III.
METODOLOGI PENELITIAN
A. Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat penelitian a. Sepeda Motor Dalam penelitian ini, mesin yang digunakan untuk pengujian adalah motor bensin 4-langkah 110 cc. Adapun spesifikasi mesin uji yang digunakan adalah sebagai berikut :
Merek
: Honda Blade
Tipe mesin
: 4 langkah, SOHC
Sistem pendingin
: Pendingin udara
Jumlah silinder
: 1 (satu)
Diameter silinder
: 50 mm
Langkah piston
: 55,6 mm
Kapasitas silinder
: 110 cc
Perbandingan kompresi
: 9,0 : 1
Daya maksimum
: 8,46 PS(6,22233 kW) / 7500 rpm
Torsi maksimum
: 0,86 kgf.m (8,6 Nm)/ 5500 rpm
29
Gigi transmisi
: 4 kecepatan /bertautan tetap
Kapasitas tangki bahan bakar
: 3,7 liter
Tahun Pembuatan
: 2010
Gambar 7. Sepeda Motor Honda 4 Langkah b. Stopwatch Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pada saat pengujian.
Gambar 8. Stopwatch
30
c. Gelas Ukur 100 ml Digunakan untuk mengukur volume bahan bakar dan air campuran zeolit yang akan digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 9. Gelas Ukur 100 ml
d. Rpm Meter Rpm meter yang dipakai dalam penelitian ini digunakan untuk mengetahui putaran mesin (rpm).
Gambar 10. Rpm Meter
31
e. Termometer Air Raksa Termometer air raksa ini digunakan untuk mengetahui temperatur ruangan saat pengujian.
Gambar 11. Termometer Air Raksa
f. Cetakan
Gambar 12. Cetakan Cetakan digunakan sebagai alat untuk mencetak hasil campuran zeolit bubuk, aquades dan tapioka yang sebelumnya diaduk. g. Perangkat Analog Dalam penelitian ini, Speedometer, odometer, sudah berada dalam satu unit panel analog motor pada dashboard. Speedometer dengan ketelitian 10 km / jam, odometer dengan ketelitian 100 m.
32
Odometer
Speedometer
Gambar 13. Perangkat Analog
h. Tangki Bahan Bakar Buatan 240 ml Digunakan sebagai wadah bahan bakar ketika proses pengambilan data dengan ketelitian 10 ml. Sehingga pada saat pengujian tidak menggunakan tangki bahan bakar motor agar lebih mudah dalam proses pengukuran konsumsi bahan bakar.
Gambar 14. Tangki Bahan Bakar Buatan 240 ml
33
i. Oven Digunakan untuk mengeringkan zeolit yang telah dibentuk pelet dan digunakan untuk aktivasi fisik.
Gambar 15. Oven j. Timbangan Digital Timbangan digital digunakan untuk mengukur massa zeolit yang akan dibuat menjai pelet.
Gambar 16. Timbangan Digital
k. Kompor Listrik Digunakan untuk memasak atau memanaskan campuran tepung tapioka dan aquades.
34
Gambar 17. Kompor Listrik l. Mixer Digunakan untuk mencampur air zeolit dengan zeolit alami agar pencampurannya merata sempurna, ini merupakan proses aktivasi kimia. Mixer yang digunakan seperti yang terlihat pada gambar berikut.
Gambar 18. Mixer m. Filter Udara Eksternal Filter udara ini digunakan sebagai tempat meletakkan zeolit pelet yang akan digunakan sebagai penyaring udara pada kendaraan. Berikut adalah gambar jenis bentuk filter udara eksternal yang digunakan pada penelitian ini.
35
Gambar 19. Filter Udara Eksternal n. Bak Penampung Digunakan untuk merendam zeolit dengan air, untuk mendapatkan PH air yang mendekati 7. Air hasil rendaman tersebut akan digunakan untuk mencuci zeolit yang telah diaktivasi secara kimia hingga PH zeolit netral.
Gambar 20. Bak Penampung o. Ayakan Mesh 100 Laboratorium Motor Bakar Universitas Lampung Ayakan mesh digunakan untuk menyaring zeolit yang telah menjadi bubuk.
36
Gambar 21. Ayakan Mesh 100 p. Penumbuk Zeolit Penumbuk zeolit digunakan untuk menumbuk zeolit sampai menjadi bubuk kemudian diayak dengan menggunakan ayakan mesh.
Gambar 22. Penumbuk Zeolit
2. Bahan penelitian Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut. a. Zeolit alam Zeolit alam yang digunakan untuk pengujian dalam penelitian ini adalah jenis klinoptilolit dengan komposisi kimia 63,37% 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 Lampung).
37
b. Larutan asam HCl Larutan HCl ini digunakan untuk mengaktivasi zeolit secara kimia pada persiapan bahan. Setiap 1 gram zeolit diaktivasi dengan 7 ml larutan HCl (1:7). c. Air rendaman zeolit Air ini berasal dari air yang direndam dengan zeolit hingga PH air mendekati 7. Air rendaman zeolit digunakan untuk mencuci zeolit yang telah diaktivasi kimia. d. Tapioka Tapioka yang digunakan sebagai perekat dalam pembuatan zeolit pelet.
B. Persiapan Penelitian Dalam penelitian ini digunakan filter zeolit eksternal yang telah dimodifikasi sehingga mudah dalam perawatannya dengan cara membuat kembali sesuai dengan contoh yang ada di pasaran. Kemudian filter zeolit eksternal dihubungkan dengan filter udara internal dengan menggunakan penghubung berupa selang berukuran 1 inci yang kemudian udara mengalir ke karburator lalu ke ruang bakar. Dalam penelitian ini akan menggunakan 3 variasi bentuk filter zeolit yaitu bentuk tabung, kotak, dan kerucut. Berikut adalah persiapan dari penelitian ini. a. Membuat dimensi dari masing – masing bentuk filter eksternal dengan luas permukaan yang sama yaitu sebesar 367,5 cm2. Kotak Panjang = 28,27 cm ; Lebar = 13 cm
38
Tabung Diameter = 9 cm ; Tinggi = 13 cm Kerucut Diameter alas = 9 cm ; Diameter atas = 4 cm ; Panjang garis pelukis = 18 cm; Tinggi = 13 cm b. Memotong kawat strimin dan plat sesuai dimensi yang ada. Kawat strimin berfungsi sebagai rangka pada filter sedangkan plat berfungsi sebagai diameter alas dan atas filter. Kemudian bentuk rangka dengan kawat strimin dan rekatkan pada plat dengan menggunakan lem plastik steel. Beri saluran masuk pada filter dan pasang pipa berukuran 1 inci. Di bawah ini gambar hasil dari pembuatan filter eksternal.
Gambar 23. Hasil Pembuatan Filter Eksternal c. Persiapan air rendaman zeolit Pada persiapan ini, diberikan perlakuan perendaman zeolit terhadap air sumur dengan tujuan untuk menyerap kandungan mineral yang terdapat dalam air sehingga kadar H2O meningkat. Sebelum direndam zeolit dicuci hingga bersih (Gambar 24a). Variasi massa zeolit yang digunakan adalah sebanyak 10%, 20% dan 30% dari total volume air
39
sumur dan variasi waktu perendaman selama 3, 6, 12, dan 24 jam (Gambar 24b) dan dilakukan pengukuran dengan menggunakan PH meter untuk mendapatkan PH air yang mendekati 7 (Gambar 24c).Air hasil rendaman yang memiliki PH mendekati 7 lalu di simpan (Gambar 24d).
(Gambar 24a)
(Gambar 24d)
(Gambar 24b)
(Gambar 24c)
Gambar 24. Proses Perendaman Air Dengan Zeolit d. Aktivasi asam Zeolit diaktivasi menggunakan larutan asam HCl yang memiliki konsentrasi larutan 1,0 N. Sebelum dilakukan pencampuran, diawali dengan menimbang zeolit sesuai yang dibutuhkan (Gambar 26a) lalu membuat larutan HCl dengan konsentrasi tersebut (Gambar 26b). Zeolit dan larutan dicampur dengan perbandingan 1:7 untuk tiap normalitas. Zeolit dan larutan kimia diaduk menggunakan mixer
40
selama 1 jam dengan tujuan agar pencampuran merata (Gambar 25c). Kemudian
zeolit
disaring
dengan
kain
penyaring
untuk
menghilangkan larutan aktivasi asam dan kemudian dicuci dengan air hasil rendaman zeolit hingga PH dari zeolit tersebut netral. Lalu zeolit tersebut dikeringkan dengan panas matahari selama 3 jam (Gambar 25d). Zeolit tersebut ditimbang kembali dengan tujuan melihat reduksi yang terjadi setelah dilakukan aktivasi kimia, kemudian dipanaskan (Gambar 25e) dengan menggunakan oven selama 1 jam pada suhu 110 0C dengan tujuan zeolit benar – benar kering serta mudah dalam penumbukan untuk dijadikan bubuk.
25a
25b
25e
25c
25d
Gambar 25. Proses Aktivasi Asam
e. Pembuatan Pelet Zeolit Setelah menjadi bubuk (Gambar 26a) maka harus diayak dengan menggunakan ayakan 100 mesh (Gambar 26b). Bubuk zeolit tersebut
41
dicampur dengan air hasil rendaman zeolit dan tapioka yang telah dipanaskan dengan campuaran air 20 % yang memiliki PH mendekati 7 dengan perbandingan 74 % zeolit, 6 % tepung tapioka, dan 20 % air. Selanjutnya diaduk hingga menjadi adonan yang merata tercampur (Gambar 26c). Setelah menjadi adonan maka adonan akan digiling dengan menggunakan ampia (Gambar 26d) hingga diperoleh ketebalan 3 mm dan dicetak dengan menggunakan cetakan (Gambar 26e). Adapun bentuk dan ukuran dari zeolit pelet yaitu diameter 10 mm, tebal 3 mm (Gambar 26f). Selanjutnya dilakukan aktivasi fisik dengan cara memasukkan ke dalam oven dengan temperatur 2000 C selama 1 jam setelah itu zeolit didinginkan dengan suhu ruangan.
26a
26b
26f
26c
26e
26d
Gambar 26. Proses Pembuatan Pelet Zeolit f. Aktivasi Fisik Setelah pelet terbentuk, pelet selanjutnya diaktivasi fisik dengan cara dioven dengan variasi temperatur 2000C 1 jam. Setelah selesai diaktivasi Pelet dikeluarkan dari oven dan didinginkan di temperatur
42
ruangan (pendinginan alami). Pelet zeolit yang sudah dingin tadi dimasukkan ke dalam plastik kedap udara agar tidak terkontaminasi dengan udara luar.
Gambar 27. Proses Aktivasi Fisik g. Pembuatan Frame Untuk Penempatan Pelet Zeolit Frame dirangkai dengan menggunakan jalinan kawat lembut yang mudah dibentuk (kawat strimin), ukurannya disesuaikan dengan ruang yang tersedia pada filter zeolit eksternal. Di dalam frame, pelet zeolit akan dibungkus menggunakan kain halus. Setelah semua terpasang, pelet zeolit siap untuk diuji.
Gambar 28. Frame Pelet Zeolit h. Pemasangan Frame Pada Filter Eksternal Setelah frame selesai lalu dipasang pada filter eksternal untuk dilakukan pengujian. Berikut ini adalah gambar hasil dari pemasa ngan pada filter eksternal.
43
Gambar 29. Pemasangan Frame Pada Filter Eksternal i. Pemasangan Rpm Meter dan Tangki Bahan Bakar Buatan Berikut adalah gambar pemasangan dari rpm meter dan tangki bahan bakar buatan.
Gambar 30. Pemasangan Rpm Meter dan Tangki Bahan Bakar Buatan
j. Pemasangan Filter Zeolit Eksternal Pada Sepeda Motor Untuk pemasangan filter ini, terlebih dahulu agar mempersiapkan selang berukuran 1 ¼ inci dan pipa 1 inci. Selang ini digunakan sebagai saluran penghubung antara filter zeolit eksternal dan internal. Potong selang tersebut (selang utama) sepanjang 10 cm lalu pasang pada saluran masuk filter internal dan ikat dengan menggunakan klem berukuran 2 inci
(Gambar 33). Potong kembali selang dengan
panjang 15 cm kemudian beri potongan pipa sepanjang 7 cm sebagai penghubung selang yang terpasang pada saluran masuk filter internal
44
(selang utama). Kemudian beri sambungan siku ukuran 1 inci. Potong kembali selang sepanjang 22 cm lalu beri sambungan siku ukuran 1 inci. Lalu potong kembali selang sepanjang 30 cm untuk menghubungkan filter eksternal. Pasang besi siku 2 inci sepanjang 40 cm untuk meletakkan filter zeolit eksternal. Pasang klem untuk mengikat filter zeolit eksternal. Untuk instalasi pemasangan pada bagian belakang, jenis selang dan pipa yang digunakan sama dengan instalasi pemasang bagian depan. Namun panjang selang yang dibutuhkan disesuaikan dengan kondisi sepeda motor.
Gambar 31. Pemasangan Selang Penghubung dan Siku
Berikut ini adalah instalasi pemasangan penempatan depan pada filter zeolit eksternal.
Gambar 32. Pemasangan Pada Penempatan Depan Berikut ini adalah instalasi pemasangan penempatan belakang pada filter zeolit eksternal.
45
Gambar 33. Pemasangan Pada Penempatan Belakang
c. Persiapan Sepeda Motor Untuk Pengujian Sebelum pengujian, motor telah di tune up secara berkala agar motor dalam kondisi yang baik. Menjelang pengujian mesin dipanaskan beberapa menit lalu pengujian dilakukan. Selama dilakukannya proses pengujian, sepeda motor diservis rutin dalam rentang waktu tertentu untuk menjaga kondisinya agar selalu prima pada setiap pengujian.
C. Prosedur Pengujian a. Pengujian berjalan 1. Uji konsumsi bahan bakar pada kecepatan rata-rata selama perjalanan (50 km/jam) dengan jarak 5 km.
Persiapan yang perlu dilakukan adalah botol berkapasitas 240 ml. Kemudian botol tampung disambungkan dengan rapat bersama selang bensin menuju saluran masuk karburator, setelah itu botol tersebut diisi
46
dengan bensin yang sudah disiapkan. Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi motor dengan filter zeolit eksternal dan tanpa filter zeolit eksternal. Jarak tempuh dapat diukur pada odometer. Bensin yang tersisa langsung terbaca pada skala yang ada pada botol, kemudian jumlah bensin awal dikurangkan dengan jumlah bensin yang tersisa, maka didapatkan jumlah bensin yang terpakai pada kondisi normal. Selanjutnya melakukan pengujian pada kondisi motor dengan filter zeolit eksternal yang menggunakan pelet zeolit dengan variasi bentuk dan penempatan.. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2.
Data konsumsi bahan bakar untuk kecepatan rata – rata 50 km/jam (Road Test) Bentuk
No.
filter zeolit eksternal
Letak Pengujian
Konsumsi bahan
ke
bakar (ml)
Filter zeolit eksternal 1
Tanpa filter 2 1
zeolit
3
eksternal Rata - rata 1
2
Bagian
2
depan
3
Kerucut
Rata - rata
47
1
3
Bagian
2
depan
3
Tabung
Rata - rata 1
4
Bagian
2
depan
3
Kotak
Rata - rata
2. Uji Akselerasi (0-80 km/jam) Pengujian akselerasi menggunakan kondisi filter zeolit eksternal dan tanpa filter zeolit eksternal . Setelah semua persiapan dilakukan, motor yang telah dinyalakan harus dalam keadaan berhenti (0 km/jam). Ketika gas mulai dipacu, stopwatch mulai diaktifkan. Setelah sampai pada kecepatan yang diinginkan (80 km/jam), stopwatch dinonaktifkan kemudian dicatat waktu tempuhnya. Untuk mencapai kecepatan yang diinginkan (80 km/jm), pengendara melakukan perpindahan gigi yang teratur dan sesuai setiap pengujian. Format pencatatan data mengenai waktu pengujian dapat dilihat pada tabel 3.
48
Tabel 3. Data akselerasi Dengan kecepatan 0-80 km/jam Bentuk No.
filter zeolit eksternal
Letak Pengujian
Waktu tempuh
ke
(detik)
Filter zeolit eksternal 1
Tanpa filter 1
zeolit
2 -
eksternal
3
1
2
Bagian
2
depan
3
Kerucut
Rata - rata 1 Bagian 2 3
Tabung
depan 3 Rata - rata 1 Bagian 2
4
Kotak
depan 3 Rata - rata
49
b. Pengujian stasioner Uji Konsumsi bahan bakar pada putaran mesin 1000 rpm, 3000 rpm, dan 5000 rpm Pengujian ini dilakukan untuk melihat konsumsi bahan bakar yang digunakan pada kondisi diam (putaran stasioner) dan membandingkan karakteristik kendaraan bermotor tanpa filter zeolit eksternal
dan
dengan filter zeolit eksternal yang dibuat dengan tiga variasi bentuk dan
penempatan.
Persiapan
pertama
yang
dilakukan
adalah
memanaskan mesin agar kondisi mesin di saat pengujian sudah optimal. Kemudian putar setelan gas di bagian karburator untuk menentukan putaran mesin yang dipakai dalam pengujian. Putaran mesin yang dipakai pada pengujian ini yaitu 1000, 3000, dan 5000 rpm. Pengujian dimulai dengan mengisi bahan bakar pada tangki buatan yang mana bahan bakar tersebut telah diukur terlebih dahulu melalui skala yang ada pada tangki buatan. Selanjutnya Pelet zeolit diletakkan pada saringan udara eksternal, setelah itu mesin dihidupkan dengan menghitung waktu pengujian menggunakan stopwatch (5 menit). Ketika waktu pengujian selesai, mesin dimatikan serta stopwatch dinonaktifkan. Kemudian sisa bahan bakar yang terisi dalam tangki buatan tersebut dapat dihitung. Format pencatatan data mengenai konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada tabel 4 dibawah ini.
50
Tabel 4. Data konsumsi bahan bakar untuk pengujian variasi bentuk, penempatan, putaran stasioner 1000 rpm, 3000 rpm, dan 5000 rpm. Bentuk No.
filter zeolit eksternal
Letak Pengujian
Konsumsi bahan
ke
bakar (ml)
Filter zeolit eksternal 1
1
Tanpa filter
Bagian
zeolit
depan
2 3
eksternal Rata - rata 1 Bagian 2 2
Kerucut
depan 3 Rata - rata 1 Bagian 2
3
Tabung
depan 3 Rata - rata 1
4
Bagian
2
depan
3
Kotak
Rata - rata
51
c. Menentukan Bentuk Filter Zeolit Eksternal Terbaik Setelah dilakukan pengujian seluruhnya maka selanjutnya menentukan bentuk filter zeolit terbaik yaitu dengan cara menganalisa data yang telah didapat sebelumnya sehingga diketahui bentuk filter zeolit eksternal terbaik. Selanjutnya filter zeolit eksternal terbaik diuji kembali namun dengan posisi penempatan yang berbeda dengan sebelumnya. Posisi filter zeolit eksternal diletakkan di bagian depan dan dekat dengan knalpot. Tujuannya yaitu untuk mengetahui pengaruh panas pada knalpot terhadap kinerja filter zeolit eksternal serta umur pakai zeolit pada filter eksternal. Untuk pengujian ini dilakukan dengan cara yang sama dengan pengujian sebelumnya hanya saja posisi penempatannya saja yang berbeda sehingga tabel pengambilan data yang digunakan sama. a. Uji emisi gas buang Uji emisi gas buang ini dilakukan di Bengkel Daihatsu cabang Hajimena. Pada pengujian ini, sepeda motor dioperasikan pada putaran mesin 1000 dan 3000 rpm. Pengujian ini dilakukan dengan cara menggunakan satu bentuk filter zeolit eksternal terbaik saja. Sehingga pada pengujian ini menggunakan dua posisi penempatan filter yaitu diletakkan di bagian depan dan pada bagian dekat dengan knalpot. Pengujian emisi dilakukan pada kondisi stasioner dengan mengikuti prosedur sebagai berikut: 1. Pemanasan Mesin Tujuan dilakukannya pemanasan mesin adalah untuk mempersiapkan mesin pada kondisi kerja. 2. Kalibrasi Gas Analyzer
52
Setelah mesin berada pada kondisi kerja, kemudian dilakukan kalibrasi gas analyzer. Kalibrasi ini dilakukan secara otomatis. 3. Pengujian tanpa menggunakan filter zeolit eksternal. 4. Mesin dalam keadaan hidup dengan kondisi idle 1000 rpm dan probe sensor sudah dimasukkan ke dalam knalpot. 5. Nilai yang terbaca pada fuel gas analyzer diprint out untuk mendapatkan data hasil pengujian. 6. Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengukuran dilakukan kembali untuk putaran mesin yang berbeda yaitu 3000 rpm. 7. Data yang didapatkan dari hasil pengukuran ini digunakan sebagai pembanding dengan data pada pengukuran menggunakan filter zeolit eksternal. 8. Kemudian dengan langkah yang sama pula, pengujian menggunakan filter zeolit eksternal terbaik dengan variasi penempatan, pengulangan pengambilan data dilakukan sebanyak dua kali.
Tabel 5. Data uji emisi pada filter eksternal terbaik Dengan variasi penempatan
No
1
Bentuk filter udara terbaik dan variasi penempatan Tanpa filter zeolit eksternal
Putaran Mesin (rpm)
Pengulangan ke-
1000
1 2
3000
1 2
2
Filter udara
1000
1
Kadar Kadar Kadar CO HC CO2 (%) (ppm) (%)
53
terbaik Bagian depan
2 3000
1 2
3
Filter udara terbaik Dekat dengan knalpot
1000
1 2
3000
1 2
D. Lokasi Pengujian Adapun lokasi pengujian berjalan (Road Test) dengan menggunakan motor bensin 4 langkah dilakukan di tiga (3) jalur alternatif, yaitu: 1. Rute Jalur dua KORPRI 2. Rute PKOR (Way Halim), dan 3. Jalan Raden Gunawan, BLPP, Hajimena, Natar dan Candimas. Jalan dipilh berdasarkan tingkat kemacetan lalu lintas serta situasi dan kondisi jalan pada saat pengujian dilakukan. Sedangkan untuk uji emisi dilakukan di dealer Tunas Daihatsu cabang Hajimena Natar.
E. Analisa Data Data yang diperoleh dari hasil pengujian, selanjutnya dianalisa dengan sehingga diperoleh pengaruh dari variasi serta penempatan filter eksternal. F. Diagram Alir Penelitian Berikut gambar 34 adalah diagram alir pada penelitian ini.
54
Mulai
Persiapan alat dan bahan untuk aktivasi
Pembuatan filter zeolit eksternal dan instalasi pemasangan
Perendaman air dengan zeolit
Aktivasi asam (Pencampuran zeolit dengan larutan basa HCl normalitas 1 N , kemudian dicuci dengan air hasil rendaman hingga ph netral) Pembuatan zeolit
Pengeringan zeolit secara alami selama 3 jam Aktivasi fisik dengan suhu yaitu 2000C 1 jam
Pengemasan pelet zeolit pada filter zeolit eksternal serta instalasi Pemasangan pada sepeda motor
Tune up dilanjutkan Pengujian berjalan, stasioner, dan uji emisi
Data
Menganalisa data hasil pengujian
Kesimpulan
Selesai
Gambar 34. Diagram Alir Penelitian
