III. METODE PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Pengujian
Adapun alat-alat dan bahan yang digunakan dalam proses pengujian ini antara lain : 1. Motor Bensin 4-langkah 110 cc Pada penelitian ini, mesin uji yang digunakan adalah motor bensin 4langkah dengan merk Honda Absolute Revo. Untuk spesikasi dari mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut : Tipe mesin
: 4 langkah, SOHC
Sistem pendinginan : Udara Diameter x langkah : 50 x 55,6 mm Volume langkah
: 109,1 cc
Rasio Kompresi
: 9,0 :1
Daya Maksimum
: 8,46 PS/7.500 rpm
Torsi Maksimum
: 0,86 kgf.m/5.500 rpm
Kopling
: Tipe basah, ganda dan sentrifugal
Sistem pengapian
: DC-CDI, Battery
Tahun pembuatan
: 2009
30
Gambar 7. Sepeda motor Honda Absolute Revo 2. Alat yang digunakan Berikut ini adalah alat-alat yang digunakan selama penelitian : a. Mixer Mixer digunakan untuk mengaduk campuran zeolit dan larutan asam (H2SO4 dan HCl) pada proses aktivasi kimia dan penetralan pH zeolit.
Gambar 8. Mixer b. Timbangan Timbangan digunakan untuk menimbang zeolit-zeolit yang akan digunakan dalam pengujian.
Gambar 9. Timbangan digital
31
c.
Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pengujian stasisioner dan waktu akselerasi.
d.
Gelas ukur dengan ukuran 500 ml Gelas ukur 500 ml digunakan untuk mengukur volume air mineral yang digunakan dalam proses pembuatan tablet.
Gambar 10. Gelas ukur e.
PH Meter Digunakan untuk mengukur kadar PH air dalam proses pencucian sampai PH 7.
f.
Ampia Digunakan
untuk
memperhalus
permukaan
dan
memadatkan
campuran zeolit dan tepung tapioka dengan menggunakan ukuran tebal 3 mm.
Gambar 11. Ampia
32
g.
Cetakan diameter 10 mm Cetakan digunakan membuat cetakan tablet zeolit dengan ukuran diameter 10 mm.
Cetakan diameter 10 mm
Gambar 12. Cetakan zeolit h.
Oven Oven digunakan untuk mengeringkan zeolit yang telah diaktivasi kimia dan digunakan untuk aktivasi fisik.
Gambar 13. Oven i. Gelas ukur 50 ml Gelas ukur digunakan untuk mengukur bensin yang digunakan dalam tabung bensin dan sisa bensin yang digunakan dalam pengujian.
Gambar 14. Gelas ukur 50 ml
33
j. Tabung bensin Tabung bensin digunakan wadah tabung bahan bakar ketika proses pengambilan data sehingga tidak menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah dalam proses pengukuran konsumsi bahan bakar .
Tabung bensin pengujian
Gambar 15. Tabung bensin pengujian k. Tachometer Tachometer digunakan untuk mengukur putaran mesin.
Tachometer pengujian
Gambar 16. Tachometer sepeda motor l. Kemasan zeolit Kemasan zeolit dengan menggunakan bahan kawat yang besarnya disesuaikan dengan ruang filter udara.
34
Gambar 17. Kemasan zeolit 3. Bahan utama a. Zeolit alami
Zeolit alami yang digunakan untuk pengujian dalam penelitian ini adalah jenis klinoptilolit, dengan komposisi kimia 64,37 % SiO2, 10,93 % Al2O3, 1,29 % Fe2O3, 0,16 % TiO2, 18,61 % L.O.I, 1,31 % CaO, 0,68 % MgO, 1,54 % K2O, 0,75 % Na2O (sumber: CV. MINATAMA).
Zeoli alam Gambar 18. Zeolit b.
Larutan asam (H2SO4 dan HCl) Larutan asam ini digunakan untuk mengaktivasi zeolit secara kimia pada persiapan bahan. Setiap 1 gram zeolit diaktivasi dengan 7 ml larutan asam (1 : 7).
35
c. Air aquades Air ini dipakai untuk mencuci zeolit baik yang alami maupun yang telah diaktivasi. Air ini digunakan sebagai bahan campuran untuk perekat dengan persentasi 6 % dari campuran perekat.
Gambar 19. Aquades dalam kemasan d.
Air mineral Air ini dipakai untuk mencuci zeolit baik yang alami maupun yang telah diaktivasi.Pada zeolit yang telah diaktivasi bertujuan untuk menetralkan kembali zeolit agar pHnya menjadi seimbang (pH 7). Dan air yang digunakan adalah air mineral “GRAND” yang di produksi oleh PT. WATERINDEX TIRTA LESTARI, Lampung.
Gambar 20. Galon isi ulang e.
Tepung tapioka Tepung tapioka digunakan sebagai bahan perekat yang dicampur dengan air aquades dengan campuran 20 % dari campuran perekat.
36
B. Persiapan Alat dan Bahan
1. Penimbangan Bahan Setelah alat dan bahan dipersiapkan, maka terlebih dahulu massa zeolit ditimbang menggunakan timbangan digital sesuai dengan seberapa banyak zeolit yang akan diaktivasi. Selanjutnya membuat larutan aktivator sesuai konsentrasi yang telah ditentukan. Pada penelitian ini menggunakan larutan asam antara lain : H2SO4 dan HCl yang memiliki konsentrasi 0,1N; 0,2N; 0,3N; 0,5 N. Setiap proses pembuatan konsentrasi 0,1N; 0,2N; 0,3N; 0,5 N membutuhkan 1 kg zeolit untuk aktivasi kimia kimia asam H2SO4 dan HCl. Perbandingan antara zeolit dengan larutan asam adalah 1 : 7. Larutan asam merupakan campuran dari air mineral ditambah dengan larutan aktivator asam. Aktivasi zeolit 1 kg zeolit dibutuhkan 7 liter atau 7000 mL larutan asam activator. Dan valensi H+ untuk HCl adalah 1 mol ekivalen dan H2SO4 adalah 2 mol ekivalen. Dari persamaan 1 dan persamaan 2 massa aktivator
yang dibutuhkan pada aktivasi dapat
diketahui
campuran
(untuk
perhitungan
normalitas
dapat
dilihat
dilampiran).
Table 1. Perhitungan komposisi aktivasi konsentrasi larutan Aktivator
Massa Relatif
Volume
Normalitas
Massa aktivator
Asam
Aktivator (Mr)
zeolit (ml)
(N)
(gram)
0,1
34,3
0,2
68,6
0,3
102
H2SO4
98
7000 ml
37
HCl
0,5
171,5
0,1
25,55
0,2
51,1
0,3
76,5
0,5
127,75
36,5
2. Aktivasi Zeolit Berikut ini adalah langkah-langkah pengaktivasian zeolit dengan larutan asam-Fisik (H2SO4 dan HCl), yaitu : 1.
Mempersiapkan zeolit, larutan asam, air mineral, timbangan digital, labu Erlenmeyer, motor pengaduk (mixer), saringan, dan furnace.
2.
Menimbang zeolit sesuai dengan yang dibutuhkan.
3.
Membuat larutan asam dengan konsentrasi (0,1 N; 0,2 N; 0,3 N).
4.
Menambahkan larutan asam pada zeolit dengan perbandingan 1 : 7 (setiap 1 gram zeolit diaktivasi dengan 7 ml larutan H2SO4).
5.
Mengaduk campuran zeolit dan larutan asam dengan menggunakan mixer selama 45 menit.
Gambar 21. Kontainer tempat pangadukan zeolit
38
6.
Setelah proses pengadukan, memisahakan antara zeolit dengan larutan asam
7.
Mencuci zeolit dengan air mineral beberapa kali hingga pH 7.
8.
Mengeringkan zeolit di dalam oven pada temperatur 110ºC selama 1 jam.
9.
Menumbuk zeolit dan menyaring hingga berukuran 100 mesh.
Gambar 22. Tumpukan zeolit 10. Memanaskan air mineral dengan mencampurkan 6% tepung tapioka dari total keseluruhan yang akan dibuat menjadi pelet hingga mengental. (Perbandingan 74% zeolit, 6% tepung tapioka dan 20% air). 11. Mencampur serbuk zeolit dengan tepung tapioka yang telah mengental secara merata hingga membentuk campuran siap dicetak. 12. Menyeragamkan tebal campuran menggunakan ampia dengan ukuran ketebalan 3 mm.
Gambar 23. Penyeragaman ketebalan campuran menggunakan ampia
39
13. Mencetak campuran menjadi pelet dengan ukuran diameter 10 mm.
Gambar 24. Zeolit pellet yang sudah dicetak 14. Memanaskan zeolit pelet dengan oven dengan temperatur 200 0C selama 1 jam (aktivasi fisik).
Prosedur pengaktivasian zeolit dapat diilustrasikan dalam diagram alir yang ditunjukkan pada gambar 25: Mulai Mempersiapkan Alat dan Bahan
Menimbang zeolit Membuat Larutan Kimia H2SO4 (0,1N; 0,2N; 0,3N) dan HCl (0,1N; 0,2N; 0,3N) Menambahkan Larutan Kimia pada zeolit
Mengaduk campuran zeolit dan larutan Kimia Menyaring zeolit dari larutan Kimia A
40
A Mencuci zeolit hingga pH 7 Mengeringkan zeolit dengan oven Menumbuk dan mengayak zeolit Mencetak zeolit pelet Memanaskan zeolit pelet (aktivasi fisik) Selesai Gambar 25. Diagram alir proses pembuatan dan pengaktivasian zeolit Zeolit pelet yang telah selesai diaktivasi selanjutnya akan dibungkus dengan wadah yang terdiri dari kawat jaring dengan lapisan dalam berupa kain tipis. Kawat jaring (kawat parabola) dimaksudkan agar zeolit pelet dapat tertata rapih dan kokoh (tidak mudah goyah). Dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 26. Zeolit dalam kemasan Zeolit pelet dikemas dengan beragam variasi berat, dari 40, 50 dan 60 gram.
41
C. Prosedur Pengujian
Data yang diambil dalam pengujian ini adalah pengujian prestasi mesin pada pengujian berjalan ini untuk melihat perbandingan karakteristik kondisi tanpa zeolit dan menggunakan zeolit. Data yang diambil tiap pengujiannya pada cuaca dan lokasi pengujian yang sama (permukaan kering) dengan beban kendaraan dan cara berkendara yang juga sama. Adapun pengujian yang akan dilakukan yaitu : 1. Konsumsi bahan bakar pada kecepatan konstan (50 km/jam) pada jarak 5 km Persiapan yang perlu dilakukan adalah tabung bensin berkapasitas 200 ml. Kemudian
tabung bensin disambungkan dengan rapat bersama selang
bensin dan diikat ke sisi samping sepeda motor, setelah itu botol tersebut diisi dengan bensin yang sudah disiapkan. Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi motor tanpa zeolit. Jarak tempuh dapat diukur pada odometer dengan jarak 5 km. Bensin yang tersisa diukur dengan gelas ukur, kemudian jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin yang tersisa, maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai pada kondisi normal. Selanjutnya pengujian dengan kondisi motor dengan saringan udara menggunakan zeolit. Dengan teknis pengambilannya data dilakukan dengan cara berkendara yang sama (perpindahan gigi secara teratur dan berjalan secara konstan), kondisi jalan yang sama dan pada kondisi jalan yang kering. Pengujian dilakukan pada siang hari dengan beban kendaraan yang sama. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat di tabel 2.
42
Tabel 2. Data pengujian konsumsi bahan bakar pada kecepatan konstan No Normalitas (N)
Massa (Gram)
Konsumsi vahan bakar (ml)
1 1 2
0,1
4
40 0,2
pengambilan
data
50
6
60
7
40 0,3
50
9
60
10
40
11
3
50 60
8
2
40
3
5
Rata- rata (ml)
0,5
12
50 60
2. Akselerasi dari keadaan diam 0 – 70 km/jam Pada
pengujian
akselerasi,
dilakukan
dengan
menggunakan stopwatch, sehingga didapat waktu (detik) jarak tempuh. Data yang diperoleh dalam bentuk waktu (sekon) dikarenakan percepatan dari kendaraan yang diuji belum diketahui, sementara kecepatannya sudah diketahui dari speedometer kendaraan bermotor. Pengujian akselerasi menggunakan kondisi filter tanpa zeolit dan menggunakan zeolit cetak. Setelah semua persiapan dilakukan, mobil yang telah dinyalakan harus
43
dalam keadaan berhenti (0 km/jam). Ketika gas mulai ditekan, stopwatch mulai diaktifkan. Setelah sampai pada kecepatan yang diinginkan (70 km/jam), stopwatch dinon-aktifkan kemudian dicatat waktu tempuhnya. Untuk mencapai kecepatan yang diinginkan (70 km/jm), pengendara melakukan perpindahan gigi yang teratur dan sesuai setiap pengujian. Tabel 3 menampilkan format data akselerasi pada pengujian. Tabel 3. Data pengujian akselerasi 0-70 km/jam (sekon) Waktu Rata – rata Normalitas Massa (detik) No (sekon) (N) (Gram) 1 2 3 1 2
40 0,1
50
3
60
4
40
5
0,2
50
6
60
7
40
8
0,3
50
9
60
10
40
11 12
0,5
50 60
3. Akselerasi dari keadaan berjalan 40 – 70 km/jam Parameter zeolit yang digunakan dan langkah-langkahnya sama seperti pada pengambilan data pengujian akselerasi dari keadaan diam, hanya saja stopwatch mulai diaktifkan ketika kecepatan awal yaitu 40 km/jam hingga
44
kecepatan akhir yang diinginkan (70 km/jam) melakukan perpindahan perseneling dari gigi 1 sampai gigi 4. Pada Tabel 4 menampilkan data akselerasi pengujian kecepatan 40 hingga 70 km/jam. Tabel 4. Data pengujian akselerasi 40-70 km/jam (detik) No
Normalitas (N)
1 2
Massa (Gram)
0,1
4
40 0,2
3
50
6
60
7
40 0,3
50
9
60
10
40
11
2
50 60
8
1
40
3
5
Rata – rata (sekon)
Waktu (detik)
0,5
12
50 60
4. Pengujian stasioner Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan membandingkan karakteristik kendaraan bermotor tanpa zeolit, dengan zeolit aktivasi (basafisik) dan massa yang telah ditentukan. Persiapan pertama yang dilakukan adalah memanaskan mesin agar kondisi mesin di saat pengujian sudah
45
optimal. Kemudian putar setelan gas di bagian karburator untuk menentukan putaran mesin yang dipakai dalam pengujian. Putaran mesin yang dipakai pada pengujian ini yaitu 1500, 2500 dan 4000 rpm.
Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar pada tangki buatan yang mana bahan bakar tersebut telah diukur terlebih dahulu melalui gelas ukur. Selanjutnya zeolit diletakkan pada saringan udara, setelah itu mesin dihidupkan dengan menghitung waktu pengujian menggunakan stopwatch (5 menit). Setelah waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatch dinon-aktifkan. Kemudian bahan bakar yang terisi dalam tangki buatan tersebut sisanya dituangkan kembali ke dalam gelas ukur untuk menghitung jumlah yang terpakai dalam menit/ml. Tabel 5 merupakan tabel pengujian data stasioner. Tabel 5. Data pengujian konsumsi bahan bakar stasioner Konsumsi Bahan Putaran mesin No
Normalitas
Bakar (ml)
Massa Zeolit (gram)
Rata-rata (ml)
(rpm) 1 40 1500
50 60
1
40
0,1 N 2500
50 60 40
4000
50 60 40
1500
50 60
2
3
46
2
0,2 N
40 2500
50 60 40
4000 50 60 40 1500 3
0,3
50 60 40
2500
50 60 40
4000
50 60 40
1500 4
50 60
0,5 N
40 2500 50 60 40 4000
50 60
5. Pengujian Emisi Gas Buang Pengujian Emisi gas buang dilakukan di bengkel PT. Tunas Dihatsu Jl. Raya Natar No. 209 Hajimena Natar Lampung Selatan. Pengujian emisi dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan zeolit kelapa pada filter udara terhadap emisi gas buang dengan tidak menggunakan zeolit. Pengujian emisi ini dilakukan pada putaran 1500, 2500 dan 4000 rpm. Pengujian emisi hanya dilakukan sekali pengujian saja karena ijin yang
47
diberikan. Pada kondisi stasioner dengan mengikuti prosedur sebagai berikut : a. Pemanasan mesin Pemanasan mesin dilakukan untuk mempersiapkan mesin pada kondisi kerja. b. Kalibrasi gas analyzer Setelah mesin berada pada kondisi kerja kemudian dilakukan kalibrasi gas analyzer. Kalibrasi analyzer ini ditempatkan di dalam saluran pembuagan sepeda motor (Knalpot). Kalibrasi ini dilakukan secara otomatis setelah tombol ON pada gas analyzer ditekan. Setelah beberapa menit nilai-nilai kadar gas buang mulai terbaca pada display gas analyzer.
Gambar 27. Alat Uji Emisi c. Pengujian tanpa menggunakan filter zeolit Data yang didapatkan dari hasil pengukuran ini digunakan sebagai pembanding dengan data pada pengukuran menggunakan Filter zeolit. Langkah-langkah pengukuran sebagai berikut:
48
Sepeda motor dihidupkan dan dijaga pada putaran 1500 rpm dan probe sensor sudah dimasukkan dalam knalpot. Selanjutnya Nilai pada fuel gas analizer muncul lalu diprint datanya setelah 5 menit motor dihidupkan. Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran dilakukan kembali untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 2500, 4000 rpm. d. Pengujian menggunakan Filter zeolit Setelah pengukuran pada kondisi normal selesai maka pengukuran kedua
dilakukan
dengan
langkah-langkah
sebagai
berikut:
Setelah sepeda motor dimatikan, filter zeolit dipasang di Filter udara. Sepeda motor dihidupkan kembali lalu pengukuran diulang kembali sesuai urutan pengukuran pertama. Pengukuran dilakukan dengan pergantian variasi normalitas dan massa Filter zeolit.
Gambar 28. Proses pengujian emisi gas buang di bengkel Daihatsu
49
Tabel 6. Data uji emisi N
Normalitas
o 1
Putaran mesin
Massa Zeolit (gram)
(rpm) 0,1 N
1500
40 50 60
2500
40 50 60
4000
40 50 60
2
0,2
1500
40 50 60
2500
40 50 60
4000
40 50 60
3
0,3
1500
40 50 60
2500
40 50 60
4000
40 50 60
3
0,5
1500
40 50 60
2500
40 50
Kadar CO, %
Kadar HC, %
Kadar CO2, %
50
60 4000
40 50 60
D. Lokasi Pengujian
Adapun lokasi pengujian emisi gas buang dilakukan di bengkel PT. Tunas Dihatsu Jl. Raya Natar No. 209 Hajimena Natar Lampung Selatan, pengujian konsumsi bahan bakar dan akselerasi dilakukan di Jl. Ryacudu, KORPRI Bandar Lampung, pengujian stasioner dilakukan di daerah Kampung Baru Kedaton.
E. Diagram Alir Penelitian
Adapun diagram alir dalam pengujian zeolit dengan aktivasi kimia (H2SO4 dan HCl) – Fisik ditunjukkan pada gambar 29 : Mulai
Persiapan alat uji, bahan uji, alat ukur dan pengolahan data
Aktivasi kimia (H2SO4 dan HCl) zeolit dengan normalitas 0,1 N, 0,2 N, 03 N dan 0,5 N Aktivasi Fsisik zeolit pada suhu 200 0C Pembuatan Kerangka Zeolit
Pengecekan sepeda motor Pemasangan tachometer dan tabung bensin
A
51
A
Zeolit dengan variasi massa 40, 50 dan 60 gram
Uji stasioner dengan variasi putaran 1500, 2500, 4000 rpm
Uji berjalan jarak 5 km dengan kecepatan konstan 4060 km/jam
Uji akeslerasi dengan kecepatan 0 – 70 km/jam
Uji akeslerasi dengan kecepatan 40 – 70 km/jam
Analisa Data
Kesimpulan
Selesai Gambar 29. Diagram alir prosedur pengujian
Uji emisi dengan variasi putaran 1500, 2500, 4000 rpm
