BAB II KAJIAN PUSTAKA

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori Dan Penelitian yang Relevan 1. Kajian Teori a.

Sepeda Motor Honda Supra-X 125D Tahun 2007 Sepeda motor honda Supra-X 125D merupakan sepeda motor 4 langkah produk dari PT Astra Honda Motor yang mana menggunakan bahan bakar bensin. Motor 4 langkah adalah motor yang dalam satu siklus kerjanya memerlukan dua kali putaran poros engkol dan empat kali gerakan torak. Sepeda motor ini menggunakan silinder tunggal dengan kapasitas mesin atau volume langkah 124,8 cc. Daya maksimum yang dihasilkan yakni 9,3 PS/ 7500 RPM dan menggunakan karburator pada sistem bahan bakarnya (Honda Ramayana, 2014).

b. Motor Bakar Motor bakar merupakan suatu pesawat yang digunakan untuk merubah energi kimia bahan bakar untuk melakukan kerja mekanik. Energi kimia tersebut diubah terlebih dahulu menjadi energi panas (thermal) sebelum digunakan untuk kerja mekanik. Motor bakar dibagi menjadi dua yakni motor pembakaran dalam dan motor pembakaran luar (Daryanto, 2013). 1) Motor pembakaran dalam Motor pembakaran dalam yaitu motor yang proses pembakaran bahan bakar terjadi di dalam motor, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya: turbin gas, motor bakar torak dan mesin diesel. 2) Motor pembakaran luar Motor pembakaran luar yaitu motor yang proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar motor, sehingga untuk melaksanakan commit to user pembakaran digunakan mekanisme tersendiri. Panas dari hasil

7

8 digilib.uns.ac.id


pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi melalui media penghantar, kemudian diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya mesin uap dan turbin uap. c.

Motor Bensin 4 Langkah Motor bensin 4 langkah adalah sebuah motor yang dalam 1 kali proses kerja membutuhkan 4 kali langkah torak dan 2 kali putaran poros engkol. Adapun langkah kerjanya sebagai berikut : 1) Langkah Hisap Pada langkah hisap, torak bergerak ke bawah dimulai dari TMA sampai ke TMB. Torak yang bergerak dari TMA ke TMB mengakibatkan terjadi kehampaan (vacuum) di dalam silinder. Selama langkah torak ini katup hisap akan membuka dan katub buang menutup. Dengan demikian campuran udara dan bensin dihisap ke dalam silinder. 2) Langkah Kompresi Dalam langkah ini campuran udara dan bensin yang di dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA, kedua katup hisap dan katup buang akan menutup. Selama gerakan ini tekanan serta suhu campuranantar udara dan bahan bakar menjadi naik. Akibatnya campuran udara dan bahan bakar akan mudah terbakar. Sampai langkah ini poros engkol berputar satu kali. 3) Langkah Usaha Pada

langkah

usaha,

mesin

menghasilkan

tenaga

untuk

menggerakkan kendaraan. Sesaat sebelum torak mencapai TMA pada langkah kompresi, busi memercikkan loncatan api pada campuran udara dan bahan bakar yang telah dikompresi. Dengan terjadinya

pembakaran

ini,

dihasilkan

tekanan

yang

dapat

mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin (engine power). Selama langkah usaha ini katup hisap dan buang masih tertutup, torak telah melakukan tiga langkah dan poros commit to user berputar satu setengah putaran.

9 digilib.uns.ac.id


4) Langkah Buang Ketika torak berada di dekat TMB, katub buang terbuka dan katup hisap tertutup. Torak bergerak ke atas dan mendorong gas sisa pembakaran ke luar silinder melalui katup buang dan saluran pembuangan. Motor telah melakukan 4 langkah penuh yaitu hisap, kompresi, usaha dan buang. Poros engkol berputar 2 putaran penuh dan menghasilkan satu tenaga. Setelah langkah buang selesai, katup hisap dibuka dan katup buang ditutup. Torak akan bergerak lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu langkah hisap. d. Karburator Karburator merupakan sebuah alat yang digunakan sebagai tempat bercampurnya udara dan bahan bakar dengan perbandingan tertentu. Sepeda motor saat ini masih banyak yang menggunakan karburator. Hal ini dikarenakan penggunaan sistem injeksi belum sepenuhnya diterapkan pada sepeda motor. Fungsi karburator menurut Jama, J (2008) adalah sebagai berikut : 1) Mengatur perbandingan jumlah campuran bahan bakar dan udara. 2) Mengubah campuran bahan bakar dan udara menjadi kabut. 3) Menambah dan mengurangi perbandingan jumlah bahan bakar dan udara sesuai dengan kecepatan dan beban mesin yang berubah- ubah. Prinsip kerja karburator sama dengan prinsip kerja pada semprotan serangga, yakni ketika udara ditekan, maka cairan yang berada dalam tabung akan terhisap bersama dengan udara terkaburasi (tercampur) dan keluar berupa gas (Bugis, 2009). e.

Intake Manifold Intake manifold adalah satu komponen mesin yang mempunyai fungsi sebagai saluran pemasukan campuran bahan bakar dengan udara yang sudah berubah menjadi gas. Pada sepeda motor intake manifold commit to user lubang tunggal. terdiri dari sebuah pipa yang mempunyai

10 digilib.uns.ac.id


Gambar 2.1. Intake manifold Honda Supra-X 125D tahun 2007 (Sumber : Dokumen Pribadi, 2014) Ada dua saluran di kanan dan kiri intake manifold, yaitu : 1) Keran bensin vakum Sistem kerja keran bensin vakum berbeda dengan cara kerja keran manual. Cara kerja keran bensin vakum berdasarkan prinsip kevakuman di intake manifold. Oleh karena itu, pada keran bensin vakum ada selang yang menuju ke intake manifold. Pada keran bensin vakum terdapat dua selang berbeda. Satu selang besar menghubungkan keran dengan karburator. Sedangkan selang yang lebih kecil terhubung langsung dengan intake manifold. Selang kecil dari intake manifold inilah yang berfungsi melakukan hisapan pada keran. Karena adanya hisapan, pegas dan diafragma atau membran mulai terbuka. Akibatnya, bensin yang ada di tangki bahan bakar akan mengalir langsung ke selang bahan bakar. 2) SASS (Secondary Air Supply System) Pada semua motor baru pasti sudah dilengkapi dengan SASS (Secondary Air Supply System). Fungsinya untuk mengurangi kepekatan atau polusi gas buang. commit to user



SASS (Secondary Air Supply System) sendiri adalah sebutan pada Honda, di Yamaha saluran ini bernama AIS (Air Induction System), di Suzuki saluran ini bernama PAIR (Pulsed Secondary Air Injection System), sedangkan di Kawasaki saluran ini bernama HSAS (Highperformance Secondary Air System). Dari semua nama itu sebenarnya fungsi dan cara kerjanya sama, yaitu menginjeksikan udara ke lubang exhaust, sehingga polutan gas buang menjadi berkurang. Komponen utama SASS (Secondary Air Supply System) adalah rumah SASS yang berbentuk seperti keong. Rumah SASS ini sebenarnya hanya sebagai katup buka tutup. Di rumah SASS ini terdapat tiga selang. Dua selang besar berdiameter 10 mm dan satu selang kecil berdiameter 5 mm. Dua selang besar tadi beda tujuan, ada yang menuju filter udara dan ada yang menuju pipa di kepala silinder. Sedangkan selang yang kecil menuju ke intake manifold. Cara kerjanya yaitu ketika motor dihidupkan, akan terjadi kevakuman di intake manifold. Lalu kevakuman itu diteruskan melalui selang kecil menuju rumah SASS. Katup SASS akan terbuka dan membuat udara dari box filter terhisap akibat kevakuman dari lubang buang. Sehingga udara dari box filter akan bercampur dengan gas buang yang menyebabkan kepekatan gas buang menjadi berkurang. f. Perbandingan Udara dan Bahan Bakar (Air Fuel Ratio) Perbandingan udara dan bahan bakar penting dalam proses pembakaran. Hal ini dapat dikaitkan dengan pendapat yang menyatakan, “(air fuel ratio) adalah faktor yang mempengaruhi kesempurnaan proses pembakaran di dalam ruang bakar” (Bugis, 2009 : 5 ). Proses pembakaran pada mesin menghendaki campuran bahan bakar dan udara dalam perbandingan yang berbeda – beda. Tergantung pada faktor yang mempengaruhi seperti temperatur, kecepatan mesin, commit to user beban dan kondisi lainnya.



Tabel 2.1. Air Fuel Ratio (AFR) Sesuai Kondisi Kerja Mesin Kondisi Kerja Mesin Start Stationer Kecepatan rendah Pemakaian sedang ( Pemakaian beban berat Sumber : Suratman, 2003 : 31)

Perbandingan Udara dan Bahan Bakar 1-3 : 1 8-10 : 1 12-14 : 1 15-16 : 1 12-14 : 1

Campuran bahan bakar dan udara yang masuk pada ruang bakar harus sesuai dengan kebutuhan mesin. Campuran udara-bahan bakar tersebut tidak boleh terlalu banyak atau disebut dengan campuran gemuk. AFR gemuk adalah campuran bahan bakar-udara dimana jumlah berat bahan bakar lebih banyak dari pada bahan bakar pada kondisi ideal. Campuran udara-bahan bakar juga tidak boleh terlalu sedikit atau campuran kurus. AFR kurus adalah campuran bahan bakar-udara dimana jumlah berat bahan bakar kurang dari jumlah berat bahan bakar pada kondisi ideal. AFR terlalu gemuk dan terlalu kurus akan berdampak kurang baik. AFR ideal akan menghasilkan pembakaran yang sempurna sehingga didapatkan konsumsi bahan bakar yang irit, tenaga mesin maksimal, suhu mesin tetap terjaga, dan emisi gas buang yang baik. Pada umumnya perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan berdasarkan perbandingan berat udara dan bahan bakar. Menurut Bugis (2009) berpendapat, “perbandingan udara dan bahan bakar yang sempurna atau air fuel ratio (AFR) adalah 14,7 : 1, yaitu 14,7 udara berbanding 1 bensin” (hlm. 6 ). Kondisi AFR yang telah dijelaskan di atas sangat berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar maupun tenaga mesin yang akan dihasilkan oleh motor. Pengaruh kondisi AFR tersebut dapat dilihat pada gambar 2.2. commit to user



g.

Gambar 2.2. Pengaruh AFR terhadap Konsumsi Bahan Bakar dan Tenaga Mesin (Sumber : As’adi, 2011 : 1) Proses Pembakaran Pembakaran diawali dengan loncatan api busi pada akhir langkah kompresi. Temperatur pembakaran yang paling efisien berkisar antara 82˚ C sampai 99˚ C (Sugeng. Andun. Dan Djoko Sumaryanto, 2005 : 3). Semakin sempurna pembakaran, jumlah CO dan HC semakin sedikit. Pada pembakaran yang tidak sempurna sejumlah bahan bakar (unsur – unsur H dan C) terbuang ke udara. Selain menibulkan polusi gas ini juga berbahaya dan tergolong sebagai racun. Proses pembakaran motor bakar dapat dibedakan menjadi : 1) Pembakaran Sempurna Proses pembakaran dapat dikatakan sempurna apabila semua unsur, C, H, S yang terkandung dalam bahan bakar bereaksi membentuk CO2, H2O, SO2. Syarat terjadinya proses pembakaran yang sempurna yaitu: a) Kuantitas udara (oksigen) yang bercampur dengan bahan bakar cukup b) Oksigen dan bahan bakar tercampur dengan sempurna commit to user



c) Campuran bahan bakar-udara terjaga di atas temperatur pengapiannya d) Volume ruang bakar yang memadai sehingga memberikan waktu yang cukup bagi bahan bakar – udara untuk terbakar sempurna 2) Pembakaran Tidak Sempurna Pembakaran tidak sempurna terjadi karena ada sebagian komponen pembakaran yang tidak dapat bereaksi dengan sepurna atau terbakar habis. Ada 2 macam pembakaran tidak sempurna, yaitu : a) Pembakaran Awal (Pre – Ignition) Sesuai dengan namanya pembakaran awal adalah pembakaran yang terjadi sebelum waktunya, yaitu pembakaran dimana bahan bakar terbakar dengan sendirinya sebagai akibat tekanan dan suhu yang cukup tinggi sebelum terjadinya percikan api dari busi. b) Knocking Knocking adalah peristiwa pada pembakaran normal dimana api menyebar ke seluruh bagian ruang bakar dengan kecepatan konstan dan busi sebagai pusat penyebaran. Dalam hal ini gas baru yang belum terbakar akan terdesak oleh gas yang telah terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik. Jika pada saat ini gas tersebut terbakar, maka dengan sendirinya akan timbul ledakan (detonasi) yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan (knocking). h. Bahan Bakar Bensin didapatkan dari hasil penyulingan minyak tanah yang kotor dengan berat jenis 0,68 sampai 0,72 menguap seluruhnya antara 0° dan 120°C. Bensin untuk motor merupakan campuran dari hasil hasil penyulingan yang ringan dan yang paling berat jenis ± 0,73 dan titik didih terakhir dari ± 190°. commit to user



Nilai oktan (octane number) atau tingkatan dari bahan bakar adalah mengukur bahan bakar bensin terhadap anti-knock characteristic. Bensin dengan nilai oktan tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking dibanding dengan nilai oktan yang rendah. Sifat yang dimiliki bensin sebagai berikut: 1) Mudah menguap pada temperatur normal 2) Tidak berwarna tembus pandang dan berbau 3) Mempunyai titik nyala rendah (-10˚ sampai -15˚) 4) Mempunyai berat jenis yang rendah (0,60 sampai 0,78) 5) Menghasilkan jumlah panas yang besar (9,500 sampai dengan 10,500 kcal/kg) 6) Sedikit meninggalkan karbon setelah dibakar (New Step 1, 1994: 141) Bensin harus memenuhi beberapa syarat untuk memberikan hasil yang optimal dan kerja mesin yang lembut. Syarat-syarat tersebut adalah : 1) Volatilitas Bahan Bakar Volatilitas didefinisikan sebagai kecenderungan cairan bahan bakar untuk menguap (Ardiansyah, 2011). Campuran bahan bakar-udara yang masuk dalam silinder sebelum proses pembakaran diusahakan sudah dalam keadaan campuran uap bahan bakar-udara, sehingga memudahkan proses pembakaran. 2) Angka Oktan Angka oktan adalah suatu ukuran untuk mengidentifikasi karakteristik bensin dan mewakili karakteristik bahan bakar antingelitik (anti-knocking). Bensin dengan nilai oktan tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking dibanding dengan nilai oktan yang rendah. Dengan berkurangnya intensitas untuk berdenotasi, maka campuran bahan bakar dan udara yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih baik dan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat. commit to user



Bensin yang cenderung kearah sifat normal heptana disebut bensin dengan nilai oktan rendah karena mudah berdenotasi. Bahan bakar yang lebih cenderung kearah sifat iso-oktana dikatakan bensin dengan nilai oktan tinggi atau lebih sukar berdenotasi. Nilai oktan yang harus dimiliki oleh bahan bakar ditampilkan dalam tabel 2.2. Tabel 2.2. Nilai Oktan Gasolin Indonesia Jenis Angka Oktan Minimum 1 Premium 88 88 RON 2 Pertamax 94 RON 3 Pertamax Plus 95 RON 4 Bensol 98 RON (Sumber: Ardiansyah, 2011 : 1)

Brown gas memiliki nilai oktan lebih tinggi dari pada bahan bakar pada Tabel 2.1 yaitu sekitar 130 (Sudirman, 2008: 14). Semakin tinggi nilai oktan suatu bahan bakar, daya ledak yang dihasilkan akan lebih dahsyat. Efek ledakan tersebut membuat tenaga mesin akan meningkat dan konsumsi bahan bakar menjadi lebih irit. 3) Kestabilan Kimia dan Kebersihan Bahan Bakar Kestabilan kimia bahan bakar sangat penting, karena berkaitan

dengan

kebersihan

bahan

bakar

yang

selanjutnya

berpengaruh terhadap sistem pembakaran dan sistem saluran. Bahan bakar sering menjadi polimer yang berupa endapan-endapan gum (getah) pada suhu tinggi. Endapan getah ini berpengaruh kurang baik terhadap sistem bahan bakar, misalnya pada katup-katup dan saluran bahan bakar. i.

Nilai Kalori Bahan Bakar Nilai kalori adalah suatu angka yang menyatakan jumlah panas atau kalori yang dihasilkan dari proses pembakaran sejumlah tertentu bahan bakar dengan udara / oksigen. commit to user



Nilai kalori bahan bakar minyak umumnya antara 18.300 BTU / lb ~ 19.800 BTU / lb. Berikut beberapa nilai kalori untuk bahan bakar :

j.

1)

Solar = 9.240 kkal/liter

2)

RCO = 10.400 kkal

3)

LPG = 11.220 kkal/m3

4)

Natural gas = 9.424 kkal/m3

5)

Fuel oil = 9.766 kkal/m3

6)

Batu bara = 4.800 kkal/kg

Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi bahan bakar merupakan parameter yang biasa digunakan pada sistem motor pembakaran dalam untuk menggambarkan pemakaian bahan bakar (As’adi, 2011 : 5). Menurut Saputra (2013 : 13), nilai konsumsi bahan bakar adalah jumlah konsumsi bahan bakar per satuan waktu (ml/menit). Nilai konsumsi bahan bakar yang rendah berarti pemakaian bahan bakar yang lebih irit, maka dari itu nilai konsumsi bahan bakar yang rendah sangat dibutuhkan untuk mencapai efisiensi bahan bakar. Fuel Consumption (FC) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : FC =

Dimana :

Ǵ

FC = Konsumsi bahan bakar (ml/menit) V

= Volume (ml)

t

= Waktu (menit)

commit to user



Menurut Kusumaningrum (2013) ada beberapa hal yang mempengaruhi besarnya konsumsi bahan bakar antara lain : 1) Sistem bahan bakar rusak (bensin bocor, permukaan bensin di karburator terlalu tinggi, saringan udara kotor dan penyetelan kecapatan rendah tidak baik) 2) Sistem pengapian rusak (waktu penyalaan tidak tepat, busi meletup secara salah, titik kontak pemutus arus rusak) 3) Tekanan kompresi mesin rendah 4) Sistem penggerak katup salah 5) Pipa saluran gas buang tersumbat 6) Kopling selip 7) Rem menahan 8) Penggunaan sepeda motor tidak benar, misalnya perpindahan persneling yang kurang halus Konsumsi bahan bakar adalah banyaknya bahan bakar yang dipakai selama proses pembakaran berlangsung. Secara umum, faktor yang mempengaruhi konsumsi bahan bakar adalah kecepatan. Kecepatan yang semakin meningkat maka tingkat konsumsi bahan bakar akan semakin besar.

Gambar 2.3. Grafik Kecepatan dan Konsumsi Bahan Bakar (Sumber: Arends & Berenschot, 1980: 28)

commit to user



Berdasarkan gambar 2.3. di atas dapat diambil kesimpulan bahwa kecepatan yang tingkat konsumsi bahan bakarnya paling rendah atau irit adalah antara kecepatan 40 km/h sampai 60 km/h. Itulah yang menjadi dasar dari peneliti dalam menentukan kecepatan sepeda motor dalam melakukan pengujiannya. Ada dua cara untuk menunjukkan pemakaian bahan bakar, diantaranya adalah dengan cara memberitahukan bahwa sebuah kendaraan memakai bensin 1 liter untuk 12 km. Cara lainnya adalah dengan pemberitahuan berapa banyak penggunaan bensin dalam liter untuk jarak sejauh 100 km. Motor yang tidak terpasang pada kendaraan yang berjalan, maka pemakaian bahan bakarnya ditetapkan dalam kg tiap kilo watt jam. Inilah yang disebut dengan pemakaian bahan bakar spesifik dan juga untuk motor mobil digunakan cara pemakaian bahan bakar seperti ini untuk mengadakan perbandingan “penghematan” dari motor sejenis dan untuk menentukan frekuensi putar yang paling efektif. (Arends & Berenschot, 1980: 27) Pada penelitian Kusumaningrum (2013), pengukuran konsumsi bahan bakar dilakukan dengan uji jalan yang menempuh jarak 8 km dengan kecepatan 80 km/jam. Pengujian konsumsi bahan bakar dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengujian pada kondisi idle dan dengan uji jalan. Untuk melakukan uji jalan harus memenuhi beberapa syarat. Diantaranya kondisi jalan dan cuaca jalan harus kering, permukaan jalan boleh mengandung sedikit kelembaban, tidak ada lapisan air di area jalan, panjang jalur uji harus minimal 2 km boleh sirkuit tertutup atau lintasan lurus (pengujian dilakukan pada kedua arah), lintasan uji harus memungkinkan untuk menjaga kecepatan konstan, permukaan jalan dalam keadaan baik, dan kemiringannya tidak melebihi 2o antara dua titik manapun yang berjarak 2 m (SNI Pengukuran Konsumsi Bahan Bakar Kendaraan Bermotor Kategori M1 dan N1, 2010). commit to user



Pada penelitian ini pengukuran konsumsi bahan bakar dilakukan dengan uji jalan yang menempuh jarak 8 km dengan kecepatan 60 km/jam. Jarak tempuh 8 km dipilih karena menurut SNI Pengukuran Konsumsi Bahan Bakar Kendaraan Bermotor Kategori M1 dan N1 jarak minimal melakukan pengujian konsumsi bahan bakar adalah 2 km. Kecepatan 60 km/jam dipilih karena menurut Arends & Berenschot (1980), konsumsi bahan bakar minimal didapat pada kecepatan 40 km/jam – 60 km/jam. k. Elektroliser Elektroliser merupakan alat yang digunakan untuk menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen. Dalam elektroliser, air (˒ o ) dipecah menjadi gas HHO atau yang lebih dikenal dengan brown gas. Elektroliser

menghasilkan hidrogen dengan cara mengalirkan arus listrik pada media air yang mengandung larutan elektrolit. Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia (Sudirman 2008:7). Proses penguraian unsur – unsur pembentuk air disebut sebagai elektrolisis air.

commit to user



Menurut Putero, S.H, Kusnanto, Yusriyani (2008) faktor – faktor yang mempengaruhi proses elektrolisis antara lain :

l.

1) Kerapatan arus listrik Kenaikan kerapatan arus akan mempercepat ion bermuatan membentuk flok. Jumlah arus listrik yang mengalir berbanding lurus dengan bahan yang dihasilkan selama proses. 2) Waktu Menurut hukum Faraday, jumlah muatan yang mengalir selama proses elektrolisis sebanding dengan jumlah waktu kontak yang digunakan. 3) Tegangan Karena arus yang menghasilkan perubahan kimia mengalir melalui medium (logam atau elekrolit) disebabkan adanya beda potensial, karena tahanan listrik pada medium lebih besar dari logam, maka yang perlu diperhatikan adalah mediumnya dan batas antar logam dengan medium. 4) Kadar keasaman (pH) Karena pada proses ini terjadi proses elektrolisis air yang menghasilkan gas hidrogen dan ion hidroksida, dengan semakin lama waktu kontak yang digunakan, maka semakin cepat juga pembentukan gas hidrogen dan ion hidroksida, apabila ion hidroksida yang dihasilkan lebih banyak maka akan menaikkan pH dalam larutan. pH larutan juga mempengaruhi kondisi spesies pada larutan dan kelarutan dari produk yang dibentuk. pH larutan mempengaruhi keseluruhan efisiensi dan efektifitas dari elektrolisis. 5) Ketebalan plat Semakin tebal plat elektroda yang digunakan, daya tarik elektrostatiknya dalam mereduksi dan mengoksidasi ion logam dalam larutan akan semakin besar. 6) Jarak antar elektroda Besarnya jarak antar elektroda mempengaruhi besarnya hambatan elektrolit, semakin besar jaraknya semakin besar hambatannya, sehingga semakin kecil arus yang mengalir. Komponen Elektroliser Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO adalah tabung elektroliser, elektroda, larutan elektrolit dan water trap ( Sudirman, 2008). 1) Tabung elektroliser Tabung elektroliser merupakan menampung

alat

yang digunakan

untuk

larutan elektrolit juga sebagai tempat untuk commit to user menghasilkan gas HHO. Tabung elektroliser yang digunakan



biasanya terbuat dari bahan kaca atau plastik yang tahan panas. Bahan ini digunakan dengan alasan karena proses elektrolisis yang menghasilkan gas HHO ini juga menghasilkan panas. Tabung yang digunakan dapat berupa toples bekas makanan atau minuman.

Gambar 2.4. Tabung Elektroliser. (Sumber: Dokumen Pribadi, 2014)

2) Elektroda Gas HHO yang dihasilkan dalam proses elektrolisis ini akan terjadi karena adanya arus listrik yang melewati elektroda. Elektroda ini pula yang akan menguraikan unsur - unsur air. Elektroda terdiri dari kutub katoda (-) dan kutub anoda (+) dimasukkan dalam larutan elektrolit. Elektroda yang digunakan pada penelitian ini adalah kawat tembaga. Pemilihan elektroda kawat tembaga ini didasari karena daya hantar/ konduktivitas listriknya lebih tinggi setelah perak jika dibandingkan dengan logam yang lainnya. Selain itu kawat tembaga lebih mudah dijumpai atau di dapat di toko bangunan. Berikut adalah tabel 2.2 merupakan konduktivitas listrik dari masing masing logam.

commit to user



Tabel 2.3. Konduktivitas Kamar Logam Perak Tembaga Emas Alumunium Kuningan Besi

Listrik Berbagai Logam pada Suhu

Konduktivitas listrik (ohmmeter) 6,8 x 107 6, 0 x 107 4,3 x 107 3,8 x 107 1,6 x 107 1,0 x 107

Adapun sifat- sifat dari tembaga menurut Indrawan (2012), adalah sebagai berikut : a) Logam berwarna kemerah-merahan dan berkilauan b) Dapat ditempa, dibengkokan dan merupakan penghantar panas dan listrik yang baik kedua setelah perak c) Titik leleh : 1.083˚C, titik didih : 2.301˚C d) Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3 (Jim Clark, 2007). Tembaga sebagai bahan konduktor berfungsi untuk menghantarkan arus listrik. Menurut hukum Ohm nilai tegangan dan kerapatan arus dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Tegangan dalam suatu konduktor dirumuskan : V=I.R Dimana

V = tegangan (volt) I = arus (ampere) R = hambatan (ohm)

Rapat arus listrik dalam suatu konduktor dirumuskan : J= Dimana

J = rapat arus (Ö

)

I = arus (ampere) A = luas penampang ( m2 ) dari rumus diatas dapat dinyatakan bahwa rapat arus dan tegangan userpenampang. Mengacu pada teori berbanding terbalik commit dengantoluas



diatas maka pada penelitian ini akan menggunanakan variasi diameter kawat tembaga yakni sebesar 1,5 mm, 2,5 mm, dan 4,0 mm. Variasi ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Honda Supra-X 125D tahun 2007 kaitannya sebagai penghantar arus listrik dalam tabung elektroliser untuk menghasilkan gas HHO. 3) Elektrolit Elektrolit terdiri dari air murni dan katalisator. Elektrolit digunakan untuk menghasilkan gas HHO pada proses elektrolisis. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Sudirman ( 2008:11), komposisi yang paling ideal antara air murni dengan katalisator adalah 1,5 sendok teh atau sekitar 12 gram berbanding dengan 0,9-1 liter air. Komposisi tersebut hasilnya cukup baik, terlihat dari produksi brown gas dan temperatur tabung elektroliser yang cukup, yaitu 50 oC sampai dengan 70 oC. 4) Katalis Menurut Rufiati (2011 : 11), katalis adalah suatu zat yang dapat meningkatkan laju reaksi dan setelah reaksi selesai,

terbentuk

kembali dalam kondisi tetap. Katalis ikut terlibat dalam reaksi, memberikan mekanisme baru dengan energi pengaktifan yang lebih rendah dibanding reaksi tanpa katalis. a) Kalium Hidroksida (KOH) KOH merupakan senyawa basa, jika dilarutkan kedalam air maka akan membentuk larutan KOH. KOH tersebut akan menjadi katalisator yang berfungsi untuk mempermudah pemutusan ikatan gas hidrogen dan oksigen dalam air. Semakin besar kosentrasi larutan KOH ketika dielektrolisis, diduga semakin besar pula peluang untuk menghasilkan gas hidrogen dan oksigen dalam jumlah yang banyak. Begitu pula pengaruh arus yang di berikan oleh sumber tenaga. Semakin besar arus to user banyak gelembung-gelembung yang diberikan commit maka semakin



yang muncul dari permukaan katoda. Gelembung-gelembung tersebut merupakan proses pemutusan ikatan antara H2 dan O2 didalam senyawa air sehingga H2 dan O2 semakin banyak.

Gambar 2.5. KOH (Sumber : Dokumen Pribadi, 2014) Nilai pH dalam 1 liter aquades yang dicampur dengan 12 gram KOH adalah : 1 liter aquades, 12 gr KOH, Mr=56 ƯOH

®

fo˒ H

±O

o˒

o˒

âƼǴ

˒ 14

→ f

.®

À ƯOH H

log o˒

Keterangan :

o˒

H

1 âƼǴ

1 . 0,2 ®

o˒ 14

log 10

2

12

0,2 ® 2

Mb : Molaritas Basa X : Jumlah OH- dalam rumus kimia b) Natrium Sulfat (Na2SO4) Natrium sulfat adalah hasil garam natrium dari asam sulfur. Dalam bentuk anhidratnya, senyawa ini berbentuk padatan kristal putih dengan rumus kimia Na2SO4. Sedangkan bentuk dekahidratnya mempunyai rumus kimia Na2SO4∙10H2O yang commit to user dikenal dengan nama garam Glauber atau sel mirabilis.



Gambar 2.6. Na2SO4 (Sumber : Dokumen Pribadi, 2014) Nilai pH dalam 1 liter aquades yang dicampur dengan 12 gram Na2SO4 adalah : 1 liter aquades, 12 gr Na2SO4 , Mr=142 ®

ƯOH

±O

oH

À ƯOH

âƼǴ

→ 2

H

1 âƼǴ

À

o

H

0,08 ®

Garam yang terbentuk dari asam kuat dengan basa kuat bersifat netral sehingga nilai pH=7. Na2SO4

Na+ berasal dari NaOH o

berasal dari ˒

o

Kation Na+ tidak terhidrolisis karena berasal dari basa kuat NaOH. Anion kuat ˒

o

tidak terhidrolisis karena berasal dari asam

o. Karena kation dan anion tidak terhidrolisis, maka

Na2SO4 termasuk garam yang tidak terhidrolisis. Sifat larutannya adalah netral dengan pH=7.

Dalam penelitian ini katalis yang digunakan adalah Kalium Hidroksida (KOH) dan Natrium Sulfat (Na2SO4)

commit to user



Katalis tersebut masing- masing akan dicampurkan dengan air murni untuk mengetahui perbedaan gas HHO yang dihasilkan dan bagaimana pengaruhnya terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Honda Supra X 125D tahun 2007. m. Lilitan Elektroda Pada penelitian ini menggunakan kawat tembaga sebagai elektroda yang dililitkan pada bahan akrilik. Akrilik selain berfungsi sebagai dudukan atau tempat melilitkan elektroda juga sebagai bahan isolator. Elektroda terbagi menjadi dua lilitan yakni kutub positif sebagai anoda dan kutub negatif sebagai katoda. Dalam melilit kedua kutub ini tidak boleh saling bersentuhan karena secara fungsional keduanya memiliki peran masing masing dalam proses elektrolisis. Kutub positif anoda berfungsi untuk menangkap partikel oksigen ( O) sedangkan kutub negatif katoda berfungsi untuk menangkap partikel hidrogen (H).

Gambar 2.7. Lilitan Elektroda (Sumber : Dokumen Pribadi, 2014)

commit to user



n. Cara Kerja Elektroliser Menurut penelitian yang dilakukan Kusumaningrum (2013) menyatakan cara kerja elektroliser sebagai berikut : Gas HHO atau brown gas yang telah dihasilkan di dalam elektroliser akan terisap oleh mesin (ketika torak langkah hisap). Gas HHO terbentuk akibat adanya aliran arus listrik yang berasal dari alternator sepeda motor. Sumber listrik tidak menggunakan accu karena kuat arus accu sepeda motor tidak mencukupi, yaitu sekitar 3,5 Ampere sedangkan kuat arus dari alternator sepeda motor dapat mencapai 5 Ampere. Arus listrik yang dibutuhkan oleh elektroliser adalah arus searah (DC), sedangkan alternator sepeda motor menghasilkan arus bolak-balik (AC), oleh karena itu diperlukan komponen penyearah arus yang dinamakan diode bridge. Cara kerja elektroliser adalah memecah air (H2O) menjadi gas hidrogen hidrogen oksigen (HHO) atau sering disebut sebagai brown gas. Elektroliser dapat menghasilkan gas HHO dengan cara mengalirkan arus listrik pada elektroda yang dihubungkan dengan larutan elektrolit. Tidak seperti pemanas, elektroda dalam elektroliser ini, kutup anoda dan katodanya tidak saling bersentuhan, sehingga mampu menghasilkan medan magnet buatan. Medan magnet yang terdapat diantara anoda dan katoda dapat mengubah struktur atom hidrogen (H2) dan oksigen (O) pada air dari bentuk diatomik menjadi bentuk monoatomik. Selain itu, ikatan neutron yang mengikat partikel H dan O akan terlepas, sehingga partikel O akan tertarik ke kutub positif (anoda) dan partikel H akan tertark ke kutub negatif (katoda). Proses pecahnya bentuk diatomik menjadi monoatomik dan tertariknya partikel O ke kutub positif dan partikel H ke kutub negatif ini yang disebut sebagai proses disosiasi. Sejalan dengan proses tersebut, gelembung gas H dan O yang melekat pada elektroda akan semakin bertambah, kemudian terlepas dan mengambang, kemudian gelembung bergerak naik. Saat gelembung gas hidrogen dan oksigen monoatomik terlepas dari permukaan air, partikel gas H dan O akan berikatan kembali di udara sebagai brown gas atau gas HHO. Jadi dapat diambil kesimpulan bahwa elektroliser akan menghasilkan gas HHO dengan cara mengalirkan arus listrik melewati elektroda yang dihubungkan dengan larutan elektrolit. Katoda dan anoda pada elektroda ini tidak bersentuhan, maka akan menghasilkan medan magnet yang memecah struktur atom hidrogen dan oksigen menjadi monoatomik. Gas HHO inilah yang akan disalurkan melalui selang ke dalam intake manifold dan dicampurkan commit to user dengan campuran bahan bakar



dan udara untuk dimanfaatkan dalam proses pembakaran di dalam silinder. o.

Saluran Gas Brown. Saluran brown gas adalah saluran yang berfungsi sebagai jalan hasil elektrolisis (brown gas) dari elektroliser menuju ke ruang bakar. Menurut penelitian Waluyo (2009) yang berjudul Kaji Eksperimen Pengaruh Penambahan Elektroliser pada Sistem Bahan Bakar Sepeda Motor Satu Silinder C100, pada sepeda motor saluran brown gas dapat diletakkan di sistem pemasukan udara dan bahan bakar, yaitu sebelum karburator atau sesudah karburator.

Gambar 2.8. Saluran Brown Gas BTV (Before Thtrottle Valve) (Sumber: Waluyo, 2009: 32)

Gambar 2.9. Saluran Brown Gas ATV (After Thtrottle Valve) commit to user (Sumber: Waluyo, 2009: 32)



Gambar 2.8. menjelaskan bahwa saluran brown gas yang pemasangannya sebelum karburator diletakkan pada saringan udara. Hal ini berarti brown gas yang dihasilkan elektrolisis akan bercampur dengan udara terlebih dahulu (volume udara belum diatur oleh karburator) kemudian baru akan bercampur dengan bahan bakar di karburator. Pemasangan seperti ini juga memberikan jarak tempuh yang cukup jauh untuk brown gas mencapai ke ruang bakar. Gambar 2.9. menjelaskan bahwa saluran brown gas yang pemasangannya sesudah karburator diletakkan pada intake manifold. Hal ini berarti brown gas yang dihasilkan elektrolisis akan bercampur dengan campuran udara-bahan bakar yang telah diatur oleh karburator. Pemasangan seperti ini juga memberikan jarak tempuh yang lebih dekat untuk brown gas mencapai ke ruang bakar dibandingkan dengan pemasangan sebelum karburator. Cara pemasangan saluran brown gas tersebut menghasilkan nilai konsumsi bahan bakar yang berbeda. Pemasangan sesudah karburator mempunyai nilai konsumsi bahan bakar kurang dari pemasangan sebelum karburator. Hal ini dikuatkan dengan penelitian yang dilakukan oleh As’adi (2011) yang berjudul Uji Pemasangan Brown Gas Terhadap Performa Motor Bensin Empat Langkah. Hasil penelitian menyimpulkan bahwa pemasangan Brown Gas Before Carburetor (BGBC) mampu menghemat bahan bakar sebesar 13,46%, sedangkan pemasangan Brown Gas After Carburetor (BGAC) mampu menghemat bahan bakar sebesar 16,46%. p. Instalasi Elektroliser pada Sepeda Motor Langkah-langkah

instalasi

pada

sepeda

motor

menurut

Sudirman (2008 : 42) sebagai berikut : 1) Menyiapkan tabung elektroliser yang telah diisi dengan air murni (aquades) sebanyak 1 liter dan menambahkan 12 gram katalis, lalu diaduk hingga rata dan menutup tabung dengan rapat. commit to user



2) Langkah selanjutnya adalah memasang kabel kutub positif pada spull jalan, setelah itu disolder dan diisolasi. 3) Memasang

skun

pada

kabel

kemudian

mengisolasi,

dan

menghubungkan kabel ke diode bridge. 4) Memasang kabel ground, selanjutnya memasang tabung elektroliser pada tempat yang aman serta mengikat dengan kabeltis. 5) Menghubungkan saluran intake manifold. Memasang elbow dan selang penyalur gas Hidrogen – Hidrogen Oksigen (HHO). Kemudian merapikan kabel-kabel. 6) Menghidupkan motor. Keuntungan yang diperoleh dari pemasangan tabung elektroliser pada sepeda motor menurut Sudirman (2008 : 43) sebagai berikut 1) Menghemat bahan bakar hingga 30% atau bahkan bisa lebih 2) Suara mesin lebih halus 3) Tarikan tenaga mesin meningkat 4) Emisi gas buang turun, sehingga lebih ramah lingkungan Dari pernyataan diatas maka peneliti menyimpulkan bahwa pemasangan elektroliser pada sepeda motor dapat meningkatkan unjuk kerja mesin, selain itu lebih hemat bahan bakar dan tentunya lebih efesien. q.

Dioda Bridge Dioda bridge adalah komponen elektronika semikonduktor yang berfungsi sebagai penyearah arus bolak-balik (AC). Disebut dioda bridge karena didalam komponen ini terdapat empat buah dioda yang dihubungkan saling bertemu satu sama lain (bridge rectifier/penyearah jembatan). Dioda brige dipilih sebagai penyearah arus dalam penelitian ini karena dioda brige memiliki empat kaki sesuai dengan yang dibutuhkan untuk pemakaian/ perangkaian elektroliser pada sepeda motor, sedangkan dioda biasa hanya memiliki dua kaki sehingga tidak dapat digunakan pada penelitian ini.

commit to user



Gambar 2.10. Dioda Bridge (Sumber: Saputra, 2013:23) 2. Penelitian yang Relevan Beberapa penelitian tentang penggunaan bahan bakar air telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya dengan beragam hasil. Diantaranya yaitu : Kusumaningrum, P.P. (2013) yang berjudul Pengaruh Variasi Jumlah Plat Stainless Steel dan Variasi Pemasangan Saluran Brown Gas pada Elektroliser terhadap Konsumsi Bahan Bakar Sepeda Motor Supra-X 125R CW Tahun 2010. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa (1) Ada pengaruh yang signifikan dari variasi jumlah plat stainless steel pada elektroliser terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Supra-X 125R CW 125 Tahun 2010. (2) Ada pengaruh yang signifikan dari variasi pemasangan saluran brown gas pada elektroliser terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Supra-X 125R CW 125 Tahun 2010. (3) Ada interaksi yang signifikan dari dari variasi jumlah plat stainless steel dan variasi pemasangan saluran brown gas pada elektroliser terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Supra-X 125R CW 125 Tahun 2010. (4) Penggunaan elektroliser dengan konstruksi elektroda stainless steel yang berjumlah 8 plat merupakan konstruksi yang paling ideal untuk digunakan pada sepeda motor Honda Supra-X 125R CW karena konstruksi ini mempunyai konsumsi bahan bakar yang paling hemat

userkonsumsi bahan bakar standar. yaitu sebesar 32 ml/8 km ataucommit 22,80%todari



As’adi (2011) yang berjudul Uji Pemasangan Brown Gas terhadap Performa Motor Bensin Empat Langkah Hasil penelitian menyimpulkan bahwa pemasangan Brown Gas Before Carburetor (BGBC) mampu menghemat bahan bakar sebesar 13,46%, sedangkan pemasangan Brown Gas After Carburator (BGAC) mampu menghemat bahan bakar sebesar 16,46%. Saputra, H.A. (2013) yang berjudul Penggunaan Elektroliser Kawat Tembaga dan Variasi Larutan terhadap Konsumsi Bahan Bakar pada Sepeda Motor Yamaha Mio tahun 2010. Hasil penelitiannya menunjukkan terjadi penurunan tingkat konsumsi bahan bakar premium pada sepeda motor Yamaha Mio tahun 2010 yang menggunakan elektroliser dengan variasi larutan NaHCO3 sebesar 0,47 ml/menit, KOH sebesar 0,6 ml/menit dan NaOH sebesar 1,27 ml/menit dibandingkan pengujian konsumsi bahan bakar premium tanpa menggunakan elektroliser. Sutomo, Murni, Senen, Rahmat (2010) yang berjudul Pengaruh Elektroliser terhadap Kepekaan Bahan Bakar pada Mesin Diesel 1 Silinder 20 hp. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa penggunaan elektroliser yang menghasilkan gas HHO dapat menaikan kandungan cetana dalam bahan bakar solar sehingga pembakarannya dapat lebih sempurna selanjutnya bahan bakar dapat dihemat. N.Nagai, M.Takeuchi, T.Kimura, T.Oka (2002) yang berjudul Existence of optimum space between electrodes on hydrogen production by water electrolysis. Dalam peneletian tersebut menyebutkan tegangan yang diperlukan untuk dapat memproduksi gas HHO sebesar 1,23 Volt pada 1 atm dan suhu 25 0C. Penelitian tersebut menggunakan plat sebagai elektrodaya dengan variasi jarak antar elektroda, semakin dekat jarak elektroda maka hasil produksi brown gas semakin baik. Kesimpulan mengenai jarak elektroda tersebut mendasari konstruksi elektroda yang berjarak 5 mm pada elektroliser di penelitian ini. Hasil dari kelima penelitian yang relevan tersebut menjadi dasar penelitian ini yaitu dengan menggunakan elektroliser commit to user

yang divariasikan



diameter kawat tembaga sebagai elektrodanya dan variasi larutan untuk diujikan pada sepeda motor Honda Supra-X 125D tahun 2007.

B. Kerangka Berpikir Berdasarkan kajian teori dan penelitian yang relevan, maka kerangka pemikiran dirumuskan seperti berikut: 1. Pengaruh Diameter Kawat Tembaga pada Elektroliser terhadap Konsumsi Bahan Bakar Elektroliser adalah alat untuk proses elektrolisis. Elektrolisis membutuhkan elektroda dan arus listrik. Dalam penelitian ini menggunakan elektroda kawat tembaga. Diameter elektroda divariasi menjadi 1,5 mm, 2,5 mm, dan 4,0 mm. Arus listrik berasal dari spul penerangan sepeda motor yang besar arusnya kurang lebih 5 Ampere. Dengan arus yang dihasilkan tersebut, pada diameter elektroda 2,5 mm dan 4,0 mm nilai kerapatan arus dan tegangannya akan lebih kecil. Hal ini mengakibatkan produksi brown gas kurang optimal dan proses pembakaran menjadi kurang sempurna, sehingga penghematan konsumsi bahan bakar kurang optimal. Untuk diameter 1,5 mm nilai kerapatan arus dan tegangannya akan lebih besar, sehingga produksi brown gas menjadi optimal dan proses pembakaran menjadi lebih sempurna. Sehingga konsumsi bahan bakar menjadi lebih hemat jika dibandingkan dengan konsumsi bahan bakar dengan penggunaan diameter 2,5 mm dan 4,0 mm. 2. Pengaruh Larutan pada Elektroliser terhadap Konsumsi Bahan Bakar Larutan katalis pada elektroliser berfungsi untuk meningkatkan laju reaksi. Dalam penelitian ini menggunakan larutan Na2SO4 dan KOH. Karena Na2SO4 merupakan garam netral maka kecepatan dalam memicu terjadinya reaksi akan lebih lambat, sehingga mengakibat produksi brown gas kurang optimal. Sedangkan KOH merupakan basa kuat maka akan lebih cepat dalam memicu terjadinya reaksi, sehingga produksi brown gas akan lebih optimal. Sehingga konsumsi bahan bakar menjadi lebih hemat jika dibandingkan user dengan konsumsi bahan bakarcommit dengantopenggunaan larutan Na SO . 2

4



3. Interaksi Antara Diameter Kawat Tembaga dan Larutan pada Elektroliser terhadap Konsumsi Bahan Bakar Penggunaan elektroliser dengan variasi diameter kawat tembaga (1,5 mm, 2,5 mm, dan 4,0 mm) yang dialiri arus listrik dari spul penerangan yang besar arusnya kurang lebih 5 Ampere diinteraksikan dengan larutan (Na2SO4 dan KOH) yang digunakan. Interaksi dari elektroliser dengan diameter kawat tembaga 1,5 mm dan penggunaan larutan KOH akan mempunyai pengaruh lebih baik terhadap konsumsi bahan bakar. Hal ini dikarenakan elektroliser dengan diameter kawat tembaga 1,5 mm dan menggunakan larutan KOH dapat memproduksi brown gas dengan optimal kemudian brown gas disalurkan melalui intake manifold yang akan bercampur dengan campuran udara-bahan bakar. Sehingga konsumsi bahan bakar akan lebih hemat dibandingkan dengan variasi diameter kawat tembaga dan variasi larutan yang lain.

C. Hipotesis Berdasarkan kerangka berpikir maka dapat diambil hipotesis sebagai berikut : 1.

Ada pengaruh penggunaan elektroliser dengan variasi diameter kawat tembaga terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Honda Supra-X 125D Tahun 2007.

2.

Ada pengaruh jenis larutan terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Honda Supra-X 125D Tahun 2007.

3.

Ada interaksi dari penggunaan elektroliser dengan variasi diameter kawat tembaga dan variasi larutan terhadap konsumsi bahan bakar sepeda motor Supra-X 125D Tahun 2007, interaksi dari penggunaan diameter kawat tembaga 1,5 mm dan larutan KOH mempunyai pengaruh paling baik.

commit to user

BAB II KAJIAN PUSTAKA

Recommend Documents