagaimana proses pembuatan biodiesel dan kegunaannya.

1.3 Tujuan khusus dari Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit: Untuk menganalisa dan membandingkan bahan bakar solar dengan biodiesel berdasarkan unjuk kerja motor yang meliputi daya motor, torsi, tekanan efektif rata-rata, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi thermisnya serta berdasarkan sifat-sifat lainnya dari bahan bakar tersebut.


1.4 Manfaat dari Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit: 1. Masyarakat dapat terbantu untuk mengetahui bagaimana pengaruh biodiesel pada mesin-mesin produksi dan kendaraan sebagai alternatif bahan bakar minyak bumi. 2. Bagi penulis sendiri, dengan Analisa ini tentu dapat menambah wawasan dan pengalaman dalam menerapkan ilmu yang telah dipelajari selama dalam bangku perkuliahan. 3. Agar rekan-rekan mahasiswa yang ingin membahas dan meningkatkan penelitian biodiesel ini telah memiliki sebahagian ilmu tentang analisa biodiesel.

1.5 Metode Penelitian Untuk memperoleh data guna penyusunan laporan ini, metode yang penulis lakukan antara lain adalah : 1. Melakukan studi lapangan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan dan PT. Superintending Company Of Indonesia. 2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing. 3. Mengadakan studi literatur diperpustakaan Universitas Sumatera Utara. 4. Mengadakan studi literatur diperpustakaan Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan. 5. Mengumpulkan data-data pendukung yang berhubungan dengan penelitian biodiesel .


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bahan bakar diesel

Kebanyakan orang mengira bahwa semua motor diesel menggunakan bahan bakar diesel (diesel fuel oil) karena beberapa jenis motor diesel menggunakan bahan bakar campuran (dual fuel). Motor ini menggunakan gas natural dan minyak diesel dan ada yang menggunakan gas saja.

Gambar 2.1. Penyulingan minyak mentah


A. Produksi bahan bakar diesel Minyak diesel atau solar diproduksi dari minyak mentah (crude oil). Minyak mentah adalah senyawa hidrokarbon (senyawa kimia yang memiliki unsur hidrogen dan karbon) seperti: benzin, pentan, heksan, heptan, toluene, propan dan butan. Untuk memisahkan hidro karbon, minyak mentah dipanaskan dan hidrokarbon yang berbeda akan diambil berupa uap yang memiliki titik didih terendah akan diambil uapnya dahulu. Setelah memisahkan gas natural dari minyak mentah, temperatur minyak mentah dinaikkan suhunya sampai ketemperatur didih tertinggi dari hidrokarbon berikutnya. Ini adalah gasoline dengan kadar oktan tinggi. Setelah memisahkan bensin kadar oktan tinggi selesai, selanjutnya temperatur dinaikkan lagi untuk memperoleh hidrokarbon yang memiliki titik didih berikutnya, dan seterusnya sehingga diperoleh semua gasoline komersial, kerosin, solar, minyak pemanas domestik, minyak bakar industri, paraffin,dan seterusnya, sampai sisa akhir yaitu coke dan aspal.

B. Karakteristik bahan bakar diesel 1. Nilai Pembakaran Atau Nilai Panas.(Heat Value). Nilai panas merupakan indikasi beberapa panas yang dihasikan apabila bahan bakar tersebut dibakar habis. Nilai panas suatu bahan bakar dapat dihitung dengan alat yang disebut kalorimeter. Satuan nilai panas atau nilai pembakaran adalah Kkal/ltr atau per kg.


2. Berat jenis. Berat jenis dari suatu cairan seperti minyak diesel, adalah perbandingan berat minyak diesel terhadap berat air pada volume yang sama. Diukur menggunakan alat yang disebut higrometer. Berat jenis dari minyak bahan bakar diesel mempengaruhi penetrasi semprotan ketika bahan bakar diinjeksikan kedalam ruang bakar atau ruang silinder motor. Hal ini berpengaruh pula kepada nilai kandungan panas dari minyak bahan bakar. Minyak dengan berat jenis yang besar mempunyai nilai panas yang lebih tinggi. 3. Titik Sambar ( Flash Point). Titik sambar suatu minyak bakar adalah temperatur minyak dimana minyak itu harus dipanaskan, hingga ia mengeluarkan uap minyak yang cukup untuk menyalakannya jika berhubungan dengan api. Titik nyala lebih tinggi dari titik sambar, temperatur minyak dimana uap minyak akan terus terbakar setelah dinyalakan. Titik sambar menjadi indikasi dari bahan bakar terhadap bahaya kebakaran. Titik sambar minyak diesel type 1-D adalah 37,7°C atau 100°F. untuk minyak diesel type 2-D titik sambarnya 51,6°C atau 125°F dan untuk minyak diesel type 4-D titik sambarnya 54,4°C atau 130°F.


4. Titik Kabut Dan Titik Lumer (Cloud Point Dan Pour Point). Titik kabut minyak diesel adalah temperatur minyak diesel, dimana pada temperatur itu komponen hidrokarbon dari minyak diesel tidak dapat larut lagi. Titik lumer adalah temperatur minyak disel dimana minyak diesel tersebut menjadi tidak dapat larut yang mencegahnya dari mengalir pada keadaan itu.

5. Kekentalan (Viskosity). Kekentalan atau viskositas adalah sifat dari cairan yang menghambat gaya yang menyebabkan cairan dapat mengalir. Aliran diukur dengan alat yang disebut viscometer. Viscositas dari minyak diesel mempengaruhi bentuk pengabutan. Minyak diesel dengan viscositas rendah akan menghasilkan pengabutan yang halus sedangkan minyak diesel dengan viskositas yang besar akan menghasilkan pengabutan yang kasar.

6. Volatility. Volatility dari suatu cairan bahan bakar adalah kemampuan berubah menjadi uap. Volatility dari suatu cairan dinyatakan dengan perbandingan uap udara yang dapat dibentuk pada temperatur tertentu. Pada minyak diesel volantility dinyatakan dalam 90 % temperatur distilasi, yaitu temperatur dimana 90 % minyak diesel didistilasi.


Jika volatility turun, kotoran karbon dalam beberapa motor, keausan meningkat. Beberapa motor akan mengeluarkan asap lebih banyak jika volatility turun. 7. Kualitas penyalaan. Kualitas penyalaan minyak diesel, yaitu kemudahan minyak diesel menyala atau terbakar, dan sifat sari pembakarannya, dinyatakan dengan angka setan diperoleh dengan membandingkan bahan bakar dengan setan (cetane) . Semakin tinggi angka setan semakin pendek saat antara waktu pengabutan dengan saat mulai penyalaan. 8. Sisa karbon (carbon residu). Sisa karbon menunjukkan jumlah karbon atau kotoran karbon yang tertinggal didalam ruang bakar setelah proses pembakaran campuran udara dengan bahan bakar. Sisa karbon dapat diukur dengan alat kontainer tertutup. 9. Kandungan belerang. Kandungan belerang didalam minyak diesel akan mengakibatkan peningkatan keausan pada ring piston dan dinding silinder. Kandungan belerang pada minyak diesel juga mengakibatkan terjadinya zat yang mengakibatkan korosi pada permukaan logam dan juga menimbulkan zat-zat kimia yang tidak diinginkan pada knalpot. Minyak diesel yang mempunyai kandungan belerang yang tinggi juga sering mengandung campuran nitrogen, yang menimbulkan keausan yang besar pada komponen-komponen motor.


10. Oksidasi dan kandungan air. Problem yang sering dihadapi oleh saringan bahan bakar adalah ia sering tersumbat oleh partikel-partikel mekanis, debu dan kontaminasi air yang terdapat atau larut dalam minyak diesel. Kandungan air, partikel mekanis, debu dan oksidasi dalam minyak dikarenakan system penyimpanan yang kurang memadai. Minyak diesel harus dilindungi dari kotoran-kotoran mekanis dan debu agar bisa dikurangi pembentukan oksid partikel besi dalam tanki penyimpanan, dalam pipa-pipa yang kotor berdebu dan dalam pompa injeksi ketika motor dalam kecepatan ideal.

2.2 Sistem injeksi bahan bakar diesel

Sistem injeksi bahan bakar diesel adalah cara bagaimana bahan bakar diesel diinjeksikan atau dimasukkan kedalam ruang bakar atau dalam silinder motor.

A. Sistem Injeksi Bahan Bakar. Alat untuk memasukkan bahan bakar kedalam silinder disebut pompa injeksi. Fungsi lain dari pompa injeksi adalah mengatur jumlah bahan bakar yang diinjeksikan dalam silinder sesuai kebutuhan motor. Pompa injeksi yang sering digunakan pada motor diesel modern sekarang ini dibuat oleh Robert


Bosch pompa injeksi Robert Bosch ukurannya sangat mini karena itu tidak memakan banyak tempat selain itu konstruksinya juga sangat sederhana. Pompa injeksi Bosch terdiri atas komponen utama : rumah pompa yang didalamnya terdapat susunan element pemompaan. Plunyer, memiliki alur miring berfungsi sebagai penekan minyak, diluarnya adalah sleev. Diluarnya lagi adalah kontrol sleev yang bergerigi dan berhubungan dengan rack pengontrol. Pada bagian bawahnya terdapat komponen pemegang plunyer, antara lain dudukan pegas dan pegas pengembali yang keduanya berfungsi memegang dan mengembalikan plunyer ke posisi bawah suplai bahan bakar melalui lubang masuk (inlet port). Pada bagian atas terdapat klep deliveri, pada saat pemompaan terbuka sedangkan pada saat tidak memompa ia duduk rapat pada dudukannya, menahan minyak berada pada tekanan tinggi. Pompa ini dioperasikan oleh nok yang terdapat pada poros nok pompa, digerakkan oleh poros engkol dengan pemindahan roda gigi. Posisi plunyer terhadap sleev diubah dengan pengaturan rack kontrol.  Dibawah ini adalah urutan pompa injeksi pompa Bosch : Ketika lubang masuk terbuka bahan bakar masuk kedalam ruang injeksi diatas plunyer. Penginjeksian, dimana karena tekanan pemompaan maka katup deliveri terangkat dan minyak diinjeksikan kedalam silinder. Ketika sisi tekan dan sisi masuk berhubungan karena alur dan pada plunyer telah menghubungkannya sehingga tidak adalagi penekanan minyak oleh plunyer . Klep deliveri menutup menahan bahan bakar pada pipa tekanan tinggi.


Pada pompa injeksi jenis sebaris, tiap silinder motor mempunyai pompa silinder sendiri. Hasil penginjeksian tiap silinder harus sama agar di peroleh tenaga motor yang sama. Untuk itu, perlu kalibrasi dari pompa injeksi yang harus dikerjakan dengan mesin untuk menyamakan hasil penginjeksian tiap silinder pompa. Jenis pompa injeksi yang lain adalah jenis distributor. Pada jenis ini, satu pompa dipergunakan untuk semua silinder motor, sehingga jenis ini tidak mengalami gangguan kalibrasi. Contoh pompa injeksi jenis distributor adalah pompa injeksi rosamaster. Poros penggerak pada pompa ini berhubungan dengan rotor distributor dalam kepala hidrolik. Ujung penggerak rotor mempunyai lubang geometric yang berisi 2 plunyer. Kedua plunyer bekerja satu dengan lainnya bersama-sama karena adanya nok ring internal melalui roler dan sepatu yang dibawa dalam lubang slot dalam ujung sayap dalam rotor. Pompa trasfer yang terletak pada ujung yang berlawanan dari rotor dari silinder pemompaan, adalah jenis pemindahan positif,jenis pompa kipas. Pompa ini ditutup dengan plat tutup. Bahan bakar pada proses kerja dari pompa injeksi distributor dialirkan dari tangki ke pompa melalui saluran masuk menggunakan pompa transfer jenis pompa kipas. Oleh karena kemampuan pompa transfer melebihi yang dibutuhkan oleh pompa injeksi maka sejumlah bahan bakar dengan prosentase yang besar mengalir kembali ke sisi masuk melalui klep pengatur.


Posisi pemutaran dari klep pengatur yang diatur oleh governor mengatur aliran minyak ke ring pengisian yang berhubungan dengan lubang pemasukan. Ketika rotor berputar, lubang pengisian tunggal berhubungan dengan salah satu dari lubang pemasukan dari kepala hidrolik dan bahan bakar minyak dengan tekanan dari pompa transfer mengalir melalui saluran bersudut ke ruang pemompaan. Minyak tersebut mendesak plunyer menjauh yang nantinya akan di injeksikan pada langkah berikutnya. Langkah plunyer dibatasi oleh penyetelan pegas daun. Pada saat pengisian diantara dua plunyer dengan minyak, roler berada pada bagian lembah dari ring penekan roler. Putaran berikutnya dari rotor membawa lubang keluar pada rotor berhubungan pada lubang keluar pada kepala yang saat itu roler pada posisi ditekan oleh nok dari ring penekan sehingga plunyer pompa dalam keadaan saling mendekat yang berarti menekan bahan bakar minyak dipompakan kesalah satu saluran pompa injeksi.

B. Pengabut dan Pengabutan Fungsi dari pengabut adalah untuk memasukkan bahan bakar dalam bentuk yang halus dalam ruang pembakaran. Pengabutan atau atomisasi adalah cara bagaimana bahan bakar cair dipecahkan kedalam bentuk sekecilkecilnya sehingga mudah bercampur dengan udara untuk proses pembakaran. Adapun jenis tipe pengabut yaitu tipe pintle, tipe ini menggunakan lubang tunggal dan digunakan pada motor diesel dengan pengabutan tidak langsung dimana pengabutan bahan bakar tidak langsung kedalam ruang


pembakaran diatas permukaan piston motor. Dipergunakannya jenis pengabut lubang tunggal karena didalam ruang pembakaran terdapat pusaran ataupun turbulensi udara pada langkah kompresi sehingga bahan bakar diinjeksikan kedalam ruang pembakaran akan bercampur dengan udara dan terbakar dengan sempurna. Jenis lain dari injector adalah jenis berlubang ganda. 2.3 Sistem pemasukan pada motor diesel Sistem pemasukkan motor diesel haruslah dapat menyuplai kebutuhan udara yang bersih dengan volume dan temperatur yang sesuai untuk pembakaran. Pembakaran bahan bakar dalam silinder harus sempurna agar tenaga panas maksimal untuk proses kerja motor. Pada motor diesel 4 tak tanpa penambahan udara menggunakan blower. Sistem pemasukkan terdiri atas : saringan udara, saringan awal, saluran masuk dan pipa penghubung. Pada motor 2 tak system termasuk blower untuk udara pembilasan dan pembakaran. Pada motor diesel dengan turbo charger sitem pemasukkan biasanya digerakkan menggunakan gas buang. Pada motor dengan super charger pemasukkan udara menggunakan blower dan digerakkan secara mekanis dari putaran yang diambil dari putaran poros engkol. Sistem pemasukkan udara dilengkapi klep penutup yang sewaktu-waktu diperlukan untuk menutup udara masuk.


Sebuah intercooler dan aftercooler digunakan sebagai kelengkapan dari system pemasukkan pada motor diesel. Intercooler dipasang untuk mendinginkan udara masuk setelah melewati sisi keluar dari blower masuk ke saluran masuk sebelum memasuki silinder. Aftercooler dipasang pada blok motor dari motor diesel 2 tak sehingga ia akan mendinginkan udara masuk setelah keluar dari blower sebelum memasuki lubang masuk silinder.

A. Udara masuk dari saringan udara. Udara yang masuk kedalam silinder harus udara murni yang bersih dari debu dan kotoran lainnya. Selain itu juga berpengaruh terhadap proses pembakaran yang berakibat kotoran karbonnya bertambah dan akan melekat pada piston, katup, dinding silinder bagian atas dan pada klep dari manifol buang. Juga akan berpengaruh terhadap konsumsi oli pelumas. Jenis penyaring udara yang termasuk prasaringan adalah tipe saringan kering dan tipe saringan basah. Pra saringan ini dipasangkan pada sisi masuk dari saringan udara. Bentuk sederhana dari saringan ini kap saringan yang dipasangkan pada puncak sisi masuk saringan udara. Pra saringan yang lain adalah drum spiral dari ruang yang memaksa dan mendorong debu lebih berat akan keluar. Debu akan jatuh melalui saluran pembilasan yang berhubungan dengan saluran pembuangan yang selanjutnya akan terlempar oleh dorongan gas buang.


Saringan kering mempunyai satu atau beberapa elemen saringan yang dapat diganti yang terdiri atas saringan primer dan sekunder atau saringan pengaman. Baling-baling dapat menjadi bagian dari saringan awal atau menjadi bagian dari elemen saringan. Jenis saringan kering yang berupa rel dipakai dalam industri. Elemen saringan pada rel dipasangkan pada bagian atas dan mengakumulasi debudebu yang bergerak sepanjang permukaan saringan. Elemen saringan digulung dan terletak pada bagian bawah dari unit saringan. Pada saringan basah udara dialirkan melalui oli sehingga debu akan tertangkap oleh oli yang selanjutnya mengalir melalui elemen penyaring sehingga udara yang masuk benar-benar bersih. B. Saluran masuk. Saluran masuk terbuat dari besi tuang yang fungsinya untuk menngarahkan masuknya udara kedalam silinder. Saluran masuk dilengkapi katup penutup darurat. Katup ini digunakan apabila dalam keadaan darurat perlu mematikan motor yaitu dengan menutup katup tersebut sehingga udara tidak dapat masuk yang berakibat tidak terjadi pembakaran didalam silinder dan motor akan mati.


C. Saluran masuk dengan turbo carger. Untuk mendapatkan udara yang cukup sebagian motor diesel menggunakan turbo carger yang digerakkan oleh gas buang. Gas buang dialirkan untuk menggerakkan turbin pada sisi lain. Dari porosnya dipasangkan kipas yang mengalirkan udara masuk kedalam silinder dengan tekanan diatas atmosfir sehingga diperoleh jumlah udara yang cukup untuk pembakaran.


2.4 Sistem pembuangan motor diesel

Sistem pembuangan moderen didesain untuk meredam suara tanpa dampak tekanan balik terhadap motor tanpa terjadi penyalaan yang mungkin timbulL.Sistem pembuangan motor diesel dirancang untuk memanfaatkan energi gas buang untuk menggerakkan turbo carger. Sedangkan untuk keperluan industir dan keperluan kapal laut sering digunakan untuk penguapan air untuk memperoleh air segar dan untuk keperluan pemanasan. Pada penggunaan industri transport tersebut sistem pembuangan sangat sederhana terdiri atas salurang buang, pipa buang, kenalpot, dan ujung pipa buang. Sistem pembuangan yang menggunakan pipa fleksibel antara kenalpot dan sisi masuk gas buang berguna untuk mengurangi pemindahan getaran dan pengembangan karena suhu. Beberapa sistem pembuangan menggunakan resonator yang berfungsi mengurangi suara dengan pembelokan. Jika diperlukan pembengkokan pipa maka radius bengkokan 4 kali diameter pipa. Pada sistem pembuangan motor diesel dikapal laut, diperlukan sistem pendinginan air pada sistem buang yang berguna untuk mencegah kebakaran. Pemanfaatan gas buang disamping untuk menggerakkan turbo carger juga digunakan untuk menghalau kotoran dan debu dari saringan udara. Pada beberapa jenis truk gas buang juga dimanfaatkan untuk menggerakakn mekanik pembongkara beban / material / bak truk. Sementara pada kendaraan angkutan yang berkecepatan tinggi misalnya dijalan tol gas


buang juga dimanfaatkan untuk mengoprasikan klep pengontrol system pengereman gas buang. Pada sistem pembuangan vertical sebuah tutup mungkin dipakai untuk mencegah masuknya air hujan, kalau tidak pada ujung pipa buang dibuat horizontal. Tutup kenalpot itu dibuat otomatis menutup bila motor dimatikan. Sistem pembuangan juga harus memiliki kapasitas yang cukup untuk membuang gas bekas / gas buang yang dihasilkan oleh motor pada semua jenis kecepatan dan pembebanan motor. Hambatan-hambatan karena kerusakan internal dan eksternal akan mempengaruhi kemampuan / performenc motor. Secara keseluruhan sistem pembuangan memiliki saluran buang, pipapipa buang, sambungan turbocarjer dan knalpot harus diperiksa terhadap kerusakan eksternal yang memliputi kebocoran, keretakan, keropos dan lainlainnya. Sistem pembuangan juga harus diperiksa tekanan baliknya menggunakan manometer air atau manometer air raksa. Tes ini untuk melihat seberapajauh hambatan internal dari sistem pembuangan. Jika tekanan balik sistem pembuangan telah melebihi batas-batas yang diperbolehkan maka dilakukan servis pembersihan / perbaikan.


BAB III BIODIESEL

Minyak nabati mengandung energi yang dipancarkan langsung dari matahari. Tanaman-tanaman penghasil minyak nabati seperti kelapa sawit dan kelapa mengumpulkan tenaga matahari tersebut. Lain halnya dengan minyak bumi yang terbentuk dalam waktu berjuta-juta tahun, tanaman-tanaman ini hanya membutuhkan waktu beberapa bulan saja untuk menghasilkan minyak nabati. Biodiesel adalah salah satu bahan bakar cair. Biodiesel tersebut dari 80-90 % minyak nabati. 10-20 % alcohol, dan 0,35-1,5 % katalis. Konsep penggunaan minyak nabati sebagai bahan bakar bukan konsep baru Dr. Rudolf Diesel pertama kali membuat motor diesel pada tahun 1895 dengan maksud menggunakannya pada berbagai macam bahan bakar termasuk minyak nabati. Diesel memperagakan motornya pada world exhibition di Paris pada tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (peanut oil) sebagai bahan bakar. Pada tahun 1911 Diesel mengatakan “the diesel engine can befed with vegetable oils and would help considerably in the development of agriculture of the countries which use if”. Pada 1912 Diesel juga mengatakan “the use of vegetable oils for engine fuels may seem insignificant today. But such oil may become in course of time as importantas petroleum and the coal tar products of the present time”. Sejak saat itu desain dari motor diesel telah mengalami modifikasi sehingga dapat berjalan oleh bahan bakar yang paling murah yaitu solar.


Penggunaan biodiesel semakin banyak beberapa tahun terakhir . Sekarang ini di Amerika Serikat biodiesel digunakan oleh jasa pos, departemen energy dan pertanian, bis sekolah dan truk sampah. Biaya pembuatan biodiesel berkisar antara $ 1 sampai $ 2 per gallon dan dapat bersaing dengan solar. Biodiesel disetujui oleh Environmental Protection Agency (EPA) di Amerika Serikat untuk dijual bebas. Biodiesel juga disetujui oleh departemen energy Amerika sebagai bahan bakar alternative. Biodiesel mempunyai sifat pelumasan yang baik dan angka setana yang tinggi.


3.1 Pembuatan biodiesel

Proses pembuatan dari minyak nabati disebut transesterification. Transesterification adalah perubahan dari suatu tipe ester ke tipe ester yang lain. Ester adalah rantai hidrokarbon yang akan terikat dengan molekul yang lain. Molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang menempel pada suatu molekul yang lain. Molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang menempel pada suatu molekul gliserin. Gliserin pada minyak nabati yang menyebabkan minyak nabati mempunyai viskositas yang tinggi dan berubah-ubah terhadap temperatur. Pada proses transesterification, gliserin dipisahkan dari minyak nabati untuk menurunkan viskositas dari minyak nabati. Ester merupakan komponen utama dari biodiesel pada proses transesterification gliserin digantikan kedudukannya oleh alcohol. Alcohol yang dapat digunakan adalah methanol dan ethanol. Untuk membuat biodiesel diperlukan tiga komponen utama: 1. Minyak nabati. 2. Alkohol. 3. Katalis.


Gambar 3.1. Alat pencampur / mixer yang dapat digunakan pada pembuatan biodiesel.

Gambar 3.2. Reaksi transesterification.


Gambar 3.3. Biodiesel Process Block Diagram


3.1.1. Minyak Nabati. Minyak nabati biasa disebut iriglyceride, glycerol esters atau asam lemak (Fatty acids) karena bersifat asam. Minyak nabati berwarna kuning. Tidak mempunyai bau dan tidak mempunyai rasa. Minyak nabati tidak dapat bercampur dengan air. Minyak nabati yang telah digunakan untuk menggoreng akan menjadi lebih asam dan akan menghasilkan asam lemak bebas (free fatty acids). Asam lemak bebas dapat menempel pada apapun yang bersifat basa. Ketika membuat biodiesel, asam lemak bebas harus dihilangkan. Untuk menghilangkan asam lemak bebas digunakan lebih banyak katalis pada reaksi pembuatan biodiesel. Banyak katalis yang digunakan tergantung seberapa asam minyak nabati tersebut. Minyak nabati memiliki berat jenis 0,94 pada 20°C.

3.1.2. Alkohol. Alkohol yang biasa digunakan adalah methanol dan ethanol. Methanol mempunyai keuntungan lebih mudah bereaksi atau lebih stabil dibandingkan ethanol. Kerugian dari methanol adalah methanol merupakan zat yang beracun dan berbahaya. Methanol sangat mudah terbakar bahkan lebih mudah terbakar dibandingkan bensin. Methanol juga biasa disebut methyl alcohol. Sedangkan ethanol biasa juga disebut ethyl alcohol. Methanol berwarna bening seperti air mudah menguap, mudah terbakar dan mudah rercampur dengan air. Methanol dan ethanol yang dapat digunakan hanya yang murni 100 %. Methanol merupakan alcohol yang paling banyak digunakan untuk pembuatan biodiesel. Ethanol lebih aman dan tidak beracun juga terbuat dari hasil pertanian.


Pemisahan gliserin dengan menggunakan ethanol lebih sulit dari methanol, jika tidak berhati-hati akan berakhir dengan emulsi. Memiliki berat jenis 0,7915. Sedangkan ethanol memiliki berat jenis 0,79.

3.1.3. Katalis. Unutk memecahkan minyak nabati diperlukan penambahan katalis. Katalis adalah zat yang akan mempercepat reaksi antar zat-zat lain. Katalis yang mungkin dipakai adalah Sodium Hydroxide (NaOH) dan Potassium Hydroxide (KOH). NaOH biasa juga disebut dengan caustic soda atau natrium hidroksida. KOH biasa juga disebut dengan caustic potash atau kalium hidroksida. Baik NaOH maupun KOH berupa flake atau granule. NaOH dan KOH juga sangat berbahaya dan dapat melukai kulit, mata dan paru-paru juga berbahaya jika tertelan. KOH merupakan alkali kuat yang korosif. KOH menyerap air dan CO dari udara dan berubah menjadi potassium carbonate (K2CO3). KOH larut dalam air dengan perbandingan 1:1, alcohol dengan perbandingan 1:3, dan gliserin dengan perbandingan 1:2,5. NaOH juga menyerap air dari udara. NaOH hampir larut dalam air dengan perbandingan 1:1, sangat larut dalam alcohol dan gliserin. Katalis akan memecahkan minyak nabati dan melepaskan ester. Begitu ester bebas mereka akan menempel pada alcohol. Sedangkan katalis dan gliserin akan mengendap.


Jumlah katalis yang digunakan harus tepat. Pemakaian katalis yang terlalu banyak akan menyebabkan campuran mengemulsi, sedangkan pemakaian katalis yang terlalu sedikit akan menyebabkan minyak nabati dan alcohol tidak bereaksi. NaOH dan KOH yang digunakan hanya yang murni 100 %. NaOH dan KOH mudah bereaksi dengan udara. NaOH dan KOH yang telah bereaksi dengan udara akan menjadi tidak berguna.

3.1.4. Gliserin. Gliserin adalah larutan yang berwarna jernih, tidak memiliki bau, kental dan menyerap air. Gliserin memiliki rasa manis, hamper 0,6 kali manis sukrosa. Gliserin mudah bercampur dengan air dan alokohol. Gliserin memiliki titik nyala 176°C dan titik didih 290°C. Gliserin memiliki berat molekul 92,09 gr/mol. Gliserin yang dihasilkan pada reraksi pembuatan biodiesel dapat digunakan sebagai bahan dasar sabun. Gliserin dapat langsung dibuang ke tanah dan akan diserap oleh bakteri dan mikroba. Gliserin tidak beracun dan mudah terurai juga tidak membahayakan binatang dan tanaman. Gliserin murni 100% dapat dibuat untuk berbagai macam produk dan harganya sangat mahal. Tetapi gliserin hasil pembuatan biodiesel mengandung berbagai kotoran seperti katalis, alcohol, air, dan sisa-sisa makanan. Untuk menghilangkan alcohol dari gliserin dilakukan dengan cara pemanasan agar alcohol dapat menguap. Jika memakai methanol, gliserin harus dipanaskan sampai 148°F (65°C). Jika memakai ethanol gliserin harus dipanaskan sampai 175°F (79°C). untuk menghilangkan air dari gliserin, gliserin harus dipanaskan sampai mendidih kurang lebih 10 menit.


3.2 Peralatan dan bahan Peralatan-peralatan serta bahan-bahan yang dipergunakan untuk proses pembuatan biodiesel adalah: •

Timbangan digital dengan ketelitian minimal 0,1 gram.

•

Kertas lakmus atau PH meter.

•

Hydrometer.

•

NaOH atau KOH.

•

Methanol atau ethanol.

•

Minyak nabati.

•

Pompa kecil.

•

Gelas ukur 100 ml.

•

Gelas ukur 500 ml.

•

Gelas ukur 1500 ml.

•

Filter atau saringan.

3.3 Langkah-langkah pembuatan biodiesel Langkah-langkah pembuatan biodiesel adalah sebagai berikut: 1. Menentukan jumlah katalis yang diperlukan. 2. Mengukur jumlah KOH, Minyak nabati dan methanol. 3. Mencampur KOH kedalam methanol. 4. Mencampur potassium methoxide dengan minyak nabati. 5. Membiarkan gliserin untuk mengendap. 6. Memisahkan gliserin dan biodiesel. 7. Membersihkan ruang kerja.


3.3.1 Menentukan jumlah katalis yang diperlukan. Dalam menentukan jumlah katalis dilakukan dengan cara trial and error. Langkah ini dilakukan hanya jika minyak nabati yang digunakan adalah minyak nabati bekas. Apabila minyak nabati yang digunakan adalah minyak nabati yang belum digunakan, katalis yang digunakan sebanyak 9 gram KOH untuk 1 liter minyak nabati. Trial and error dilakukan dengan cara sebagai berikut: •

Mencampur 0,9 gram KOH kedalam 20 ml methanol.

•

Mengaduk campuran selama kurang lebih 1 menit.

•

Menambahkan 100 ml minyak nabati kedalam campuran.

•

Mengaduk campuran selama kurang lebih 5-15 menit.

•

Membiarkan selama 30 menit samapai 2 jam, apakah terjadi pemisahan yang jelas? Jika terjadi, gunakan 9 gram KOH pada 1 liter minyak nabati. Tetapi jika tidak, ulangi langkah di atas dengan menambah jumlah KOH menjadi 1 gram, 1,1 gram dan seterusnya sampai terjadi pemisahan.

3.3.2 Mengukur jumlah KOH, Minyak nabati dan methanol. Untuk minyak nabati baru digunakan: •

1 liter minyak nabati.

•

200 ml methanol.

•

9 gram KOH.


Untuk minyak nabati bekas digunakan: •

1 liter minyak nabati.

•

200 ml methanol.

•

X gram KOH.

3.3.3 Mencampur KOH kedalam methanol. Memasukkan 9 gram KOH kedalam 200 ml methanol dan mengaduk selama kurang lebih 5 menit. KOH dan methanol akan membentuk potassium methoxide yang mempunyai sifat basa sangat tinggi. Setelah potassium methoxide terbentuk harus segera dicampur dengan minyak nabati.

3.3.4 Mencampur potassium methoxide dengan minyak nabati. Memasukkan minyak nabati kedalam potassium methoxide dan mengaduk selama kurang lebih 15 menit.

3.3.5 Membiarkan gliserin untuk mengendap. Pengendapan gliserin membutuhkan waktu sekitar 8 jam. Tetapi karena sekitar 75% pemisahan terjadi pada satu jam pertama. Maka hasilnya akan dapat dilihat dengan segera. Setelah 8 jam akan terbentuk pemisahan, bagian atas adalah biodiesel dan bagian bawah adalah gliserin. Bagian atas berwarna lebih terang dari bagian bawah.


3.3.6 Memisahkan gliserin dan biodiesel. Dalam memisahkan gliserin dan biodiesel harus dilakukan dengan sangat berhati-hati. Biodiesel yang berada pada bagian atas tidak boleh langsung dituangkan keluar karena gliserin yang berada pada bagian bawah juga dapat ikut keluar bersama dengan biodiesel. Untuk memisahkan biodiesel dan gliserin sebaiknya menggunakan pompa untuk memompa biodiesel keluar. Tidak apa-apa untuk membiarkan sedikit biodiesel tinggal dengan gliserin.

Gambar 3.4. Pemisahan Gliserol

Gambar 3.5. Hasil akhir pengolahan minyak biodiesel


3.3.7 Membersihkan ruang kerja. Bahan-bahan yang masih tersisa dapat disimpan untuk digunakan lagi pada tempat yang sejuk dan kering. Semua peralatan harus dibersihkan. Pada langkah-langkah pembuatan biodiesel diatas menggunakan KOH dan methanol. Apabila akan menggunakan NaOH, jumlah NaOH yang digunakan sebanyak 3,5 gram untuk 1 liter minyak nabati. Pada trial and error, jumlah NaOH yang digunakan sebanyak 0,35 gram dan naik menjadi 0,45 gram, 0,55 gram dan seterusnya. Apabila akan menggunakan ethanol, jumlah ethanol yang digunakan sebanyak 300 ml untuk 1 liter minyak nabati. Untuk meningkatkan dan mempercepat reaksi, biasanya pembuatan biodiesel dilakukan pada temperature yang sedang.


BAB IV PENGUJIAN BAHAN BAKAR DENGAN PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA

4.1 Unjuk kerja motor. Ada beberapa faktor unjuk kerja yang umum untuk semua motor penggerak mula, diantaranya adalah daya, torsi, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi termis dari motor. Untuk mengukur torsi dan daya dari motor digunakan peralatan yang disebut dengan dinamometer.

Gambar 5. Prinsip kerja Dinamometer. Terdapat beberapa macam dinamometer seperti dinamometer listrik, dinamometer rem air, dan dinamometer rem gesek. Walaupun terdapat berbagai macam dinamometer, tetapi pada dasarnya memiliki prinsip kerjayang sama.


Poros dari rotor dihubungkan dengan poros dari motor yang akan diuji. Rotor tersebut dikopel dengan stator secara elektris, hidraulis maupun mekanis. Dalam satu siklus dari poros motor, titik tertentu yang berada pada diameter terluar dari rotor akan bergerak sepanjang 2 x π x r melawan gaya kopel,f, sehingga kerja per siklus dapat dinyatakan dengan: Kerja = 2 x π x r x ƒ

(1)

Kerja ini diimbang oleh kerja yang diakibatkan oleh momen luar {2 x π x R x P }, sehingga dihasilkan kesetimbangan momen: rxƒ=PxR

(2)

Jadi, dalam satu siklus poros motor. Kerja = 2 x π x R x P, dan jika mesin berputar dengan n rpm, maka kerja per menit = 2 x π x R x P x n. Pengujian bahan bakar solar dengan biodiesel pada motor diesel berdasarkan unjuk kerja motor yang meliputi daya motor, torsi, tekanan efektif rata-rata, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi thermisnya serta berdasarkan sifat-sifat lainnya dari bahan bakar tersebut. Pengujian unjuk kerja motor meliputi:


4.1.1.Brake Horse Power. Daya motor merupakan daya yang diberikan ke porospenggerak oleh motor dan biasanya dinyatakan dalam satuan daya kuda (HP). Besar dari daya motor dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan: BHP =

2 x π x Ντ x P x R watt 60

(3)

Dimana: BHP = Brake Horse Power (BHP) P = Gaya aksial pada dinamometer (N) R = Panjang lengan dinamometer (m) = 0,9738 m Ντ = Putaran motor (rpm)

Atau dapat juga dinyatakan dengan hasil kalibrasi dinamometer: BHP =

Ντ x P kWatt 10000

(4)

Dan karena 1 HP = 746 Watt, maka: BHP =

Ντ x P HP 7460

(5)

4.1.2.Torsi. Torsi yang dihasilkan oleh motor dihitung dengan persamaan: T = P x R (Nm) Dimana: P = Gaya aksi dinamometer (N) T = Torsi (Nm) R = Panjang lengan dinamometer (m) = 0,9738 m


(6)

4.1.3.Brake Mean Effective Pressure. Proses pembakaran campuran udara-bahan bakar menghasilkan tekanan yang bekerja pada torak sehingga melakukan langkah kerja. Besar tekanan tersebut berubah-ubah sepanjang langkah torak tersebut. Jika diambil suatu tekanan yang berharga konstan yang bekerja pada torak dan menghasilkan kerja yang sama, maka tekanan tersebut disebut dengan tekanan efektif rata-rata, yang didefinisikan sebagai kerja per siklus per volume langkah torak. Besar Brake Mean Effective Pressure (BMEP) dinyatakan dengan persamaan: BMEP =

BMEP =

75 × N kg/m²  Nτ  A× L ×  ×i  Z × 60  0,45 × N × Z kg/m² A × L × i × Nτ

(7)

(8)

Dimana: BMEP = Brake Mean Effective Pressure (kg/m²) BHP = Brake Horse Power (HP) A

= Luas penampang torak (m²)

L

= Panjang langkah torak (m)

i

= Jumlah silinder

Nτ = Putaran motor (rpm)

Z

= Jumlah putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu siklus kerja. Z = 1 untuk motor dua langkah, Z = 2 untuk motor empat langkah.


4.1.4.Specific Fuel Consumption. Konsumsi bahan bakar spesifik menyatakan ukuran pemakaian bahan bakar oleh suatu motor pada umumnya dinyatakan dalam satuan massa bahan bakar per satuan keluaran daya, atau juga dapat didefinisikan dengan jumlah bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor untuk menghasilkan tenaga 1 HP selama satu jam. Besarnya konsumsi bahan bakar spesifik dapat ditentukan berdasarkan persamaan:

SFC =

3600 × m  kgbahanbakar    BHP × t  HPjam 

(9)

Dimana: SFC = Specific Fuel Consumption (kg / HP jam) m = Massa bahan bakar yang dikonsumsi (kg) m = ρ.v (dimana ρ = rapat massa bahan bakar) BHP = Daya yang dihasilkan motor (HP) t = Waktu yang dibutuhkan oleh motor untuk mengkonsumsi bahan bakar sebanyak m kg (detik) 4.1.5.Effisiensi Thermis. Effisiensi Thermis didefinisikan sebagai effisiensi pemanfaatan kalor dan bahan bakar untuk diubah menjadi energi mekanis. Effisiensi thermis dapat dinyatakan dengan persamaan:

ηth =

tenagayangdihasilkan × 100% panasyangdiberikan


(10)

Jika 1 kalori = 4,186 Joule, dan 1 HP = 746 Watt = 746 Joule/detik 1 HP = 746 ×

1 1 kkal × 3600 × 4,186 1000 jam

1 HP = 641,567 kkal/jam Jika untuk menghasilkan daya (BHP) sebesar N (HP) jumlah bahan bakar yang dikonsumsi adalah G (kg/jam) dan nilai kalor pembakaran bawah, LHV bahan bakar adalah H (kkal/kg), maka efisiensi thermis motor tersebut adalah: × 641,567 ηth = NGbb , atau × Ht

(11)

567 ηth = sfc641×,LHV × 100%

(12)

Dimana:

ηth = Efisiensi thermis (Yo) LHV = Kalor pembakaran bawah (low heating value) dalam kkal/kg

Nilai kalor pembakaran bawah dihitung berdasarkan persamaan: LHV = 16610+40.°API(Btu/lb)

(13)

Karena 1 Btu = 1054Joule, 1 Kalori = 4,186Joule dan 1 lb = 0,4536kg, maka:

1Btu 1054 J 1kal 1lb × × × = 555,361552 kal/kg lb 1Btu 4,186 J 0,4536kg


Sehingga:

LHV = {16610+40×°API}×555,361552 kkal/kg

Dimana:

°API =

141,5 = 131,5 SG (60°F )

(14) (15)

Dengan: SG = Spesific Gravity SG = 0,8596 (60°F) untuk biodiesel, atau

SG = 0,815 (60°F) untuk solar, atau

ρ biodiesel = 0,8596 gr/cm³

ρ solar = 0,815 gr/cm³

4.2. Peralatan pengujian Peralatan yang digunakan dalam pengujian meliputi motor diesel dan dinamometer. Data spesifikasi dari motor diesel dan dinamometer yang digunakan untuk pengujian dapat dilihat pada lampiran 2 dan 3. 4.3 Prosedur pengujian Beberapa hal yang perlu dilakukan sebelum melakukan pengujian: •

Memeriksa minyak pelumas, air radiator, baut penghubung, bahan bakar dan semua perlengkapan pengujian lainnya.

•

Menghidupkan motor pada putaran idlenya sekitar 900 rpm selama 5 menit agar motor mencapai kondisi kerjanya.

•

Menghidupkan semua pompa air dan mengatur ketinggian permukaan air pada bak penampung.

•

Membuka katup pemasukan air ke dinamometer dengan tekanan air diantara 3-4 bar pada posisi pengereman 0%.


•

Mencatat beban yang ditunjukkan pada dinamometer, waktu yang digunakan untuk mengkonsumsi 50 ml bahan bakar pada gelas ukur satu dan return flow bahan bakar pada gelas ukur dua.

•

Menaikkan putaran motor sampai 3000 rpm.

•

Menaikkan beban pengereman secara bertahap sampai putaran motor mencapai 2800 rpm.

•

Mengulangi langkah diatas yaitu: menaikkan beban pengereman secara bertahap sampai putaran motor mencapai 2600 rpm, 2400 rpm, dan seterusnya sampai putaran 1800 rpm.

•

Mencatat beban pada dinamometer, putaran motor, waktu untuk mengkonsumsi bahan bakar, return flow bahan bakar, dan suhu air radiator.

•

Mematikan motor dan pompa air.

4.4 Bahan bakar uji Dalam percobaan kali ini akan dilakukan pengujian pada campuran bahan bakar biodiesel-solar 20%, 30%, 40% karena campuran biodiesel solar tersebut yang paling banyak digunakan, sebagai pembanding digunakan bahan bakar solar. Selain itu, pengujian juga dilakukan pada kondisi injeksi bahan bakar yang berbeda, yaitu pada kondisi normal (12° sebelum TMA untuk solar dan campuran biodiesel-solar) serta kondisi optimum untuk campuran biodiesel-solar 20%, 30%, 40%.


4.5 Data Percobaan Data hasil percobaan pada motor diesel dan dinamometer dapat dilihat pada lampiran.

4.6 PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA

4.6.1 Contoh perhitungan Contoh perhitungan motor diesel dengan bahan bakar solar pada putaran 3000 rpm adalah sebagai berikut: 1. Brake Horse Power (BHP). Daya motor dapat diketahui dari persamaan (5) BHP =

Ντ x P HP 7460

BHP =

3000 x 40 HP 7460

BHP = 16,09 HP 2. Torsi (T). Torsi dapat diketahui dari persamaan (6) T = P x R (Nm) T = 40 x 0,9738 (Nm) T = 38,95 (Nm)


3. Brake Mean Effective Pressure (BMEP). Untuk mengetahui BMEP, perlu dicari terlebih dahulu luasan penampang torak (A). A=

1 ×π × d ² 4

A=

1 × 3,14 × (0,093) ² 4

A = 6,79 x 10 −3 m² BMEP dapat diketahui dari persamaan (8) BMEP =

0,45 × N × Z kg/m² A × L × i × Nτ

BMEP =

0,45 × 16,09 × 2 kg/m² (6,79 × 10− 3 ) × 0,092 × 4 × 3000

BMEP = 1,93 kg/m² 4. Specific Fuel Consumption (SFC). Sebelum mencari SFC, harus diketahui massa bahan bakar yang dikonsumsi terlebih dahulu. m = ρ.v m = 0,815 x (50-31) m = 15,485 g = 0,015485 kg.


melalui persamaan (9) dapat diketahui sfc adalah: SFC =

3600 × m  kgbahanbakar    BHP × t  HPjam 

SFC =

3600 × 0,015485  kgbahanbakar    16,09 × 11,91  HPjam 

 kgbahanbakar   SFC = 0,29 HPjam  

5. Effisiensi Thermis (

ηth).

LHV dari bahan bakar dapat diketahui melalui dua persamaan berikut ini: °API =

141,5 − 131,5 SG ( solar )

°API =

141,5 − 131,5 0,815

°API = 42,12 LHV = {16610+40×°API}×555,361552 kkal/kg LHV = {16610+40×42,12}×555,361552 kkal/kg LHV = 10160,23 kkal/kg


Effisiensi Thermis dapat diketahui dari persamaan (12)

567 ηth = sfc641×,LHV × 100%

,567 × 100% ηth = 0,29641 × 10160,23

ηth = 21,7% 4.7 Data pengujian Data pengujian dapat dilihat dari lampiran 4.8 Grafik pengujian Grafik pengujian dapat dilihat dari lampiran 4.9 Analisa data Dari data dan grafik hasil pengujian dapat dilakukan analisa pada bahan bakar yang meliputi grafik daya fungsi putaran, grafik torsi fungsi putaran, grafik konsumsi bahan bakar spesifik fungsi putaran dan grafik effisiensi thermal fungsi putaran, baik pada kondisi injeksi bahan bakar 12° sebelum TMA maupun kondisi optimum untuk campuran biodiesel-solar. Pada percobaan dapat diketahui bahwa kondisi optimum untuk campuran biodiesel-solar 20%, 30%, 40% adalah 10° sebelum TMA.


4.9.1 Daya fungsi putaran Dari grafik daya fungsi putaran hasil pengujian pada kondisi injeksi 10° sebelum TMA dapat dilihat bahwa bahan bakar solar memiliki daya sedikit lebih tinggi dari pada campuran biodiesel-solar pada perbandingan 20%, 30%, 40%. Pada campuran biodiesel-solar 20%, 30% terjadi penurunan daya antara 2-5%. Daya solar yang lebih tinggi disebabkan karena nilai kalor solar yang lebih tinggi dari biodiesel. Biodiesel memiliki keunggulan pada komposisi kimianya, karena dalam biodiesel terdapat atom-atom oksigen. Hal ini tidak terdapat pada solar yang terdiri dari C 16 H 34 . biodiesel juga memiliki angka setana yang lebih tinggi dari solar menyebabkan meningkatnya effisiensi pembakaran. Sedangkan pada kondisi injeksi 12° sebelum TMA, terjadi penurunan daya pada semua campuran biodiesel-solarpada semua putaran motor. Hal ini disebabkan karena biodiesel memiliki angka setana yang lebih tinggi dari solar sehingga memperpendek waktu penyalaan, maka waktu injeksi bahan bakar harus dimajukan untuk mendapatkan daya yang optimum. Secara umum semakin tinggi biodiesel dalam campuran, maka daya yang diperoleh akan semakin turun.

4.9.2 Torsi fungsi putaran Grafik Torsi fungsi putaran memiliki karakter yang sama dengan grafik daya fungsi putaran. Dari grafik torsi fungsi putaran hasil pengujian pada kondisi injeksi 10° sebelum TMA dapat dilihat bahwa bahan bakar solar memiliki torsi yang lebih tinggi dari biodiesel. Pada campuran biodiesel-solar 20% terjadi penurunan torsi antara 12%. Sedangkan pada campuran biodiesel-solar 30%


dan 40% terjadi penurunan torsi masing-masing antara1-4% dan 2-5%. Hal ini disebabkan karena solar memiliki nilai kalor yang lebih tinggi dari biodiesel. Sedangkan pada kondisi injeksi 12° sebelum TMA, campuran biodiesel-solar mengalami penurunan torsi pada semua campuran bahan bakar pada semua putaran motor. Hal ini disebabkan karena biodiesel memiliki angka setana yang lebih tinggi dari solar, sehingga waktu injeksi harus dimajukan.semakin tinggi biodiesel dalam campuran, maka torsi yang dihasilkan semakin turun.

4.9.3 Konsumsi bahan bakar spesifik fungsi putaran Dari grafik Konsumsi bahan bakar spesifik fungsi putaran hasil pengujian pada kondisi injeksi 10° sebelum TMA dapat dilihat bahwa bahan bakar solar mengkonsumsi lebih sedikit bahan bakar dibandingkan biodiesel.pada campuran biodiesel-solar 20%, konsumsi bahan bakar spesifik dapat dikatakan sama dengan bahan bakar solar. Sedangkan pada campuran biodiesel-solar 30% dan 40 % terjadi peningkatan konsumsi bahan bakar spesifik sekitar 5%. Sedangkan pada kondisi injeksi 12° sebelum TMA, campuran biodiesel-solar mengkonsumsi bahan bakar lebih banyak dari kondisi injeksi 10° sebelum TMA. Hal ini terjadi karena pembakaran terjadi sebelum piston sampai ke TMA, sehingga konsumsi bahan bakar spesifiknya akan menjadi lebih tinggi. Semakin rendah campuran biodiesel maka konsumsi bahan bakar juga semakin sedikit.


4.9.4 Effisiensi Thermal Fungsi Putaran Dari grafik Effisiensi Thermal Fungsi Putaran hasil pengujian pada kondisi injeksi 10° sebelum TMA dapat dilihat bahwa bahan bakar solar memiliki effisiensi sedikit lebih tinggi dari biodiesel. Pada campuran bidiesel-solar 20% terjadi penurunan effisiensi thermal antara 1-3%. Sedangkan pada campuran biodiesel-solar 30% dan 40% terjadi penurunan effisiensi thermal masing-masing antara 2-4% dan 5%. Sedangkan pada kondisi injeksi 12° sebelum TMA, effisiensi yang dihasilkan lebih rendah dari kondisi injeksi 10° sebelum TMA. Semakin banyak campuran biodiesel, maka effisiensi thermal akan semakin turun. Meskipun konsumsi bahan bakar spesifik biodiesel sedikit lebih tinggi dari solar karena energi yang dikandungnya, tetapi effisiensi thermal kedua bahan bakar hampir sama.


BAB V KESIMPULAN Dari hasil penelitian dan analisa yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu: •

Penambahan methanol dan KOH pada minyak nabati telah mengubah karakteristik minyak nabati menjadi lebih mendekati karakteristik solar. Penambahan methanol dan KOH telah menurunkan viskositas dan berat jenis minyak nabati dan menaikkan nilai kalor dan angka setana dari minyak nabati sehingga dapat digunakan pada motor diesel direct injection.

•

Anatara solar dan biodiesel memiliki karakteristik yang hampir sama. Sifat yang membedakan antara solar dan biodiesel terletak pada angka setana yang lebih tinggi pada biodiesel. Viskositas yang lebih baik pada biodiesel dan nilai kalor yang lebih tinggi pada solar.

•

Dari pengujian bahan bakar campuran biodiesel-solar 20%, 30%, 40% pada kondisi injeksi 12° sebelum TMA, menghasilkan unjuk kerja motor yang lebih rendah dan kondisi injeksi 10° sebelum TMA. Biodiesel memiliki angka setana yang lebih tinggi dari solar, sehingga waktu penyalaan bahan bakar akan lebih cepat. Agar didapatkan unjuk kerja yang optimum, maka perlu untuk memajukan waktu injeksi bahan bakar.


•

Dari pengujian bahan bakar solar dan campuran biodiesel-solar pada perbandingan 20%, 30%, 40%, pada kondisi injeksi 10° sebelum TMA, menghasilkan unjuk kerja motor sedikit lebih rendah dibandingkan solar. Solar memiliki daya, torsi, konsumsi bahan bakar spesifik dan effisiensi sedikit lebih baik dari biodiesel. Secara umum semakin banyak biodiesel dalam campuran biodiesel-solar, maka unjuk kerja motor akan semakin turun.


DAFTAR PUSTAKA 1. Alfuso S.et.al The Effect Methyl Ester of Rapeseed oil on Combustion and Emissions of Diesel Engine. SAEpaper 932801,1983. 2. Alternatif Fuels Data Center. http://www.afdc.nrel.gov/altfuel 3. Arismunandar, W. Penggerak mula: Motor Bakar Torak. Edisi 3. Bandung: Penerbit ITB, 1980. 4. Arismunandar, W. and Tsuda K. Motor Diesel Putaran Tinggi. Jakarta: Pradnya Paramita, 1983. 5. Biodiesel. 6. Diesel Technical Guidance. Toyota-Astra Motor 7. Isuzu. Buku Pedoman Perbaikan Mesin Diesel Isuzu Model 4JA1. Edisi Pertama. Jakarta: Pantja Motor, 1996. 8. Enhancing Oil Palm Industry development through environmentally friendly technology. Indonesian Oil Palm Research Institute (IOPRI).



ANALISA KARAKTERISTIK BIODIESEL BERBAHAN BAKU MINYAK KELAPA SAWIT

Recommend Documents