ANALISIS GETARAN DAN KEBISINGAN MOTOR DIESEL YANMAR TF85MLY- di PADA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR BIODIESEL SAWIT KUN WIWOHO

ANALISIS GETARAN DAN KEBISINGAN MOTOR DIESEL YANMAR TF85MLY- di PADA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR BIODIESEL SAWIT

KUN WIWOHO

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Getaran dan Kebisingan Motor Diesel Yanmar TF85MLY-di pada Penggunaan Bahan Bakar Biodiesel Sawit adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, April 2015 Kun Wiwoho NIM F14100058

ABSTRAK KUN WIWOHO. Analisis Getaran dan Kebisingan Motor Diesel Yanmar TF85MLY-di pada Penggunaan Bahan Bakar Biodiesel Sawit. Dibimbing oleh MAD YAMIN. Biodiesel adalah bahan bakar nabati yang banyak digunakan sebagai campuran solar untuk motor diesel. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui tingkat kebisingan dan getaran motor diesel dengan menggunakan campuran solar dan biodiesel fame sebagai bahan bakar. Metode pengukuran getaran dan kebisingan dilakukan dengan tiga tahapan, pertama uji kualitas bahan bakar, kedua rekayasa sistem penyaluran bahan bakar pada motor diesel, ketiga pengukuran getaran kebisingan di bagian kepala silinder, dinding blok silinder, knalpot, sistem poros engkol, dan lantai. Kebisingan maksimum terjadi di blok mesin silinder sebesar 95 dB (A). Percepatan getaran di lantai menghasilkan nilai sebesar 1,04 – 3,26 m/s2. Percepatan getaran maksimum terjadi di sistem poros engkol yang menghasilkan nilai sebesar 18,8 – 25,2 m/s2 untuk 1200 rpm. Batas aman paparan kebisingan pada penggunaan motor diesel Yanmar TF85MLY – di bagi operator adalah 4 jam kerja. Batas aman paparan percepatan getaran pada penggunaan motor diesel Yanmar TF85MLY – di bagi operator adalah 2,5 jam kerja untuk campuran bahan bakar maksimum 50 %. Variasi rasio campuran bahan bakar mempengaruhi perbedaan nilai getaran dan kebisingan motor diesel. Kata kunci: biodiesel, getaran, kebisingan, motor diesel.

ABSTRACT KUN WIWOHO. Analysis of Yanmar TF85MLY – di Diesel Engine Vibration and Noise by Applying Palm Oil Based Biodiesel Fuel. Supervised by MAD YAMIN. Biodiesel is a concerning plant fuel that widely used to blend with petroleum diesel for diesel engine. This research is aimed to understand noise and vibration level of diesel engine by applying petroleum diesel and fame biodiesel that have mixed as a fuel. Vibration and noise measurement methods have been doing by three stages, first is testing the quality of that fuel, second is designing of diesel engine fuel system, third is measuring the vibration noise at cylinder head, cylinder block, muffler, crankshaft and floor. Maximum noise is happen at cylinder block as big as 95 dB(A). Acceleration vibration at floor yield the value as big as 1,04 – 3,26 m/s2. Maximum acceleration vibration is happen at crankshaft system that yield the value as big as 18,8 – 25,2 m/s2 for 1200 rpm. Safe exposure limit of noise in using Yanmar TF85MLY – di diesel engine for user is an 4 hour shift. Safe exposure limit of acceleration vibration in using Yanmar TF85MLY – di diesel engine for user is an 2,5 hour shift at 50% maximum fuel blending ratio. Variation of fuel blending ratio influence the differences vibration and noise value in diesel engine Keywords: biodiesel, diesel engine, noise, vibration.

ANALISIS GETARAN DAN KEBISINGAN MOTOR DIESEL YANMAR TF85MLY- di PADA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR BIODIESEL SAWIT

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR NAMA2015 PENULIS

Judul Skripsi : Analisis Getaran dan Kebisingan Motor Diesel Yanmar TF85MLY – di pada Penggunaan Bahan Bakar Biodiesel Sawit Nama : Kun Wiwoho NIM : F14100058

Disetujui oleh

Ir Mad Yamin, MT. Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, M.Eng Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah kebisingan dan getaran, dengan judul Analisis Getaran dan Kebisingan Motor Diesel Yanmar TF85MLY – di pada Penggunaan Bahan Bakar Biodiesel Sawit Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir. Mad Yamin, MT selaku dosen pembimbing, serta Bapak Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si dan Bapak Ir. Agus Sutejo, M.Si selaku dosen penguji, disamping itu penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Andri Marzuki dari Bagian Teknisi Laboratorium Ergonomika, Bapak Udin, Bapak Wana, Bapak Firman dari Bagian Teknisi Laboratorium Siswadhi Soepardjo, Deny Saputro, Chandra Viki A, dan Abdullah Taufiq Kharisma TMB 47 yang telah membantu selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, April 2015 Kun Wiwoho

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

3

METODE

4

Tempat dan Waktu Penelitian

4

Alat dan Bahan

5

Prosedur Percobaan

6

Pengadaan Minyak Biodiesel Pengujian Sifat Bahan Bakar Biosolar Rekayasa Sistem Penyaluran Bahan Bakar Motor Diesel Pengukuran Getaran dan Kebisingan Motor Diesel

6 6 7 8

HASIL DAN PEMBAHASAN

10

SIMPULAN DAN SARAN

25

Simpulan

25

Saran

25

DAFTAR PUSTAKA

26

LAMPIRAN

27

RIWAYAT HIDUP

34

DAFTAR TABEL 1 Komposisi kimia biosolar

6

DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Bom kalorimeter Brooksfield viscometer Biodiesel fame Biosolar Modifikasi sistem saluran bahan bakar Modifikasi tangki bahan bakar Vibration meter dan soundlevel meter Diagram skematik pengambilan data Grafik nilai kalor biosolar Grafik densitas biosolar Grafik viskositas kinematis biosolar Diagram batang kebisingan muffler Diagram batang kebisingan blok mesin silinder Diagram batang kebisingan rumah engkol Diagram batang displacement getaran katup Diagram batang displacement getaran dinding silinder Diagram batang displacement getaran poros engkol Diagram batang displacement getaran lantai Diagram batang displacement getaran muffler Diagram batang percepatan getaran katup Diagram batang percepatan getaran dinding silinder Diagram batang percepatan getaran poros engkol Diagram batang percepatan getaran lantai Diagram batang percepatan getaran muffler

5 5 5 6 7 8 9 9 12 12 13 14 15 15 16 17 17 18 18 19 20 20 21 21

DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5

Data karakteristik biosolar Data kebisingan motor diesel dB(A) Data displacement getaran motor diesel Data percepatan getaran motor diesel Data spesifikasi motor diesel

27 28 29 31 33

PENDAHULUAN

Latar Belakang Bahan bakar biodiesel merupakan bahan bakar energy terbarukan karena terbuat dari bahan alam yang dapat diperbarui. Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati, lemak binatang, dan ganggang. Biodiesel dikatakan energy terbarukan karena pemanfaatan minyak nabati sebagai bahan baku biodiesel mudah diperoleh, proses pembuatan biodiesel dari minyak nabati mudah dan cepat, serta tingkat konversi minyak nabati menjadi biodiesel tinggi mencapai 95%. Indonesia kaya bahan baku penghasil biodiesel, tanaman jarak, kelapa, dan kelapa sawit mengandung minyak yang tinggi, yaitu diatas 1600 liter tiap hektarnya. Ketiga tanaman tersebut sangat potensial untuk dikembangkan dan digunakan sebagai bahan baku biodiesel karena tersedia dalam jumlah yang cukup melimpah. Konsumsi minyak solar secara nasional mencapai 23 juta kilo Liter pada tahun 2003 dengan kenaikan rata-rata 7% setahun sehingga diperkirakan pada tahun 2014 meningkat menjadi 41 juta kilo Liter. Konsumsi solar yang tinggi ini menjadi pertimbangan pemerintah dalam mengurangi nilai subsidi BBM yang mencapai angka 12,6 trilyun. Pemakaian sumber energy alternatif berupa biodiesel menggantikan minyak solar sangat diperlukan dan bahan baku biodiesel dapat diperoleh dari pemanfaatan limbah minyak goreng. Pengoperasian motor diesel untuk penggerak mesin pertanian dan industri akan menghasilkan getaran dan kebisingan yang lebih tinggi dari motor bensin. Karakteristik ini disebabkan oleh ciri khas sistem penyalaan motor diesel dengan kompresi nyala. Motor diesel merupakan motor bakar torak internal. Getaran dan kebisingan yang terjadi juga disebabkan karena gerakan torak, sistem penyaluran dan reaksi pembakaran bahan bakar dalam ruang silinder, tekanan penyemprotan bahan bakar oleh nozzle dan pompa plunyer, dan tekanan gas pada katup isap buang, muffler akibat kerja ekspansi yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Sebuah mesin ketika beroperasi akan menghasilkan gerakan gerakan pribadinya yang dapat dibedakan menjadi getaran, goncangan, dan osilasi. Getaran terjadi ketika gaya yang berubah ubah mengenai bagian yang elastis. Analisa getaran meliputi massa benda, gaya gaya eksternal, dan konstanta elastisitas yang terdiri dari konstanta pegas (k) dan konstanta dumping (c). Konstanta pegas merupakan perbandingan proporsional antara gaya gaya eksternal dan displacement getaran (m). Konstanta dumping merupakan perbandingan proporsional antara gaya gaya eksternal dengan kecepatan getaran (m/s). Goncangan atau shock adalah gerakan tiba tiba yang terjadi ketika sebuah benda dengan massa (m) melalui permukaan yang tidak rata atau bergelombang sebagai contoh untuk sebuah mobil yang bergerak di jalan lurus kemudian berlubang akan mendapatkan beban goncangan yang mempengaruhi nilai safety factor dalam perancangan poros gardan. Besar beban goncangan akan menentukan ukuran diameter yang tepat pada perancangan poros dan menentukan jumlah gigi dan ukuran pitch pada perancangan gear pinion gardan. Osilasi adalah variasi periodik terhadap waktu dari suatu hasil

2 pengukuran getaran, getaran termasuk osilasi mekanis apabila frekuensi getaran diplot kedalam grafik simpangan terhadap waktu maka dapat ditentukan amplitude gelombang dan panjang gelombang dengan asumsi getaran berosilasi harmonik sederhana. Penggunaan bahan bakar solar yang dicampur dengan biodiesel (biosolar) dalam berbagai komposisi campuran pada motor diesel akan mempengaruhi tingkat getaran dan kebisingan yang terjadi, dimana besar kecilnya tingkat getaran dan kebisingan tersebut tergantung dari spesifikasi motor diesel itu sendiri (jumlah silinder, posisi silinder, rasio kompresi, mounting mesin, dsb), titik lokasi pengukuran getaran kebisingannya (dinding silinder, kepala silinder, poros engkol, muffler) dan setting kecepatan putaran rpm mesin. Pengukuran getaran dan kebisingan motor diesel untuk pertanian dan industri sangat diperlukan karena getaran kebisingan tersebut dapat merambat ke lingkungan kerja operator dapat menurunkan produktivitas kerja karena kelelahan dan getaran motor diesel yang terlalu tinggi dapat menimbulkan keausan komponen sistem motor diesel setelah penggunaan 10000 jam, hal ini terjadi karena penyusutan bobot yang mengkibatkan berkurangnya kehandalan mesin. Berdasarkan penjelasan tersebut diatas, bahan bakar biosolar mempengaruhi tingkat getaran kebisingan engine, oleh karena itu sifat bahan bakar yang penting perlu diketahui terlebih dahulu sebelum dilakukan pengukuran getaran dan kebisingannya. Sifat bahan bakar itu adalah: nilai kalor, densitas, viskositas kinematis, dan angka setana. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh bahan bakar biosolar terhadap tingkat getaran kebisingan motor diesel yang merupakan sifat fisik mekanis, sehingga pengukuran angka setana tidak dilakukan karena merupakan sifat kimia bahan bakar meskipun mempengaruhi kebisingan. Tujuan Penelitian 1. Menguji parameter kualitas biosolar (biodiesel minyak sawit dan solar) pada kombinasi campuran B0, B10, B25, B50, B100 berupa nilai densitas, viskositas kinematis, dan nilai kalor 2. Mengetahui pengaruh campuran biodiesel dan solar (biosolar) dibandingkan dengan tingkat standar kebisingan motor diesel pada pengukuran 700 dan 1200 rpm 3. Mengetahui pengaruh campuran biodiesel dan solar (biosolar) terhadap getaran mesin diesel pada pengukuran 700 dan 1200 rpm 4. Menganalisis upaya dalam mengurangi getaran dan kebisingan motor diesel pada penggunaan bahan bakar biosolar Manfaat Penelitian 1. Data penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas biosolar yang diproduksi sehingga penggunaaan biodiesel sebagai bahan bakar subtitusi dalam komposisi yang tinggi dapat tercapai 2. Komposisi campuran biosolar dapat digunakan pada mesin diesel statis seperti generator set, penggiling, dan mesin diesel industri yang kondisi operasionalnya berkontak langsung dengan operator sehingga dapat disesuaikan dengan standar kebisingan motor diesel

3 3. Data getaran dapat digunakan untuk memodifikasi mesin diesel agar tingkat getaran mesin yang terjadi berkurang sehingga meningkatkan kehandalan dan umur mesin.

TINJAUAN PUSTAKA Bilangan setana biodiesel lebih tinggi dibanding dengan solar, biodiesel 53 dan solar 42 sehingga dapat mengurangi detonasi atau knocking pada operasi mesin. Amerika serikat sudah banyak menggunakan biodiesel pada motor diesel tanpa modifikasi, campuran yang banyak dipakai adalah 20% ME : 80% solar (B20) dan 35% ME : 65% solar (B35). Biodiesel murni (B100) sudah pula digunakan sejak 1994, dengan mesin yang sedikit dimodifikasi atau tanpa modifikasi. Penggunaan 100% ME dapat menurunkan emisi asap sampai 50% tetapi tidak disarankan, karena dapat merusak dan menyumbat saluran bahan bakar seperti pipa dan seal yang terbuat dari bahan karet alam (Hariyadi et al 2005). Motor diesel beroperasi halus tanpa ada masalah yang berarti ketika menggunakan bahan bakar biodiesel FAME dari minyak kelapa untuk semua rasio campuran yang berbeda. Daya poros maksimum (brake power) dari mesin diesel yang beroperasi dengan biodiesel B100 adalah 10.67% lebih rendah daripada mesin diesel yang beroperasi menggunakan solar (B0). Bagaimanapun emisi gas buangnya nilai CO dan HC adalah lebih rendah daripada penggunaan minyak solar (B0) (Desrial 2007). Cara mengetahui daya tahan kehandalan mesin diesel adalah dengan cara menimbang berat komponen mesin dieselnya setelah pengoperasian selama 500 jam, ditemukan bahwa terdapat pengurangan berat yang berasal dari pompa injektor, katup isap buang, nozzle, batang piston, dan cincin torak. Cincin kompresi dari mesin diesel yang menggunakan biodiesel sawit (palm oil) terdapat pengurangan berat yang signifikan, saat mesin dinyalakan selama 500 jam pada cincin kompresi terdapat pengurangan berat 6,1 kali lebih besar dari pada mesin diesel yang menggunakan solar. Karena pembakaran yang tidak sempurna dari biodiesel sawit, bahan bakar yang tidak terbakar melekat pada celah antara silinder dengan cincin piston sehingga menambah keausan. Sifat fisika kimia minyak diesel yang penting adalah densitas, viskositas, bilangan setana, dan nilai kalor. Spesifikasi solar menurut pemerintah Indonesia ialah 1.6 – 5.8 mm2/det. Sedangkan viskositas biodiesel bisa mencapai 6.1 mm2/det sehingga perlu dilakukan modifikasi agar memenuhi persyaratan (Hariyadi et al 2005). Selain bunyi karena tekanan gas pembakaran bahan bakar, ada beberapa bunyi yang lain pada motor diesel misalnya bunyi yang disebabkan oleh tekanan gas buang pada muffler, bunyi tumbukan katup, atau bunyi tumbukan antara torak dengan dinding silinder. Sumber getaran dan kebisingan mesin diesel adalah berasal dari gaya gas pembakaran dan gaya inersia komponen yang bergerak translasi. Motor diesel adalah motor bakar internal yang menggunakan prinsip kompresi nyala. Penyalaan pembakaran dapat dipenuhi apabila perbandingan rasio kompresi adalah 12 sampai 25. Perbandingan kompresi yang rendah digunakan pada motor diesel putaran rendah. Perbandingan kompresi yang tinggi digunakan pada motor diesel putaran tinggi. Pada umumnya motor diesel bekerja pada perbandingan kompresi antara 14 dan 17 (Arismunandar dan Tsuda 1976).

4 Titik nyala sebuah bahan bakar hidrokarbon menunjukkan kondisi dimana bahan bakar tersebut mulai berubah fase ketika terjadi kenaikan temperatur. Titik nyala biodiesel adalah 100 – 170 0C, solar 60 – 80 0C, bensin 43 0C, bioethanol 13 0 C dan methane atau biogas 11 0C. Secara umum karakteristik termodinamika biodiesel yang berupa temperatur titik nyala, titik didih, titik tuang, titik kabut lebih tinggi nilainya dibanding karakteristik termodinamika solar (Caye dan Phu Nhuan 2008). Getaran adalah pergerakan mekanis yang berosilasi disekitar titik yang tetap. Getaran adalah bentuk gelombang mekanis yang mentransfer energi sama seperti semua gelombang. Getaran membutuhkan suatu struktur mekanik yang akan digunakan sebagai media atau jalan untuk bertransmisi, struktur ini dapat berupa bagian dari mesin, kendaraan, alat, atau bahkan manusia (Rengkung 2012). Osilasi adalah jenis gelombang yang paling sederhana secara matematis dapat ditulis sebagai berikut a(t) = A sin (2πft) dimana a(t) adalah percepatan (m/s2) pada periode t. Gelombang ini memiliki amplitude A dan frekuensi (f) siklus per detik (Hz). Beberapa gelombang dikenal sebagai gelombang sinusoidal, jika frekuensi gelombang meningkat periode gelombang akan menurun. Frekuensi dapat digambarkan dalam radian per detik (ω) dimana ω = 2πf dengan f = rpm (2π/60) paparan getaran pada manusia pada dasarnya jarang merupakan gelombang sinusoidal sederhana (Mansfield 2005). Goncangan terjadi saat sebuah mobil melewati jalan yang bergelombang, goncangan tersebut terjadi akibat adanya gaya luar yang bekerja sehingga terjadi penarikan pegas pada shock breaker sebesar ∆y. Pegas berubah dari posisi setimbangnya tersebut adalah pada saat t = 0. Gaya luar tidak lagi bekerja dalam sistem, shock arbsorber tersebut berubah dari posisi setimbangnya tanpa kecepatan awal. Posisi berubah dari posisi setimbangnya sebesar ∆y. Perubahan posisi ∆y adalah peregangan pegas sebesar y pada kondisi diam yaitu y = 0 (Rizal et al 2014).

METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini berupa pengukuran getaran dan kebisingan motor diesel yanmar TF85MLY – di terhadap pengaruh penggunaan bahan bakar biosolar. Penelitian ini dilakukan dengan tiga tahapan utama. Tahap pertama adalah menguji sifat penting bahan bakar minyak diesel biosolar di Laboratorium Ilmu dan Teknologi Pakan, FAPET dan Laboratorium CDCAP TIN. Tahap kedua adalah memodifikasi sistem penyaluran bahan bakar pada motor diesel di bengkel Metanium. Tahap ketiga adalah pengukuran getaran dan kebisingan motor diesel di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo. Penelitian dilakukan Juni 2014 – Agustus 2014.

5 Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah : bom kalorimeter kondisi Cp konstan, neraca analitik, brocksfield viscometer, kunci pas ring ukuran 10 -14, obeng plus dan obeng minus, gelas ukur volume 1 liter, vibration meter, sound level meter, motor diesel Yanmar TF85MLY – di, meteran, dan tachometer.

Gambar 1 Bom calorimeter

Gambar 2 Brocksfield viscometer Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah : solar SPBU, selang bahan bakar ukuran 0.25 mm sepanjang 1 meter, seal tape, kran ukuran 0.25 mm, sambungan join T, botol air mineral, tangki khusus biosolar, klem selang, biodiesel limbah sawit (minyak jelantah) FAME.

Gambar 3 Biodiesel FAME

6

Gambar 4 Biosolar Prosedur Percobaan Pengadaan Minyak Biodiesel Tahap awal penelitian adalah pembelian bahan baku utama yaitu minyak biodiesel dan solar. Biodiesel yang digunakan merupakan hasil dari pengolahan limbah minyak jelantah dengan kadar lemak bebas (FFA>5%). Hal ini terlihat dari warna biodiesel yang lebih coklat pekat karena mengalami pemanasan dan esterifikasi asam sebelum diendapkan (settling). Biodiesel didapat dari PT. Bioenergy, Jelambar Fajar, Jakarta Barat. Biodiesel kemudian dicampur dengan solar (BXX) dibuat dengan komposisi B10 (Standar SPBU), B25, dan B50 dengan menggunakan gelas ukur.

B0 C12H26

Tabel 1. Komposisi kimia biosolar B10 B25 B50 10 % RCOOR 25 % RCOOR 50 % RCOOR + 90 % C12H26 + 75 % C12H26 + 50 % C12H26

B100 100 % RCOOR

Pengujian Sifat Bahan Bakar Biosolar Sifat bahan bakar yang diuji adalah berupa: nilai kalor (cal/g), viskositas kinematis (mm2/det), dan densitas (g/ml). Pengukuran nilai kalor bahan bakar dilakukan dengan menggunakan kalorimeter bom dengan mengamati perbedaan temperatur selama proses. (𝐸𝑤 + 𝑊𝑎)△𝑇 Q = 4,186 (1) 𝑊𝑚 Nilai kalor bahan bakar biosolar dapat dihitung nilainya dengan menggunakan persamaan 1, kalibrasi alat ukur bom kalorimeter dilakukan dengan menggunakan senyawa benzene yang dicampur dengan air sesuai dengan persamaan 2. Ew =

𝐸𝐸𝑟 𝑥 𝑊𝑟 ∆𝑇

− 𝑊𝑎

(2)

Ew : nilai equivalen air (0,5925 kg) Wm : massa bahan bakar yang diukur Wa : massa air dalam bejana kalorimeter ∆T ∶ kenaikan temperatur sistem kalorimeter (Purwanto et al. 2003).

7 Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan viskometer rotari (brocksfield viscometer) yang terdapat di laboratorium pengawasan mutu departemen Teknologi Industri Pertanian. Pada sampel bahan bakar biosolar kecepatan rotari spindle viscometer diatur pada kecepatan 30 rpm. Untuk penggunaan alat viskometer nilai viskositas sampel sudah tercatat secara digital. Pengujian densitas biosolar dilakukan dengan cara menghitung langsung rasio massa per volume. Volume sampel biosolar diambil secara acak kemudian ditimbang massa nya menggunakan neraca analitik. 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑔)

ρ = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚𝑙) Rekayasa Sistem Penyaluran Bahan Bakar Motor Diesel Rekayasa sistem ini berupa pemasangan tangki khusus untuk biosolar yang terpisah dari tangki engine dieselnya, dengan tujuan untuk menghindari proses pengurasan bahan bakar di tangki engine diesel yang harus melakukan pembongkaran mesin secara keseluruhan. Penyaluran bahan bakar motor diesel Yanmar TF85MLY – di menggunakan sistem gravitasi sehingga perlu dibuat sistem katup menggunakan kran, sambungan join T dan selang bahan bakar yang dibuat menjadi dua saluran untuk memisahkan aliran bahan bakar solar (sebagai kontrol) dan aliran biosolar (sebagai perlakuan), selang dan katup sambungan harus diletakkan lebih rendah dari tangki bahan bakarnya agar biosolar dapat mengalir secara gravitasi ke nozzle injektor. Pembuatan saluran by pass juga diperlukan dengan menampung bahan bakar berlebih yang keluar dari injektor plunyer untuk ditampung menggunakan botol. Hal ini dilakukan agar biosolar yang berlebih tersebut tidak kembali terbakar di dalam silinder yang dapat mempengaruhi data pengukuran kebisingan dan getaran.

Gambar 5. Modifikasi sistem saluran bahan bakar

8

Gambar 6 Modifikasi tangki bahan bakar Pengukuran Getaran dan Kebisingan Motor Diesel Pengukuran getaran dan kebisingan dilakukan dengan motor diesel terlebih dahulu disetting kecepatan putaran rpm mesin nya sesuai dengan standar rpm motor diesel putaran sedang 500-1000 rpm, dan rpm motor diesel putaran tinggi diatas 1000 rpm (Arismunandar dan Tsuda 1976). Perlakuan rpm yang diambil pada penelitian ini adalah 700 dan 1200. Agar nilai rpm tetap konstan selama pengukuran, pada tuas throttle ditahan dengan menggunakan skrup penahan tuas throttle. Kecepatan putaran rpm motor diesel diukur dengan tachometer yang di tembakkan ke bagian flywheel. Pengukuran kebisingan motor diesel dilakukan dengan menggunakan alat soundlevel meter. satuan yang dipilih adalah decibel A, pengukuran kebisingan motor diesel dilakukan untuk mengamati bunyi kebisingan gas buang, bunyi kebisingan hasil pembakaran, dan bunyi kebisingan mekanikal akibat tumbukan sehingga lokasi pengukuran kebisingan motor diesel tersebut dipilih pada bagian muffler, blok mesin silinder, dan sistem rumah engkol. Pengukuran kebisingan dilakukan dengan 5 kali ulangan, jarak soundlevel meter dari engine sejauh 1 meter, dan setinggi dada (95 cm) sesuai dengan standar ergonomika. Pengukuran getaran motor diesel dilakukan dengan menggunakan alat vibration meter, satuan getaran yang dipilih adalah percepatan getaran (m/s2) dan displacement getaran (mm). Pengukuran getaran motor diesel dilakukan untuk mengamati getaran akibat tumbukan katup isap buang, torak, bantalan jurnal, gas buang dan perambatan getaran pada lantai (tempat pengukuran) sehingga lokasi pengukuran getaran tersebut dipilih pada bagian kepala silinder, dinding silinder, sistem poros engkol, muffler dan lantai. Pengukuran getaran dilakukan dengan 5 kali ulangan dengan menempelkan langsung alat vibration meter ke mesin dieselnya, diagram skematik pengambilan data disajikan pada gambar 8.

9

Gambar 7 Vibration meter dan soundlevel meter

mulai

Pengadaan Minyak Biodiesel

Pencampuran dengan Solar

Pengujian Sifat Bahan Bakar Biosolar

Data Nilai Kalor, Densitas, Viskositas Kinematis

Rekayasa Sistem Penyaluran Bahan Bakar Motor Diesel

Pengukuran Getaran dan Kebisingan Motor Diesel

Data Kebisingan, Displacement, dan Percepatan Getaran

Analisis Ergonomika Kebisingan dan Getaran

Stop

Gambar 8 Diagram skematik pengambilan data

10

HASIL DAN PEMBAHASAN Reaksi pembakaran bahan bakar adalah pemutusan elemen elemen reaktan bahan bakar yang mudah terbakar dengan cara oksidasi yang cepat sehingga menghasilkan pelepasan energy bersamaan dengan terbentuknya produk hasil pembakaran. Syarat terjadinya reaksi pembakaran adalah pertama terdapat volume udara, kedua terdapat ikatan rantai carbon dan sulfur, ketiga terdapat temperatur yang cukup untuk memulai reaksi pembakaran. Temperatur ini disebut juga titik nyala bahan bakar, kadar udara yang sering dibutuhkan dalam reaksi kimia pembakaran bahan bakar hidrokarbon adalah oksigen dan nitrogen. Kadar oksigen di alam adalah 21 % dan nitrogen adalah 79 % maka rasio molar antara oksigen dan nitrogen adalah 3,76 yang berarti setiap suplai oksigen untuk pembakaran diberikan oleh udara maka setiap mol oksigen disertai oleh 3,76 mol nitrogen. Nitrogen bersifat inert atau zat yang tidak melakukan oksidasi dalam reaksi pembakaran. Kadar nitrogen dalam udara yang terbakar bersama dengan bahan bakar akan mempengaruhi emisi gas buang. Zat yang berperan sebagai pengoksidasi rantai karbon bahan bakar adalah oksigen. Oksidasi ikatan C-H oleh oksigen akan menghasilkan pelepasan energy kalor sedangkan oksidasi Sulfur oleh oksigen akan mempengaruhi polusi hasil pembakaran dan mempercepat korosi pada logam penyusun komponen motor diesel. Rumus ikatan senyawa bensin adalah C8H18 atau disebut juga oktana, solar adalah C12H26 atau disebut juga dodekan, biogas adalah CH4 atau disebut juga methane, dan biodiesel adalah RCOOR atau disebut juga Fatty Acid Ester. Senyawa biodiesel merupakan turunan dari rantai karbon asam karboksilat. Pembentukan gugus alkil ester dari rantai karbon asam karboksilat dilakukan dengan mereaksikan asam lemak berupa trigliserida dengan alkohol berupa methanol atau ethanol melalui katalisator asam kuat asam sulfat atau basa kuat natrium hidroksida dan kalium hidroksida. Perbedaan struktur rantai ikatan karbon antara biodiesel dengan solar baik panjang rantai maupun isomernya akan mempengaruhi nilai entalpi pembentukan standar produk dan reaktan. Nilai entalpi pembentukan standar dari atom atom penyusun ini akan mempengaruhi besarnya nilai entalpi pembakaran. Entalpi pembakaran didefinisikan sebagai selisih antara entalpi dari produk hasil pembakaran dan entalpi reaktan ketika pembakaran tuntas terjadi. Perbedaan nilai entalpi inilah yang menyebabkan perbedaan nilai kalor pada setiap perbandingan campuran biosolar. Perbedaan ikatan senyawa hidrokarbon antara solar (alkana) dengan biodiesel (ester) akan mempengaruhi banyaknya ikatan karbon hidrogen (CH) dalam rantai karbon. Apabila campuran udara (O2 dan N2) dengan bahan bakar dikompresi didalam silinder maka akan menimbulkan pelepasan energy gaya gas yang berbeda pula. Kerja ekspansi gas yang berbeda beda ini akan menimbulkan perbedaan nilai getaran dan kebisingan pada tiap tiap komponen mesin diesel. Sifat akhir produk biosolar berupa titik nyala menentukan karakteristik pembakaran jika diaplikasikan ke mesin diesel. Campuran udara dan bahan bakar yang diinjeksikan kedalam silinder kemudian terkompresi secara adiabatik, tekanan kompresi yang makin meningkat akan menaikkan temperature sistem sehingga dipenuhi batas titik nyala yang memungkinkan terjadinya reaksi pembakaran. Titik nyala biodiesel lebih besar dari bensin, solar, dan ethanol sehingga apabila biodiesel

11 dicampur dengan solar titik nyala tiap campuran akan meningkat seiring dengan bertambahnya rasio campuran. Untuk memulai terjadinya reaksi pembakaran pada biosolar dengan kadar biodiesel yang tinggi memerlukan rasio kompresi mesin yang tinggi pula dengan memperkecil volume pembakaran silinder dan memperbesar volume langkah. Usaha memperbesar rasio kompresi selain dengan cara memperkecil volume pembakaran dapat pula dilakukan dengan cara memperbesar gaya inersia torak pada langkah kompresi dengan volume pembakaran yang tetap, hal ini memerlukan gaya yang menggerakkan torak dari TMB ke TMA, gaya ini diperoleh dari energy yang disimpan pada flywheel yang besarnya sebanding dengan massa flywheel, jari jari flywheel dan rpm putaran mesin. Pembakaran dituntaskan sempurna ketika semua karbon yang terkandung didalam bahan bakar telah habis terbakar menjadi karbon dioksida, semua hidrogen telah habis terbakar menjadi air, semua sulfur telah habis terbakar menjadi sulfur dioksida, dan semua elemen elemen yang mudah terbakar lainnya telah teroksidasi. Apabila kondisi ini tidak terpenuhi, pembakaran menjadi tidak tuntas atau disebut juga pembakaran tidak sempurna. Persamaan reaksi kimia pembakaran biosolar dengan udara secara umum dapat dituliskan sebagai berikut : T

C12H26 + RCOOR + a(O2 +3,76 N2)

CO2 + H2 + N2

Pada kondisi T = titik nyala bahan bakar. Reaksi tersebut merupakan reaksi eksotermal karena pada saat terjadinya reaksi pembakaran diatas, sistem torak silinder mengeluarkan panas ke lingkungan. Selain panas hasil pemutusan ikatan hidrokarbonnya juga mengeluarkan daya gas pembakaran atau daya indikator (IP). Untuk memulai sebuah laju reaksi kimia lengkap dan irreversible diperlukan energi minimum untuk mengubah zat reaktan menjadi produk, energi minimum tersebut disebut juga energi aktivasi. Kecepatan laju reaksi pembakaran biosolar didalam silinder bergantung pada konsentrasi dan massa campuran yang diinjeksikan, temperatur titik nyala, dan tipe katalis yang digunakan pada pembuatan biodiesel. Pembuatan proses produksi biodiesel sebaiknya digunakan katalis basa karena pada penggunaan katalis asam akan terurai menjadi sulfur dioksida saat terjadi reaksi pembakaran. Kadar sulfur yang tinggi akan mempercepat korosi pada logam penyusun sistem torak silinder. Pengukuran nilai kalor biosolar atau biasa disebut nilai panas bahan bakar NPBB, dilakukan untuk mengetahui jumlah kalor yang masuk untuk siklus motor diesel yang sebenarnya. Dalam siklus diesel sebenarnya fluida kerja yang dimasukkan kedalam langkah kompresi adalah campuran bahan bakar dan udara. Pengukuran nilai kalor berguna untuk menentukan effisiensi termal sebuah motor diesel yang tergantung dari besarnya rasio kompresi silinder. Pengukuran nilai kalor dilakukan dengan dua kali ulangan (duplo data) hasilnya ditampilkan oleh grafik berikut.

Nilai Kalor (cal/g)

12 10600 10400 10200 10000 9800 9600 9400 9200 9000 8800 8600

10320

10499 10118.5

9504 9300

B0

B10

B25

B50

B100

Campuran Biosolar

Gambar 9 Grafik nilai kalor biosolar Standar minimum untuk nilai kalor bahan bakar diesel adalah 10000 cal/g (Arismunandar dan Tsuda 1976). Dari grafik diatas nilai kalor solar adalah 10320 cal/g mengalami peningkatan untuk campuran biodiesel 10% tetapi terlihat nilai kalor mengalami trend menurun seiring bertambahnya rasio campuran biodiesel. B50 dan B100 tidak memenuhi standar bahan bakar minyak diesel. Penurunan nilai kalor ini mengakibatkan adanya penurunan daya indikator torak pada motor penggerak sehingga berakibat pada penurunan kinerja tarik traktor (drawbar performance) saat pengoperasian di lahan. Pengukuran densitas biosolar dilakukan untuk mengetahui ukuran atomisasi penyemprotan bahan bakar oleh nozzle atau disebut juga derajat pengkabutan bahan bakar. Derajat pengkabutan bahan bakar yang baik sangat diperlukan dalam langkah isap torak karena pada motor diesel hanya udara segar saja yang dimasukkan saat langkah isap. Sehingga kualitas campuran bahan bakar dengan udara didalam silinder ditentukan oleh ukuran atomisasi bahan bakar pada nozzle. Pengukuran densitas biosolar dilakukan dengan dua kali ulangan (duplo data) hasilnya ditampilkan oleh grafik berikut.

Densitas (g/ml)

0.87 0.86

0.848

0.85 0.84

0.83

0.8525

0.857

0.86

0.828

0.82 0.81 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 10 Grafik densitas biosolar

B100

13

Viskositas Kinematis (mm2/sec)

Standar untuk densitas bahan bakar diesel adalah 0.83 – 0.89 g/ml (Arismunandar dan Tsuda 1976). Pada grafik diatas densitas solar adalah 0.828 g/ml, mengalami peningkatan untuk campuran biodiesel 10% dan mengalami trend menaik seiring bertambahnya rasio campuran biodiesel. Semua campuran memenuhi standar bahan bakar minyak diesel. Semakin tinggi densitas bahan bakar maka semakin rendah kecepatan penyemprotan pada nozzle sehingga derajat pengkabutan atau atomisasi bahan bakar buruk. Hal ini menyebabkan butiran bahan bakar yang diinjeksikan kedalam silinder menjadi lebih besar ukurannya. Ketika bercampur dengan udara kemudian dikompresi sesaat oleh torak pada kondisi 15 – 20 derajat sudut engkol bahan bakar ini lambat menyala. Sehingga biosolar dengan kadar komposisi biodiesel yang lebih tinggi akan menghasilkan kebisingan yang lebih tinggi pula karena bahan bakar dengan ukuran atomisasi yang lebih besar akan lebih lambat berubah fase dari cair ke gas atau disebut juga kelambatan penyalaan. Pada grafik batang pada 700 rpm terlihat semakin tinggi komposisi biosolar nilai tingkat kebisingan juga semakin tinggi. Pengukuran viskositas kinematis biosolar dilakukan untuk mengetahui volume jumlah bahan bakar yang dialirkan dari tangki ke injektor, hal ini tergantung dari sistem penyaluran bahan bakar motor dieselnya. Pengukuran viskositas kinematis biosolar dilakukan dengan dua kali ulangan (duplo data) hasilnya ditampilkan oleh grafik berikut 8

5.8

6

5.6 3.745

4.04

4.39

B10

B25

B50

4 2 0 B0

B100

Campuran Biosolar

Gambar 11 Grafik viskositas kinematis biosolar Standar viskositas solar menurut pemerintah Indonesia adalah 1.6 – 5.8 mm2/det. Standar viskositas biodiesel adalah 6.1 mm2/det (Hariyadi et al 2005). Biodiesel yang digunakan masih sesuai standar bahan bakar, dari grafik nilai viskositas terlihat trend menurun dibanding solar, dapat disimpulkan bahwa pencampuran biodiesel dengan solar dapat menurunkan viskositas kinematis biodiesel sehingga dapat langsung digunakan di motor diesel. Kenaikan tekanan penyalaan pada motor diesel yang terjadi secara tiba – tiba akan mengakibatkan detonasi diesel. Peristiwa detonasi diesel akan terdengar dengan keras dan terjadi pada frekuensi suara beberapa kHz sehingga menghasilkan kebisingan. Kebisingan akan terjadi lebih besar apabila kelambatan penyalaan lebih panjang dan banyaknya bahan bakar yang disemprotkan tersebut lebih besar dibanding udara yang dimasukkan saat langkah isap, kondisi ini disebut juga campuran bahan bakar yang miskin udara. Campuran yang miskin udara akan lebih lambat menyala karena jumlah oksigen sebagai pengoksidasi lebih sedikit, sehingga meningkatkan kebisingan.

14

Tingkat Kebisingan dB (A)

Banyaknya jumlah bahan bakar yang diinjeksikan oleh nozzle tergantung dari viskositas biosolar yang digunakan. Semakin rendah viskositas maka semakin banyak bahan bakar yang diinjeksikan, sehingga campuran semakin miskin udara, kelambatan penyalaan menjadi semakin panjang, dan tingkat kebisingan menjadi lebih tinggi. Dari grafik batang terlihat kebisingan B10 dengan viskositas yang lebih rendah, nilai kebisingannya lebih tinggi dibanding dengan kebisingan solar B0 untuk rpm 700. Pada rpm 1200 kebisingan B10 lebih rendah dari solar B0 perbedaan nilai kebisingan ini selain terjadi karena pengaruh viskositas bahan bakar yang digunakan disebabkan juga karena tumbukan torak, katup, dan komponen penyusun motor diesel lainnya. Selain biodiesel bahan bakar subtitusi solar lainnya untuk motor diesel adalah Marine Fuel Oil (MFO). MFO adalah produk penyulingan minyak bumi dimana dihasilkan setelah residu dan sebelum aspal. MFO memiliki densitas 860 g/ml, nilai panas bahan bakar 10000 cal/g, viskositas kinematis 180 - 480 mm2/sec. penggunaan MFO diaplikasikan pada motor diesel putaran rendah yaitu dibawah 1000 rpm, tetapi dalam penggunaannya di mesin harus dilakukan pemanasan untuk mengendalikan viskositas. Viskositas kinematis MFO jauh lebih besar dibanding dengan biosolar sehingga untuk pengoperasian mesin yang menggunakan MFO diperlukan alat tambahan berupa pemanas pada saluran pipa bahan bakar tetapi untuk penggunaan bahan bakar diesel berupa biosolar tidak perlu menggunakan pemanas, pengendalian viskositas kinematis untuk aplikasi biosolar cukup dengan cara mengubah rasio campuran biodiesel dan solar. Hal ini lebih menguntungkan karena dapat menghemat biaya modifikasi dan biodiesel terbuat dari minyak nabati sedangkan MFO terbuat dari hasil penyulingan minyak bumi sehingga ketersediaan biodiesel lebih melimpah jumlahnya dibanding MFO. Kebisingan pada motor diesel disebabkan oleh detonasi diesel yaitu bunyi yang terjadi karena kenaikan tekanan pembakaran bahan bakar yang terjadi secara tiba tiba. Bunyi mesin yang keras itu merupakan gangguan yang tidak menyenangkan dan dapat merusak tepi kepala torak. Bunyi pada mesin diesel terjadi karena perbedaan tekanan pembakaran dalam silinder dengan tekanan udara atmosfer reference, sehingga menghasilkan kebisingan dengan satuan desibel. Pengukuran kebisingan dibeberapa bagian motor diesel hasilnya ditampilkan oleh diagram berikut 95.0 90.4

90.0 85.0

92.4 89.3 84.3

93.5 87.3

84.8

82.0

700 rpm

80.0

1200 rpm

75.0 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 12 Diagram batang kebisingan muffler

15


Standar kebisingan mesin diesel sesuai dengan ambang batas ergonomika secara keseluruhan adalah 85 – 90 dB (Bridger 2003). Diagram batang biru adalah kebisingan muffler pada 700 rpm. Diagram batang merah adalah kebisingan muffler pada 1200 rpm. Penggunaan biosolar sawit jelantah pada campuran diatas pada mesin diesel dengan 700 rpm masih sesuai dengan standar kebisingan, tetapi pada 1200 rpm sudah melebihi ambang batas aman kebisingan 100.0 95.8

93.8

95.0

94.2

95.4 90.5

90.0

87.4 85.4

87.2

700 rpm

85.0

1200 rpm

80.0

B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar


Gambar 13 Diagram batang kebisingan blok mesin silinder Standar kebisingan mesin diesel sesuai dengan ambang batas ergonomika secara keseluruhan adalah 85 – 90 dB (Bridger 2003). Diagram batang biru adalah kebisingan blok mesin silinder pada 700 rpm. Diagram batang merah adalah kebisingan blok mesin silinder pada 1200 rpm. Penggunaan biosolar sawit jelantah pada campuran diatas pada mesin diesel dengan 700 rpm sudah melebihi standar kebisingan untuk B50, pada 1200 rpm semua rasio campuran biosolar sudah melebihi ambang batas aman kebisingan. 95

93.2

93.6

93.02 88.9

90 85.84 85

93.76

86.68

82.88

700 rpm 1200 rpm

80 75

B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 14 Diagram Batang Kebisingan Rumah Engkol Standar kebisingan mesin diesel sesuai dengan ambang batas ergonomika secara keseluruhan adalah 85 – 90 dB (Bridger 2003). Diagram batang biru adalah kebisingan rumah engkol pada 700 rpm. Diagram batang merah adalah kebisingan rumah engkol pada 1200 rpm. Penggunaan biosolar sawit jelantah pada campuran diatas pada mesin diesel dengan 700 rpm masih sesuai dengan standar kebisingan, tetapi pada 1200 rpm sudah melebihi ambang batas aman kebisingan.

16 Prinsip kerja pada motor diesel mengikuti hukum gas ideal dimana tekanan pembakaran bahan bakar dan volume ekspansi torak sebanding besarnya dengan jumlah mol bahan bakar yang disemprotkan serta kenaikan temperature sistem torak silinder. Volume ekspansi torak ini akan menggerakkan bagian mesin diesel lainnya seperti katup, silinder, dan poros engkol melalui mekanisme poros kam dan gear to gear. Gerakan komponen komponen penyusun motor diesel tersebut akan menghasilkan displacement getaran, hasil pengukurannya ditampilkan dalam diagram berikut 0.700

0.656 0.577 0.532

Displacement Getaran (mm)

0.600

0.604 0.537

0.500 0.421 0.400

0.363 0.318 700 rpm

0.300

1200 rpm 0.200 0.100 0.000 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 15 Diagram batang displacement getaran katup Diagram batang biru adalah displacement getaran sistem katup (bagian kepala silinder) pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah displacement getaran sistem katup (bagian kepala silinder) pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), displacement getaran sistem katup ini mengalami trend menaik untuk campuran B10 dan B25, tetapi mengalami penurunan untuk campuran B50. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), displacement getaran sistem katup ini mengalami trend menurun untuk campuran B10 dan B25, tetapi mengalami peningkatan untuk campuran B50.


17 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000

0.590 0.403

0.385 0.305

0.444 0.443

0.575 0.501

700 rpm 1200 rpm B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 16 Diagram batang displacement getaran dinding silinder Diagram batang biru adalah displacement getaran dinding silinder pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah displacement getaran dinding silinder pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), displacement getaran dinding silinder ini mengalami trend menaik untuk campuran B10, B25 dan B50, tetapi masih lebih rendah dibanding displacement getaran solar B0. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), displacement getaran dinding silinder ini mengalami trend menaik untuk campuran B10, B25 dan B50 melebihi nilai displacement getaran solar sebagai kontrol.


0.600

0.543 0.491

0.500 0.400 0.300

0.375 0.262

0.2640.248

0.293 0.232

0.200

700 rpm 1200 rpm

0.100 0.000 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 17 Diagram batang displacement getaran poros engkol Diagram batang biru adalah displacement getaran sistem poros engkol pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah displacement getaran sistem poros engkol pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), displacement getaran poros engkol ini mengalami trend menaik untuk campuran B10, B25 dan B50, nilai displacement getaran di poros engkol terus meningkat melebihi nilai displacement getaran solar seiring dengan meningkatnya rasio campuran biosolar. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), nilai displacement getaran mengalami trend berubah ubah untuk campuran B10, B25 dan B50, tetapi nilainya dibawah displacement getaran solar sebagai kontrol.

18


0.350 0.300

0.2830.293 0.2600.262

0.250

0.260 0.248

0.252 0.232

0.200 700 rpm

0.150

1200 rpm 0.100

0.050 0.000 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar


Gambar 18 Diagram batang displacement getaran lantai Diagram batang biru adalah displacement getaran di lantai (tempat pengukuran) pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah displacement getaran di lantai (tempat pengukuran) pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), dan 125.6 Hz (1200 rpm) nilai displacement getaran terlihat konstan sekitar 0.2 mm. 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000

0.837

0.468

0.511 0.386

0.4770.448

0.608 0.506 700 rpm 1200 rpm

B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 19 Diagram batang displacement getaran muffler Diagram batang biru adalah displacement getaran muffler pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah displacement getaran muffler pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), displacement getaran muffler mengalami trend menaik untuk campuran B10, B25 dan B50, lebih tinggi nilainya dibanding displacement getaran solar. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), displacement getaran muffler mengalami trend berubah ubah untuk campuran B10, B25 dan B50, tetapi nilainya masih lebih rendah dibanding displacement getaran solar.

19 Spesifikasi motor diesel yanmar TF85MLY – di nilai rpm maksimum adalah 2200 rpm, rpm optimum pada pengoperasian motor diesel adalah 80% dari rpm maksimum. Besar rpm optimum motor diesel yanmar TF85MLY – di adalah 1760 rpm. Nilai rpm optimum ini akan menghasilkan torsi dan daya poros yang paling tinggi dan akan menghasilkan getaran yang paling rendah. Putaran engine yang melebihi torsi maksimum maka tingkat getaran yang terjadi akan semakin kecil seiring menurunnya torsi putaran. Karena torsi yang diberikan pada poros ketika pengoperasian untuk traktor di lahan merupakan sebuah beban putar yang dapat mengganggu pergerakan poros engkol dan torak silinder. Pergerakan poros engkol dan torak silinder yang terganggu akan menghasilkan getaran yang tinggi, oleh karena itu penurunan torsi berupa penurunan beban putaran poros ketika traktor dioperasikan di lahan dengan kondisi tanah yang lebih gembur akan menurunkan tingkat getaran di mesin diesel. Motor diesel dalam pembuatannya memiliki bobot yang lebih berat dari motor bensin, karena sistem penyalaan pembakaran dengan kompresi nyala memerlukan konstruksi mesin yang lebih kuat. Penggunaan motor diesel lebih cocok digunakan untuk kendaraan berat atau dapat digunakan sebagai penggerak mesin mesin industri, dan traktor pertanian. Getaran mesin diesel akibat gaya gas pembakaran akan mempengaruhi penggunanya ketika diopersikan di lapangan. Bahaya getaran yang berlebihan dapat ditentukan dari nilai frekuensi getaran dan percepatan getaran. Dalam penelitian ini hanya dibahas percepatan getaran saja, percepatan getaran dari mesin diesel akibat pengaruh penggunaan bahan bakar dapat merambat ke lingkungan kerja operator seperti pada tempat duduk, lantai, dan panel panel operasional. Hasil pengukuran percepatan getaran pada beberapa bagian motor diesel ditampilkan dalam diagram berikut. Percepatan Getaran (m/s2)

18.00 16.00

17.06

16.38 14.96

14.84

14.00 12.00 10.00

8.34

8.00 6.00

8.20

700 rpm

6.36 4.64

1200 rpm

4.00 2.00 0.00 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 20 Diagram batang percepatan getaran katup Diagram batang biru adalah percepatan getaran sistem katup (bagian kepala silinder) pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah percepatan getaran sistem katup (bagian kepala silinder) pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), percepatan getaran sistem katup ini mengalami trend menaik untuk campuran B10, B25, B50 dan nilainya lebih besar dari percepatan getaran solar (kontrol). Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), percepatan getaran sistem katup ini mengalami trend berubah ubah untuk semua rasio campuran.

20

Percepatan Getaran (m/s2)

12.00 10.24

9.58

10.00 8.12

7.58

8.00 6.00

4.96

4.80

7.20 5.14

700 rpm 1200 rpm

4.00 2.00 0.00 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 21 Diagram batang percepatan getaran dinding silinder Diagram batang biru adalah percepatan getaran dinding silinder pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah percepatan getaran dinding silinder pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), percepatan getaran dinding silinder ini mengalami trend menaik untuk campuran B10, B25, B50 dan lebih tinggi dari solar B0. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), displacement getaran sistem katup ini mengalami trend meningkat untuk campuran B10, B25, B50 dan nilai percepatan getarannya lebih tinggi dari solar. 30.00 25.24


25.00

22.30

21.30

18.78

20.00

16.78 14.44

15.00

13.92 700 rpm 1200 rpm

10.00 5.42 5.00 0.00 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 22 Diagram batang percepatan getaran poros engkol

21 Diagram batang biru adalah percepatan getaran sistem poros engkol pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah percepatan getaran sistem poros engkol pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), percepatan getaran sistem sistem poros engkol mengalami trend menurun untuk campuran B10, B25, B50 dan lebih tinggi nilainya dibanding solar. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), percepatan getaran sistem poros engkol ini mengalami trend berubah ubah untuk semua campuran. 3.26


3.50

3.00 2.46

2.50

1.96

2.00

1.58

1.50

1.16

1.04

1.62 1.32

700 rpm 1200 rpm

1.00 0.50 0.00 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 23 Diagram batang percepatan getaran lantai


Diagram batang biru adalah percepatan getaran di lantai (tempat pengukuran) pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah percepatan getaran di lantai (tempat pengukuran) pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), percepatan getaran di lantai ini mengalami trend menaik untuk semua rasio campuran. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), percepatan getaran di lantai ini mengalami trend menurun untuk campuran B10, B25, B50 dan masih lebih rendah dibanding percepatan getaran solar sebagai kontrol. 25.00

22.10

20.90 17.86

20.00

14.68

15.00 10.00

18.18

9.00

9.44

11.08 700 rpm 1200 rpm

5.00 0.00 B0

B10

B25

B50

Campuran Biosolar

Gambar 24 Diagram batang percepatan getaran muffler

22 Diagram batang biru adalah percepatan getaran muffler pada 700 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 73.2 Hz. Diagram batang merah adalah percepatan getaran muffler pada 1200 rpm dan menghasilkan frekuensi getaran 125.6 Hz. Pada frekuensi 73.2 Hz (700 rpm), percepatan getaran muffler ini mengalami trend menaik untuk semua rasio campuran. Pada frekuensi 125.6 Hz (1200 rpm), percepatan getaran muffler ini mengalami trend berubah ubah untuk semua rasio campuran biosolar. Sistem penyaluran bahan bakar pada motor diesel dapat digolongkan menjadi beberapa jenis yaitu sistem gravitasi, sistem pompa pribadi, sistem distribusi dan sistem akumulator. Motor diesel Yanmar TF85MLY – di menggunakan sistem penyaluran bahan bakar gravitasi, dengan beberapa komponen yang umum yaitu tangki, saringan bahan bakar, dan selang bahan bakar. Pada motor diesel dengan penyaluran gravitasi bahan bakar mengalir ke ruang bakar silinder secara gravitasi sesuai dengan densitas, viskositas biosolar yang digunakan. Pada sistem gravitasi ini sambungan kran dan seal di selang modifikasi tangki harus dibuat rapat agar biosolar yang mengalir tidak ada yang menetes sehingga mengakibatkan aliran yang tidak menentu besarnya pada selang bahan bakar ke plunyer silinder. Kebocoran aliran bahan bakar tersebut dapat mengakibatkan adanya gelembung udara dalam selang bahan bakar dan menyebabkan penyemprotan plunyer tidak menentu besarnya. Hal ini dapat mempengaruhi kelambatan nyala atau detonasi diesel sehingga meningkatkan kebisingan. Penyemprotan bahan bakar ke dalam silinder dilaksanakan oleh pompa plunyer, biosolar yang disemprotkan itu harus habis terbakar sesuai dengan prestasi yang diharapkan akibat kerja ekspansi torak yang bergantung pada nilai kalor biosolar yang digunakan. Fungsi penyemprot plunyer yang lain adalah mengabutkan bahan bakar untuk memperoleh pembakaran yang sempurna sehingga tidak ada deposit sisa bahan bakar berupa arang yang menyebabkan keausan torak silinder dan dapat meningkatkan getaran dan kebisingan motor diesel itu sendiri. Campuran bahan bakar dengan udara dalam silinder motor diesel atau disebut juga derajat pengkabutan bahan bakar harus sesuai dengan persyaratan kompresi nyala sehingga dapat membakar biosolar dan tekanan gas pembakaran dalam silinder bertambah tinggi. Campuran pengkabutan biosolar dengan udara yang tepat dapat cepat terbakar sehingga mengurangi detonasi diesel yang berupa suara gemeletik seperti bunyi pukulan palu pada dinding logam. Detonasi yang berulang dalam jangka waktu yang lama dapat merusak bagian tepi kepala torak. Semakin besar kecepatan penyemprotan semakin tinggi derajat pengkabutannya sehingga mengurangi kebisingan motor diesel. Kecepatan penyemprotan bahan bakar biosolar ditentukan oleh perbedaan tekanan pompa plunyer dan tekanan udara dalam silinder. Kecepatan penyemprotan biosolar bergantung dari densitas biosolar dan jenis aliran udara yang masuk pada saat langkah isap harus diusahakan turbulen. Kebisingan motor diesel akibat detonasi diesel ini dapat dikurangi besarnya dengan cara menggunakan rasio kompresi mesin yang tinggi, memperbesar tekanan dan temperatur udara yang masuk, memperbesar volume silinder, dan menggunakan jenis bahan bakar yang baik.

23 Motor diesel menggunakan prinsip kerja ekspansi torak yang mengkonversi energi kimia bahan bakar menjadi energi gerak, ekspansi torak terjadi akibat adanya gaya gas pembakaran karena pelepasan energy kalor per satuan langkah stroke. Gaya gas pembakaran biosolar menyebabkan getaran akibat gerakan tamparan torak terhadap dinding silinder. Gaya yang bekerja akibat pelepasan energi kalor pada motor diesel adalah gaya gas pembakaran, gaya gesek cincin torak, gaya inersia torak, dan gaya samping torak. Gaya inersia torak menyebabkan getaran dibagian sistem motor diesel lainnya seperti pada kepala silinder dan sistem poros engkol. Pada kepala silinder bagian katup buang langsung disambung ke bagian peredam bunyi muffler. Getaran muffler terjadi karena gaya tekan gas buang hasil pembakaran bahan bakar, semua getaran di kepala silinder, dinding silinder, poros engkol, muffler akan merambat ke lantai sebanding dengan nilai percepatan getaran masing masing bagian mesin. Komponen kepala silinder terdiri dari plunyer, katup isap buang, pegas katup, kam, batang penekan dan rocker arm. Besarnya displacement getaran yang terjadi dibagian kepala silinder bergantung pada kecepatan putar poros kam, nilai konstanta pegas katup, dan sudut kontak kontur kam terhadap tapet atau pengikut kam. Komponen dinding silinder terdiri dari torak dan silinder, displacement getaran pada sistem ini bergantung pada kecepatan gerakan torak, kelonggaran cincin silinder, sistem pelumasan cincin minyak, dan tekanan kontak antara cincin dan dinding silinder akibat gaya samping torak yang sebanding dengan besarnya sudut inklinasi antara batang piston dan batang engkol. Komponen sistem poros engkol terdiri dari batang engkol dan bantalan pangkal batang penggerak atau bantalan jurnal. Nilai displacement getaran pada sistem poros engkol ini lebih besar daripada bagian motor diesel yang lain karena terdapat konversi gerakan translasi silinder torak menjadi gerakan rotasi poros motor. Pada bantalan jurnal dan poros diberi pelumasan agar terjadi tekanan hidrodinamik yang menyebabkan poros tidak bersentuhan dengan bantalan jurnal. Usaha ini dilakukan untuk mengurangi defleksi getaran pada sistem poros engkol. Besarnya defleksi getaran pada sistem poros engkol ini bergantung pada kecepatan putar poros mesin, viskositas pelumas yang digunakan, dan beban lentur poros. Pengukuran displacement getaran pada motor diesel Yanmar TF85MLY – di menggunakan vibration meter dilakukan untuk mengetahui simpangan material penyusun motor diesel sehingga dapat diduga kehandalan mesin tersebut terhadap tegangan berulang akibat getaran. Semakin besar nilai displacement getaran, maka semakin besar tegangan berulang sehingga menurunkan umur mesin diesel. Pengukuran kebisingan dan percepatan getaran motor diesel dilakukan untuk mengetahui hubungan nilai percepatan getaran dan kebisingan motor diesel tersebut terhadap operator manusia dan dapat digunakan sebagai analisa ergonomika. Pada penggunaan biosolar dengan komposisi maksimum 50% (B50). Kebisingan di bagian muffler adalah 82 – 87 desibel A untuk 700 rpm dan 90 – 93 desibel A untuk 1200 rpm. Kebisingan di bagian rumah engkol adalah 82 – 88 desibel A untuk 700 rpm dan 93 desibel A untuk 1200 rpm. Kebisingan blok mesin silinder adalah 85 – 90 desibel A untuk 700 rpm dan 93 – 95 desibel A untuk 1200 rpm. Kebisingan maksimum adalah 95 desibel A. Motor diesel Yanmar TF85MLY – di masih dapat digunakan sebagai sarana transportasi karena nilai kebisingannya masih dibawah standar kebisingan kemacetan 100 desibel A tetapi berpengaruh pada kesulitan operator untuk berbicara dan berkomunikasi dan menyebabkan penurunan

24 performa kerja operator akibat gangguan rasa tidak nyaman berupa kejengkelan atau mengakibatkan kebosanan jika digunakan untuk mesin penggerak statis pertanian dan industri. Sesuai dengan standar amerika OSHA batas aman operator di tingkat kebisingan 90 desibel A adalah 8 jam kerja. Penggunaan motor diesel Yanmar TF85MLY – di tingkat kebisingannya adalah 95 desibel A sehingga batas aman penggunaan motor diesel ini bagi operator adalah 4 jam kerja. Pengurangan kebisingan agar dapat meningkatkan kenyamanan bagi operator adalah dengan menggunakan ear plug. Pada mesin dieselnya pengurangan kebisingan dapat dilakukan dengan memodifikasi muffler. Penggunaan muffler dapat meredam kebisingan sebesar 6 desibel A tetapi menurunkan performa mesin dari segi effisiensi dayanya sebesar 15%. Bahan ear plug bagi operator adalah karet spons yang fleksibel menutupi telinga dan dapat mengembang. Bahan muffler untuk motor dieselnya dapat berupa peredam glass wool yang berpori. Karakteristik peredam glass wool yang berpori ini dimanfaatkan untuk menghilangkan komponen frekuensi bunyi yang merugikan. Sistem pendinginan mesin juga mempengaruhi kebisingan, pendingin air radiator lebih dapat meredam kebisingan daripada pendingin udara stationer. Bahan bakar biosolar yang digunakan pada motor diesel Yanmar TF85MLY - di untuk komposisi maksimum 50% (B50) menghasilkan nilai percepatan getaran dibagian katup adalah 4,6 – 8,2 m/s2 untuk 700 rpm dan 15 -17 m/s2 untuk 1200 rpm. Percepatan getaran di bagian dinding silinder adalah 4,96 – 7,20 m/s2 untuk 700 rpm dan 8,12 – 10,24 m/s2 untuk 1200 rpm. Percepatan getaran di poros engkol adalah 5,42 – 16,8 m/s2 untuk 700 rpm dan 18,8 – 25,2 m/s2 untuk 1200 rpm. Percepatan getaran di muffler adalah 9 – 14,7 m/s2 untuk 700 rpm dan 17,9 – 22 m/s2 untuk 1200 rpm. Perambatan percepatan getaran dari mesin ke lantai tempat pengukuran adalah 1,04 – 3,26 m/s2. Perbedaan nilai percepatan getaran dari mesin ke lantai dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: faktor sistem transmisi motor diesel ke gear box traktor roda dua, bobot motor diesel dan traktor, dan sistem landasan pemasangan mesin diesel pada chasis traktor. Motor diesel Yanmar TF85MLY – di menggunakan sistem transmisi belt pulley dengan belt karet. Sistem transmisi daya oleh pulley belt karet ini lebih meredam getaran tetapi mengurangi daya motor yang di transmisikan. Bobot traktor adalah 277 kg dan bobot mesin diesel adalah 92 kg, semakin berat bobot traktor dan mesin dieselnya percepatan getaran akan semakin besar akibat adanya gaya getaran paksa yang besarnya sebanding dengan massa benda dan setting rpm pada tuas throttle. Sistem landasan pemasangan mesin diesel dan traktor mempengaruhi nilai percepatan getaran karena pemasangannya tidak digunakan peredam karet, sehingga percepatan getaran pada sistem poros engkol lebih besar nilainya karena bersifat kaku. Pemasangan mesin diesel pada traktor yang bersifat kaku akan merusak konstruksi poros engkol dan akan mengganggu kenyamanan operator karena getaran mesin merambat berbanding lurus dengan nilai percepatan getaran. Pengukuran percepatan getaran di lantai dilakukan untuk mengetahui efek getaran tersebut pada operator di tempat berdiri. Getaran pada tempat berdiri di lantai adalah termasuk getaran kerja whole body vibration yang berpengaruh terhadap seluruh tubuh dan merambat dari kaki saat berdiri. Nilai percepatan getaran berdasarkan data pengamatan pada motor diesel Yanmar TF85MLY – di dapat menimbulkan gangguan kesehatan karena masuk rentang nilai percepatan

25 getaran 1 – 10 m/s2. Efek gangguan kesehatan berlangsung dalam jangka panjang seperti gangguan pada otot atau persendian. Untuk mengurangi dampak tersebut perlu diberikan bantalan lunak untuk pemasangan mesin dieselnya dan mengurangi waktu pemakaian motor diesel bagi operator. Standar keamanan penggunaan motor diesel Yanmar TF85MLY – di untuk mesin pertanian statis industri adalah 2,5 jam pada percepatan getaran lantai 1,04 – 3,26 m/s2.

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Parameter kualitas biosolar berupa nilai densitas, viskositas kinematis, dan nilai kalor mempengaruhi tingkat getaran dan kebisingan motor diesel. Batas aman kebisingan pada penggunaan motor diesel Yanmar TF85MLY – di untuk penggunaan biosolar maksimum B50 adalah 4 jam kerja. Batas aman percepatan getaran pada penggunaan motor diesel Yanmar TF85MLY – di untuk penggunaan biosolar maksimum B50 adalah 2,5 jam kerja. Displacement getaran yang tinggi dapat menurunkan kehandalan mesin diesel. Upaya untuk mengurangi dampak kebisingan dan getaran pada penggunaan motor diesel Yanmar TF85MLY – di adalah dengan memasang bantalan karet pada sambungan dudukan mesin dengan chasis traktor, menggunakan muffler dengan peredam glass wool, dan menggunakan ear plug dan safety shoes bagi operator. Penggunaan biosolar dalam komposisi yang tinggi belum dianjurkan untuk digunakan pada motor diesel dengan sistem penyaluran bahan bakar gravitasi yang belum dimodifikasi. Saran Program konversi bahan bakar fosil ke bahan bakar nabati pada penggunaan biodiesel sawit sebagai bahan bakar subtitusi solar dengan komposisi yang tinggi pada mesin diesel statis untuk pertanian dan industri perlu didukung dengan peningkatkan kualitas biodiesel dengan cara penambahan zat aditif dan melakukan modifikasi pada sistem penyaluran bahan bakar serta konstruksi ruang bakar mesin. Sehingga mengurangi efek kebisingan dan getaran yang dirasakan operator, mengurangi korosi dan meningkatkan kehandalan mesin. Jika untuk diaplikasikan ke traktor perlu dilakukan pengukuran untuk rpm maksimum sehingga dapat ditentukan kinerja pada rpm optimum.

26

DAFTAR PUSTAKA Arismunandar W, Tsuda K. 1976. Motor Diesel Putaran Tinggi. Jakarta (ID): Pradnya Paramita. Arismunandar W. 1977. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Bandung (ID): ITB Pr. Bridger RS. 2003. Introduction to Ergonomics. London (UK): Taylor and Francis. Caye MD, Phu Nhuan N, Walker T. 2008. Biofuels Engineering Process Technology. New York (US): Mc Graw Hill. Desrial. 2007. Evauation of Diesel Engine Performance by Applying Coconut Oil Based Biodiesel Fuel. Prosiding Seminar Tahunan Perteta 2007. Hariyadi P, Andarwulan N, Nuraida L, Sukmawati Y. 2005. Kajian Kebijakan dan Kumpulan Artikel Penelitian Biodiesel. Di dalam: Fajar R. Prediksi Sifat Fisika Kimia Campuran Bahan Bakar Diesel dengan Model Sederhana: Studi Kasus: Campuran Solar – Biodiesel (Crude Palm Oil dan Methyl Ester).Jurnal Saint dan Teknologi. Vol.3, No.5, Desember 2005. Hlm 230 – 231. Hariyadi P, Andarwulan N, Nuraida L, Sukmawati Y. 2005. Kajian Kebijakan dan Kumpulan Artikel Penelitian Biodiesel. Di dalam: Sarmidi A, Wahyudi YM, Nuramin M. Membandingkan Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar dan Biodiesel. Jurnal Saint dan Teknologi. Vol.5, No.5, Desember 2005. Hlm 308 – 309. Hariyadi P, Andarwulan N, Nuraida L, Sukmawati Y. 2005. Kajian Kebijakan dan Kumpulan Artikel Penelitian Biodiesel. Di dalam: Prateepchaikul G, Apichato T. Palm oil as a Fuel for Comparative Testing against Diesel Oil. Journal of Science and Technology. Vol.25, No.3, May - June 2003. Hlm 255 – 272. Hariyadi P, Andarwulan N, Nuraida L, Sukmawati Y. 2005. Biodiesel Energi Alternatif yang Atraktif. Di dalam: Nasikin M. Prosiding Seminar Prospek Pengembangan Industri Biodiesel di Indonesia. Serpong 12 Agustus 2004. Hlm 2 – 7. Mansfield Nell J. 2005. Human Response to Vibration. Florida (US): CRC Press. Purwanto A, Ahmad U, Purwadaria HK. 2003. Laboratory Manual Thermodynamics and Heat Transfer. Bogor (ID): Department of Agricultural Engineering IPB. Rengkung S. 2012. Analisis pengaruh paparan kebisingan dan getaran pada karyawan gedung pembinaan lingkungan kampus Universitas Indonesia yang berada disekitar Stasiun Pondok Cina [skripsi]. Depok (ID): Universitas Indonesia. Rizal K, Widjianto, Wisodo H. 2014. Simulasi persamaan gerak pada sistem suspensi dengan koefisien redam getar berupa fungsi kecepatan dan perubahan massa beban [skripsi]. Malang (ID): Universitas Negeri Malang.

27 Lampiran 1 Data karakteristik biosolar

ulangan 1 2 rataan

ulangan 1 2 rataan

ulangan 1 2 rataan

B0 10320 10320 10320

Nilai Kalor (cal/g) B10 B25 10582 10165 10416 10072 10499 10118.5

B50 9063 9537 9300

B100 9504 9504 9504

B0 0.828 0.828 0.828

Densitas (g/ml) B10 B25 0.848 0.849 0.848 0.856 0.848 0.8525

B50 0.856 0.858 0.857

B100 0.85 0.87 0.86

Viskositas Kinematis (mm2/sec) B10 B25 B50 3.71 4.04 4.4 3.78 4.04 4.38 3.745 4.04 4.39

B100 5.7 5.5 5.6

B0 5.8 5.8 5.8

28 Lampiran 2 Data kebisingan motor diesel (dB A)

rpm 1 2 3 4 5 rataan

Muffler Bunyi Gas Buang (dB A) B0 B10 B25 700 1200 700 1200 700 1200 82 89.6 83.5 90.5 82.6 88.8 80 90 85.9 88.2 84.5 89.9 84 91 84.8 90.1 83 95.4 83 89.9 82.9 88.9 84.8 95.7 81 91.7 84.6 89 89 92 82.0 90.4 84.3 89.3 84.8 92.4


700 86 84 88 87 82 85.4

Blok Mesin Silinder Bunyi Pembakaran (dB A) B0 B10 B25 1200 700 1200 700 1200 92.3 86.8 95.1 86 94.3 93.6 86.6 96.6 88 95.5 95.3 88 95.4 85.9 93.6 94.9 87.5 96.6 86.8 94.4 93.1 88 95.1 89.5 93.3 93.8 87.4 95.8 87.2 94.2


Rumah Engkol Bunyi Mekanikal (dB A) B0 B10 B25 700 1200 700 1200 700 1200 84 94.6 85.6 92.2 86 93.6 85 91 86.3 94.8 85.8 93.1 80 95.9 84.6 95.3 88.2 92 81.5 92.7 85.8 92.9 87.4 95.6 83.9 91.8 86.9 92.8 86 94.5 82.88 93.2 85.84 93.6 86.68 93.76

700 85.3 88.8 85.4 86.9 90.2 87.3

B50 1200 89.5 91.5 96.5 96 94 93.5

700 90.4 92.2 90.9 91.3 87.5 90.5

B50 1200 96 93.9 96.6 95.5 95 95.4

700 88.9 89.6 88 90.5 87.5 88.9

B50 1200 92.7 91.6 94.5 93 93.3 93.02

29 Lampiran 3 Data displacement getaran motor diesel (mm)


Displacement Getaran di Kepala Silinder (getaran katup) B0 B10 B25 B50 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 0.452 0.285 0.644 0.654 0.491 0.408 0.329 0.501 0.267 0.885 0.414 0.849 0.885 0.295 0.382 0.676 0.592 0.885 0.639 0.475 0.664 0.266 0.305 0.568 0.352 0.853 0.499 0.331 0.562 0.273 0.126 0.462 0.443 0.371 0.462 0.574 0.419 0.571 0.45 0.48 0.421 0.656 0.532 0.577 0.604 0.363 0.318 0.537


Displacement Getaran di Dinding Silinder (getaran torak silinder) B0 B10 B25 B50 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 0.885 0.195 0.733 0.307 0.265 0.303 0.611 0.729 0.776 0.504 0.281 0.363 0.507 0.277 0.281 0.116 0.662 0.573 0.514 0.248 0.483 0.839 0.175 0.427 0.239 0.378 0.228 0.143 0.65 0.35 0.552 0.795 0.386 0.366 0.168 0.464 0.315 0.448 0.885 0.808 0.590 0.403 0.385 0.305 0.444 0.443 0.501 0.575

Displacement Getaran di Sistem Poros Engkol (getaran bantalan jurnal) B0 B10 B25 B50 rpm 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 1 0.156 0.68 0.179 0.414 0.424 0.511 0.451 0.457 2 0.612 0.655 0.365 0.483 0.518 0.743 0.66 0.624 3 0.449 0.555 0.315 0.411 0.202 0.817 0.719 0.432 4 0.24 0.849 0.206 0.267 0.527 0.396 0.451 0.407 5 0.416 0.728 0.256 0.347 0.784 0.482 0.433 0.783 rataan 0.375 0.693 0.264 0.384 0.491 0.590 0.543 0.541

30


Displacement Getaran di Lantai (getaran tempat pengukuran) B0 B10 B25 B50 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 0.11 0.278 0.251 0.195 0.428 0.259 0.268 0.196 0.243 0.31 0.175 0.152 0.168 0.297 0.124 0.103 0.271 0.388 0.291 0.18 0.201 0.192 0.318 0.396 0.12 0.195 0.255 0.294 0.417 0.449 0.199 0.276 0.555 0.138 0.329 0.42 0.2 0.266 0.352 0.189 0.260 0.262 0.260 0.248 0.283 0.293 0.252 0.232


Displacement Getaran di Muffler (getaran gas buang) B0 B10 B25 B50 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 0.307 0.885 0.692 0.885 0.347 0.72 0.551 0.38 0.534 0.826 0.463 0.626 0.545 0.41 0.421 0.584 0.312 0.788 0.186 0.221 0.487 0.351 0.459 0.885 0.443 0.885 0.281 0.493 0.698 0.462 0.717 0.48 0.743 0.802 0.307 0.328 0.307 0.297 0.381 0.709 0.468 0.837 0.386 0.511 0.477 0.448 0.506 0.608

31 Lampiran 4 Data percepatan getaran motor diesel (m/s2)


Percepatan Getaran di Kepala Silinder (getaran katup) B0 B10 B25 B50 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 5.6 12.6 4.8 17.7 7.1 18.8 4.6 16.9 3.2 13 8.5 11.5 8.4 17.1 8.1 16.1 3.6 18.2 6.3 16.1 9.5 12.6 6.6 11.3 6.9 14.1 5.5 19.4 6.2 9.2 11.7 16 3.9 16.9 6.7 17.2 10.5 16.5 10 25 4.64 14.96 6.36 16.38 8.34 14.84 8.20 17.06


Percepatan Getaran di Dinding Silinder (getaran torak silinder) B0 B10 B25 B50 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 4.3 7.7 4.2 8 4.4 14.7 4.9 9.3 4.6 7.8 4.9 7.2 4.7 8.1 7.9 10 4.4 8.2 5.9 6.6 5.4 8.3 9.2 11.3 5.3 7.9 5.1 6.7 4.9 7.9 6 9.9 6.2 9 3.9 9.4 6.3 8.9 8 10.7 4.96 8.12 4.80 7.58 5.14 9.58 7.20 10.24

Percepatan Getaran di Sistem Poros Engkol (getaran bantalan jurnal) B0 B10 B25 B50 rpm 700 1200 700 1200 700 1200 700 1200 1 4.8 40.8 9.8 40.5 13.1 13.3 9.8 18.2 2 5.5 16.6 18.9 18.2 19.6 23.3 23.5 24 3 8.2 12 17.2 30.6 15.4 24.8 13.4 26.7 4 5.4 15.5 20.2 26 12.3 17.2 14.5 12 5 3.2 26.6 17.8 10.9 11.8 15.3 8.4 25.6 rataan 5.42 22.30 16.78 25.24 14.44 18.78 13.92 21.30

32



700 1.1 0.8 1.7 1 0.6 1.04

Percepatan Getaran di Lantai (tempat pengukuran) B0 B10 B25 B50 1200 700 1200 700 1200 700 1200 3.6 0.7 2.6 3.4 0.7 2.2 1.2 4.2 0.1 2 2.2 1.6 1.9 1.8 2.1 1.7 1.2 2.4 0.5 2.3 1.6 3.9 2.6 1.2 2.5 1.8 0.5 2 2.5 0.7 0.9 1.8 2 1.2 3.2 3.26 1.16 1.58 2.46 1.32 1.62 1.96

700 7.4 8 18.7 3.5 7.4 9.00

Percepatan Getaran di Muffler (getaran gas buang) B0 B10 B25 1200 700 1200 700 1200 16.8 6.5 12 7.2 9 25.1 8.5 27.1 22.2 17.1 32.2 16.6 14 12.4 23.6 11.7 9 24 9.6 28 24.7 6.6 12.2 4 13.2 22.10 9.44 17.86 11.08 18.18

B50 700 8.8 13.1 21.5 10.4 19.6 14.68

1200 12.3 26.6 28.9 20.8 15.9 20.90

33 Lampiran 5 Data spesifikasi motor diesel Nama Daya Kerja Daya Maksimum rpm Maksimum Volume Langkah Jumlah Silinder Posisi Silinder Mesin Diesel Jumlah Ring Piston Tipe Injeksi Sistem Pendingin Bobot Mesin Diesel Diameter Silinder Bobot Traktor Panjang Langkah Volume Pembakaran Rasio Kompresi

: Motor Diesel Yanmar TF85MLY - di : 7.5 DK : 8.5 DK : 2200 rpm : 493 cc : 1 buah : Horizontal : 4 tak :3 : Pompa Plunyer : Air Radiator : 92 kg : 8.5 cm : 277 kg : 8.7 cm : 29 cc : 18

34

RIWAYAT HIDUP Kun Wiwoho lahir di Semarang, 20 Juli 1994 merupakan anak pertama dari ayah Heru dan ibu Sri Wahyuni. Pendidikan formal dimulai pada tahun 1999 di SD Negeri Karang Tengah 1 Tangerang, tahun 2005 di SMP Negeri 219 Jakarta Barat, tahun 2008 di SMA Negeri 101 Jakarta Barat, dan tahun 2010 di Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, penulis masuk IPB melalui jalur Seleksi USMI. Selama aktif sebagai mahasiswa penulis mengikuti kegiatan UKM futsal, UKM Sepakbola, dan MAX. Penulis melaksanakan praktik lapangan di PT. Amcor Flexibles Indonesia, Tangerang, Banten dengan judul laporan Mempelajari Proses Pembuatan Plastik Kemasan untuk Makanan dan Minuman pada tahun 2013.

35

36

37

.

38

39

40

41

42

43

44

45

46

ANALISIS GETARAN DAN KEBISINGAN MOTOR DIESEL YANMAR TF85MLY- di PADA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR BIODIESEL SAWIT KUN WIWOHO

Recommend Documents