1
PENENTUAN BATAS MAKSIMAL KONTAMINAN AIR PADA OLI MURNI UNTUK MEMENUHI STANDAR KELAYAKAN BAHAN BAKAR DETERMINING THE MAXIMUM BOUNDARIES OF THE WATER CONTAMINANT ON THE PURE OIL TO FULFILL THE FEASIBILITY STANDARD FOR FUEL Roy Hudoyo, Made Rai Suci Shanti. N. A, Andreas Setiawan Program Studi Fisika dan Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Jl. Diponegoro No. 52-60, Telp. (0298) 321212, Salatiga
[email protected] Abstrak Oli bekas merupakan limbah aktivitas industri yang masih memiliki kandungan energi cukup tinggi jika dibakar secara langsung. Salah satu faktor yang berdampak pada total energinya adalah kontaminan air. Penelitian ini membahas hubungan antara kandungan energi pada sampel oli murni SAE20W-50, oli bekas SAE20W-50 dan campuran oli murni SAE20W-50 terhadap kontaminan air melalui metode WBT (Water Boiling Test). Dengan tujuan untuk mendapatkan karakteristik energi dari ketiga sampel tersebut. Material air dipilih karena merupakan parameter penentu kualitas oli murni. Pengukuran dilakukan dengan membandingkan energi per satuan masa pada oli murni, bekas dan campuran. Oli campuran disimulasikan melalui penambahan air pada oli murni dengan jumlah 0.1 sampai 1 gram setiap kenaikan 0.1 gram. Hasil penelitian menunjukan bahwa sampel oli murni memiliki kandungan energi rata-rata sebesar 581.76±0.05 kalori/gram dan oli bekas sebesar 346.93±0.06 kalori/gram. Batas maksimal penambahan kontaminan air didalam sampel oli murni dicapai pada jumlah 0.42% volume dengan selisih penurunan energi sebesar 231.64±0.06 kalori/gram. Besarnya penurunan kandungan energi yang terukur dapat didekati melalui persamaan kapilaritas. Perbandingan antara hasil pengamatan dengan model tersebut dapat dicapai pada selisih energy 3.59%, dengan konstanta C1 sebesar 14.73 dan konstanta C2 sebesar 2298 kalori m5/gram.N.detik. Kata kunci : Oli, Air, WBT, Nilai Kalor, Kapilaritas. Abstract Used oil is the waste from the industrial activities still has a high enough energy content if burned directly. One of the factors that have an impact on the total energy is water contaminants. This research will be discussed the relationship between the energy content in the pure oil SAE20W-50 sample, used oil SAE20W-50 and the mixed pure oil SAE20W-50 toward the water contaminant through the WBT (Water Boiling Test). With the aim to obtain the energy characteristics of the three samples. Water materials chosen because it is one of the quality parameters in the pure oil. The measurement is done by comparing the energy per mass unit on the pure oil and the mixed oil by using the WBT method. The mixed oil is simulated by mixing the water with the pure oil with the percentage of 0.1 until 1 gram with the increment of 0.1 gram. The results showed that the pure oil sample has an average energy content of 581.76±0.05 calories / gram and used oil sample amounted to 346.93±0.06 calories / gram. The maximum boundaries of the water contaminant added in the pure oil sample, reached on the amount 0,42% of volume by decrease in the energy difference at 231.64±0.06 calories / gram. The decreasing amount of heating value can be approached by using the capillarity equation. The comparison of the research result with that model can be achieved on the energy gap of 3.59% with the C1 constant of 14.73 and C2 constant of 2298 calorie m5/gram.N.second. Key Words : Oil, WBT, Water,Heating Value, Model, Capillarity
2
PENDAHULUAN
negatif
Latar Belakang
biasanya didaur ulang atau dimanfaatkan
yang
digunakan
sebagai
lingkungan, oli
tersebut
sebagai bahan bakar setelah dicampur dengan
Minyak lumas atau oli merupakan cairan kental
terhadap
bahan lain seperti minyak tanah dan solar.
pelicin,
pelindung, pembersih, yang berfungsi untuk
Pada proses daur ulang, oli bekas
mencegah terjadinya gesekan antar logam di
dimurnikan kembali dengan dicampurkannya
dalam mesin seminimal mungkin. Setelah
asam sulfat dan lempung ke dalamnya,
dipakai selama beberapa waktu performanya
kemudian dipanaskan hingga mencapai suhu
menjadi berkurang yang akhirnya perlu diganti
≥2000C pada tempat tertutup[4] . Cara ini kurang
dengan yang baru. Oli yang sudah tidak
praktis karena masih memerlukan waktu,
digunakan disebut dengan oli bekas.
proses dan biaya tambahan. Sedangkan pada
Oli murni yang masih baru merupakan
pemanfaatan oli bekas sebagai bahan bakar
campuran antara bahan hidrokarbon kental
dilakukan dengan mencampurkan oli bekas
ditambah dengan berbagai bahan kimia aditif.
dengan bahan bakar lainnya seperti minyak
Sedangkan di dalam oli bekas terkandung
tanah dan solar dengan prosentase penambahan
bahan hidrokarbon, bahan kimia aditif dan
maksimum adalah kurang dari 50%
sejumlah sisa hasil pembakaran yang bersifat
demikian teknologi ini masih tergantung pada
asam, korosif dan karsinogen. Sifat karsinogen
penggunaan bahan bakar fosil.
[5]
. Dengan
Teknologi baru yang lebih sederhana
ditimbulkan dari bahan deposit, dan logam [1]
. Satu liter oli bekas dapat merusak
yang belum pernah diaplikasikan di industri,
jutaan liter air segar dari sumber air dalam
yaitu metode pembakaran sederhana pada oli
tanah. Apabila limbah oli bekas tumpah di
bekas. Meskipun masih ada masalah yang
tanah akan membahayakan air, tanah dan dapat
belum teratasi misalnya polusi. Terlepas dari
merusak
yang
masalah polusi dan memperhatikan potensi
merupakan karakteristik dari Bahan Berbahaya
yang ada, dalam penelitian ini akan dibahas
dan Beracun (B3) [2].
hubungan
berat
lingkungan.
Hal
inilah
antara
kandungan
energi
pada
Limbah oli bekas dapat dimanfaatkan
sampel oli murni SAE 20W-50, oli bekas SAE
menjadi bahan bakar alternatif penghasil energi
20W-50 dan campuran oli murni SAE 20W-50
terbarukan[3]. Salah satu metode pengolahan
terhadap kontaminan air melalui metode WBT
limbah oli bekas sebagai bahan bakar alternatif
(Water Boiling Test). Dalam penelitian ini digunakan oli murni
adalah melalui pembakaran secara kimiawi [1]
SAE 20W-50, oli bekas SAE 20W-50 dan
sederhana . bekas
campuran oli murni SAE 20W-50 dengan
dan
pengotor air. Dipilih material pengotor air
praktis. Sejauh ini untuk mengatasi dampak
karena merupakan parameter penentu kualitas
Berlimpahnya memerlukan
limbah
penanganan
yang
oli tepat
3
oli murni. Parameter tersebut akan mengalami perubahan jika terjadi kerusakan pada pelumas [7]
. Pengukuran
dilakukan
dengan
membandingkan energi per satuan masa pada oli murni, bekas dan campuran melalui metode WBT untuk mengetahui seberapa besar potensi energi yang dihasilkan akibat pembakaran. Penambahan material air di dalam oli murni tersebut
digunakan
sebagai
identifikasi
kandungan energi pada oli murni ketika
Gambar 1. Bagan Rancangan Penelitian dengan Metode WBT
berubah menjadi oli bekas. Disamping itu, penambahan material air juga digunakan sebagai
upaya
untuk
menentukan
Pada gambar 1, percobaan diawali dengan
batas
pengukuran masa bahan bakar dan masa air
maksimal jumlah kontaminan air didalam oli
pada kondisi awal melalui proses penimbangan.
murni untuk memenuhi standar kelayakan penggunaan
oli
sebagai
bahan
Dilanjutkan dengan pengukuran suhu air dan
bakar.
sampel
Karakteristik pembakaran yang diuji meliputi
pada
pengukuran
laju pengurangan bahan bakar, energi kalor
kondisi
awal.
kandungan
Kemudian
energy
dengan
membakar sampel oli secara langsung. Ketiga
yang dihasilkan serta energi bahan bakar tiap
sampel bahan bakar tersebut dituangkan ke
satuan masa bahan bakar yang digunakan.
dalam
wadah
bunsen
bersumbu
tunggal.
Pembakaran dilakukan untuk memanaskan air
1. Metode Water Boiling Test (WBT) Metode WBT adalah pengujian kasar
pada kenaikan suhu tertentu. Besarnya suhu air
proses pembakaran yang membantu perancang
diukur dengan menggunakan alat ukur suhu.
memahami seberapa baik transfer energi dapat
Untuk mendukung proses pengukuran ini juga
dilakukan dari bahan bakar ke suatu proses
digunakan
pembakaran. Metode ini dapat dilakukan pada
sederhana seperti gelas beker, kaki tiga, kassa
semua
pengambilan
dan statif. Dilanjutkan dengan pengukuran
datanya cukup sederhana dan umum dipakai
masa bahan bakar dan air pada kondisi akhir
dalam
penelitian
atau sesudah dilakukan proses pembakaran.
dengan metode WBT dapat ditunjukkan pada
Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui
jenis tungku,
keseharian.
teknik
Rancangan [8]
alat
laboratorium
pembakaran
jumlah bahan bakar dan air yang terpakai
bagan didalam gambar 1 berikut .
selama proses pembakaran. Dilanjutkan dengan langkah terakhir yaitu proses pengumpulan, perhitungan dan analisis data. 4
Qterima = energi kalor pada air (Kalori)
Metode WBT telah memperlihatkan kegunaan
bahan
bakar
yang
Qair = energy kalor air (Kalori)
dapat
diprediksikan secara kasar untuk berbagai
m
keperluan pembakaran. Dapat digunakan untuk
∆T = perubahan/kenaikan suhu (0C)
mengukur beberapa aspek berkaitan dengan
= massa air (gram)
Kemampuan
penghematan bahan bakar, pengukuran laju
konversi satuan nilai kalori oli kedalam joule
dan kemampuan pembakaran[6]. Perhitungan
terlebih dulu [9].
efisiensi dan kemampuan pembakaran dapat
P=
dihitung menggunakan persamaan (1) berikut
ini [9] :
η=
∆moli × E oli
dihitung
dengan persamaan (4) dengan melakukan
pembakaran, konsumsi spesifik bahan bakar,
∆mair × (Tair 2 − Tair1 ) × C p
pembakaran
∆moli × E oli ∆t
(4)
P = kemampuan/daya pembakaran (Watt)
× 100%
(1)
∆t = waktu tes (detik) Sedangkan besarnya kandungan energi
Dimana:
yang terukur untuk setiap satuan masa bahan
= efisiensi pembakaran (%) Cair
bakar yang terpakai dapat dihitung dengan
= kapasitas termal spesifik air (kal/gr 0C)
persamaan (4) berikut.
∆mair = massa air (gram)
E=
∆moli = massa bahan bakar yang digunakan pembakaran (gram)
E
Tair1 = suhu air awal (0C)
black dimana besarnya energi kalor yang
Efisiensi termal adalah besar energi
dihasilkan dari pembakaran oli diasumsikan
panas yang diterima air dibandingkan dengan
secara maksimum setara dengan besarnya
energi yang dilepas oleh pembakaran oli. panas
dihitung
= Energi per satuan masa bahan bakar
Persamaan diatas digunakan mengikuti asas
= nilai kalor bahan bakar (kalori/gram)
Energi
(5)
(kalori /gram).
Tair2 = suhu air akhir (0C) E
Qair ∆moli
dari
kalor
energi kalor yang diterima air.
yang
2. Karakteristik Oli / Minyak Lumas
digunakan untuk menaikan suhu sekian gram
Oli memiliki variabel atau parameter
air dengan persamaan (2) dan (3) berikut [9].
Qlepas = Qterima Qair = m air × c air × ∆Tair
yang mewakili kondisi di dalamnya. Parameter (2)
kualitas oli murni didasarkan pada nilai [7];
(3)
1. Viskositas dan indeks viskositas 2. Kandungan air
Qlepas = energi kalor dari pembakaran oli
3. Kandungan garam
(Kalori) 5
Tabel 1. Alat dan bahan yang digunakan
4. Polutan padat terlarut seperti debu/kotoran dan serpihan logam
Nama
No
5. Total nilai basa 6. Total nilai asam
1
Oli Murni
2
Oli Bekas
3
Material pengotor
4
Alat-alat yang digunakan dalam metode WBT
Parameter-parameter tersebut akan mengalami perubahan jika terjadi kerusakan pada pelumas yang disebabkan adanya partikel asing yang terlarut, proses oksidasi, peningkatan partikel tak larut. Penurunan kualitas pelumas tersebut akan
sangat
membahayakan
kerja
mesin
sehingga harus dilakukan penggantian dengan minyak lumas yang baru. Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mendapatkan karakteristik energi dari oli murni, oli bekas serta campuran oli murni dan air sebagai material pengotornya, dengan manfaat dapat menggunakan data karakteristik energi dari oli tersebut untuk mendesain pembangkit listrik dengan bahan bakar oli sesuai dengan kondisi yang diinginkan.
METODOLOGI Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di ruang BB6, laboratorium
Fisika,
Fakultas
Sains
dan
Keterangan
alat/bahan
Merek “X” untuk jenis kendaraan roda dua bermesin 4 tak, SAE 20W-50 Oli bekas merek “X” untuk jenis kendaraan roda dua bermesin 4 tak, SAE 20W-50, dengan lama pemakaian ± 6 bulan, , dipakai ± 100 km/hari Air mineral dengan konsentrasi penambahan mulai dari 0.10 gr sampai dengan 1gr kedalam oli murni yang bermasa awal 280.16 gram statif, termokopel, wadah pembakar Bunsen dengan sumbu tunggal, kaki tiga, kasa, gelas beker dan air, pipet tetes, stopwatch, serta timbangan digital
Prosedur penelitian
Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
1. Pengukuran Kandungan Energi pada Oli
Salatiga selama bulan Februari-Maret 2013.
murni dan Oli bekas melalui pembakaran
Pengujian kandungan energi dilakukan pada
sederhana.
suhu ruang 27oC.
Penelitian diawali dengan melakukan
Alat dan bahan
pengukuran masa air dan bahan bakar sebelum
Alat dan bahab yang digunakan dalam
proses
pembakaran,
dilanjutkan
dengan
sederhana
terhadap
penelitian ini dapat dilihat pada tabel 1 di
pembakaran
bawah ini.
sumbu pada bahan bakar oli untuk menaikan
kimiawi
suhu air setiap kenaikan suhu 5oC. Pada proses 6
pembakaran sederhana ini digunakan wadah
Data hasil percobaan di atas digunakan
bahan bakar dengan sumbu tunggal. Pada setiap
untuk menentukan energi per satuan masa rata-
kenaikan suhu 5oC kemudian api dimatikan dan
rata pada oli murni dan oli bekas, yang dapat
dilanjutkan dengan pengukuran masa air dan
dijadikan sebagai batas acuan identifikasi.
bahan bakar yang terpakai selama proses
2. Simulasi Pengotoran Terhadap Oli Murni.
pembakaran. Pengukuran masa air pada kondisi Dalam melakukan pengujian terhadap
akhir tetap dilakukan untuk menyelidiki apakan
kandungan energi pada oli bekas diperlukan
masa air berkurang setelah proses pembakaran
variabel yang terkontrol. Untuk memperoleh
berlansung. Tahap akhir dari penelitian adalah
pengontrolan
pengumpulan data dan perhitungan kandungan
dilakukan
energi dari sampel. Pengukuran kandungan
pada
grade
simulasi
tertentu,
dengan
akan
penambahan
material pengotor air pada oli murni SAE 20W-
energi pada oli murni, oli bekas dan campuran
50. Penambahan material pengotor pada oli
oli murni dengan air menggunakan metode
murni tersebut digunakan sebagai indikator
WBT mengikuti rancangan pada gambar 1 di
perubahan kandungan energi pada oli murni
atas. Proses pengambilan data dapat dilihat
ketika berubah menjadi oli bekas akibat
pada gambar 2 dan 3 berikut ini.
parameter air yang berubah. Perubahan variabel pengotor tersebut dapat diasumsikan dengan kondisi
semakin
bertambahnya
material
pengotor akibat lama pemakaian oli murni tersebut di dalam mesin. Gambar 2. Pengukuran Masa Air dan Bahan Bakar
Simulasi dilakukan
dengan
penambahan menambahkan
pengotor material
pengotor air pada sampel oli murni dalam jumlah 0.1 sampai 1 gram dengan kenaikan 0.1 gram. Pada penelitian ini dilakukan pada oli murni sejumlah 280.16 gram yang mengikuti Gambar 3. Pembakaran Sederhana terhadap Bahan Bakar untuk menaikan suhu air
kapasitas wadah bahan bakar yang digunakan. Dilanjutkan dengan penelitian menggunakan
Dilanjutkan dengan pengukuran besarnya
metode WBT untuk mengukur kandungan
energi panas yang dihasilkan pada pembakaran
energi dari oli murni setelah ditambahkan
oli , energi yang dihasilkan untuk setiap satuan
material pengotor air didalamnya dengan
masa bahan bakar yang terpakai , efisiensi dan daya
pembakaran
dapat
dihitung
rancangan percobaan seperti pada gambar 1
dengan
dan 2 diatas.
menggunakan rumus-rumus diatas (1,2,3,4).
7
satuan masa dari oli murni dan oli bekas (E)
HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan kandungan
energi
pembakaran
dengan
percobaan
pengukuran
melalui
pengujian
dapat
dihitung
dengan
menggunakan
persamaan (4).
yang
Pada tabel 2 diatas, jika masa oli murni
beberapa
yang terpakai untuk pembakaran rata-rata
variabel yang dibuat tetap yaitu pada masa air
sebesar 0.61 gram, sedangkan energi kalor rata-
sebesar 69.38 gram, kenaikan suhu 5oC,
rata yang diterima oleh air (Qair) sebesar 346.90
dilakukan
melalui
metode
WBT
pengontrolan
o
kapasitas panas air 1 kalori/gram C. Data hasil
kalori, maka besarnya energi per satuan masa
pengukuran
dari oli murni tersebut dapat dihitung sebagai
masa
bahan
terpakai
setelah
pembakaran dapat dilihat pada tabel 2 berikut
berikut.
ini.
E=
Tabel 2. Data hasil pengamatan pada pembakaran sampel oli murni dan oli bekas
Pengulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
=
Masa Terpakai (gram) Oli Oli Murni Bekas 0.72 1.04 0.71 0.83 0.66 0.93 0.57 0.93 0.55 0.78 0.57 0.98 0.55 1.02 0.65 1.07 0.59 0.97 0.72 1.02 0.68 1.09 0.57 0.93 0.49 1.16 0.53 1.28 0.52 1.22
Qair ∆moli
346.90 kalori 0.61gram
= 581.76 kalori/gram Dengan demikian dapat diperoleh data hasil perhitungan kandungan
bahwa
oli
energi
murni
memiliki
rata-rata
sebesar
581.76±0.05 kalori/gram. Sedangkan
perhitungan
kandungan
energi oli bekas pada tabel 3 diatas, jika masa oli bekas yang terpakai untuk pembakaran ratarata sebesar 1.02 gram, sedangkan energi kalor rata-rata yang diterima oleh air sebesar 346.90 kalori, maka besarnya energi per satuan masa dari oli bekas yang diterima oleh air tersebut
Berdasarkan data pada tabel 2 besarnya
dapat dihitung sebagai berikut.
energi kalor (Q) yang diterima oleh air dapat
E=
diperoleh dengan mamasukan nilai masa air, kapasitas panas air dan perubahan suhu yang sudah dibuat tetap kedalam persamaan (2)
=
sehingga diperoleh data bahwa besarnya energi
Qair ∆moli 346.90 kalori 1.02 gram
kalor yang diterima oleh air sebesar 346.90 = 346.93 kalori/gram
kalori/gram. Sedangkan besarnya energi setiap 8
Dengan
demikian
perhitungan kandungan
bahwa
diperoleh oli
energi
data
hasil
bekas
memiliki
rata-rata
sebesar
346.93±0.06 kalori/gram. Besarnya energi untuk campuran oli murni dengan air dan setiap data percobaan dapat dihitung mengikuti cara perhitungan sebelumnya. Proses pengambilan data diulang sebanyak mungkin, kemudian dilakukan seleksi
Gambar 5. Uji kandungan energi pada pembakaran sampel campuran oli murni dan air
data untuk mendapatkan data terbaik yang identik data
Dari data hasil penelitian diatas jika
lainya. Hasil akhir dari proses seleksi data
dibandingkan dengan energi pada jenis oli
dapat ditunjukkan pada gambar 3, 4 dan 5
bekas lain yang berbeda jenis, sifat fisik dan
berikut ini.
kimianya diperoleh data yang berbeda dengan
memiliki kemungkinan lebih
data dalam percobaan ini. Perbedaan tersebut Oli murni Rata-rata
Energi (Kalori/gram)
dikarenakan komposisi dan kondisi untuk
400
setiap jenis oli berbeda-beda pula[7]. Berdasarkan penelitian kandungan energi campuran oli murni terhadap kontaminan air,
300
jika dibandingkan dengan kandungan energi pada bahan bakar lainya seperti biodisel dan
0
5
Pengulangan ke
10
15
minyak solar, oli bekas dalam penelitian ini memiliki selisih energi yang tidak terlampau
Gambar 3. Uji kandungan energi pada pembakaran sampel oli murni
jauh dibandingkan dengan bahan bakar dan biodiesel
700
dan
minyak
solar.
Besarnya
kandungan energi pada bahan bakar biodisel
Oli Murni Rata-rata
Energi (Kalori/gram)
dan minyak solar dapat dilihat pada tabel 3 berikut[10].
600
Tabel 3. Perbandingan Sifat antara Biodisel dan Solar
500 0
5
Pengulangan ke
10
15
Gambar 4. Uji kandungan energi pada pembakaran sampel oli bekas 9
Dengan
Berdasarkan tabel 3 di atas, juga dapat
membandingkan
hasil
dibandingkan bahwa oli bekas yang digunakan
pengamatan terhadap data pada tabel 3 dan 4
dalam
346.93
dapat ditentukan bahwa sampel oli pada
kalori/gram memiliki kandungan energi yang
penelitian ini, yaitu oli murni SAE20W-50, oli
hampir sama dengan bahan bakar biodiesel dan
bekas SAE20W-50 dan campuran oli murni
minyak solar dengan selisih antara 5 sampai 20
SAE20W-50 dengan kontaminan air pada batas
kalori/gram.
penambahan 0.42% dari volume memenuhi
penelitian
ini
sebesar
standar dan mutu untuk digunakan sebagai
Dilihat dari spesifikasi standar dan mutu
bahan bakar.
bahan bakar untuk jenis bahan bakar minyak.
Juga
Syarat untuk menentukan suatu bahan dapat
dapat
penambahan
melihat
hasil
bervariasi jumlahnya berpengaruh pada energi
pembakaran dari bahan tersebut dan jumlah
bahan bakar yang diuji. Semakin besar jumlah
kandungan air dalam bahan tersebut. Besarnya
material pengotor yang ditambahkan, energi
standar nilai kandungan energi (E) bahan bakar
kalor tiap gram dari bahan bakar yang
dan kandungan air didalamnya dapat dilihat
dihasilkan juga semakin berkurang. Penurunan
[11]
energi yang terukur disebabkan karena semakin
kandungan
pada table 4 berikut ini
energi
.
1
yang
sebagai penghambat pembakaran.
bakar minyak Karakteristik
air
besarnya jumlah material air yang berfungsi
Tabel 4. Spesifikasi standar dan mutu bahan
No.
pengotor
bahwa
digunakan sebagai bahan bakar adalah dengan nilai
material
ditunjukkan
Penurunan kandungan energi disebabkan
Batasan
Metode
Minimum
Pengujian
oleh karakteristik antara oli murni dengan air.
Kandungan
346.7
ASTM D240
Dilihat dari segi nilai masa jenis, dapat
Energi (E)
Kal/gram
diketahui bahwa masa jenis air lebih besar dari
o
2
Titik Nyala
80 C
ASTM D93
pada masa jenis oli (minyak lumas), dengan
3
Kandungan air
0.75% Vol
ASTM D95
demikian viskositas atau nilai kekentalan air lebih rendah dari pada nilai kekentalan
Berdasarkan
penelitian
sehingga air memiliki karakteristik fisik lebih
terhadap campuran antara oli murni dengan
encer dibandingkan oli. Perbandingan besarnya
kontaminan air yang terlihat pada gambar 5 di
viskositas pada air dan oli [12] dapat dilihat pada
atas
gambar 6 di bawah ini.
diperoleh
data
hasil
hasil
oli.
akhir
bahwa
rata-rata
nilai
kandungan
energi
sebesar
346.93±0.06
kalori/gram dengan kandungan
material air pada batas minimum 0.42% dari volume bahan bakar.
10
empiris dalam literatur teori fluida dinyatakan 3.4 Viskositas Air Viskositas Oli
8.55
3.2
8.5
3
bahwa semakin kecil nilai tegangan permukaan Viskositas Oli (10 N/s.m)
suatu fluida,
8.45 8.4
2.8
30
40
maka semakin besar daya
kapilaritas fluida tersebut. Sehingga apabila daya kapilaritas berharga besar, maka fluida akan
-2
Viskositas Air (10-4 N/s.m)
8.6
memiliki kemampuan untuk merambat
naik pada celah sempit dengan baik. Hal ini dikarenakan
2.6 50
fluida
yang
memiliki
nilai
tegangan permukaan besar memiliki ikatan
Suhu ( oC)
antar atom intern yang kuat. Sehingga atomGambar 6. Grafik nilai viskositas pada air
atom didalamnya akan saling menarik satu sama lain (kohesi), namun akan menolak atom-
Dapat dibedakan bahwa nilai viskositas
atom yang tidak sejenis.
oli relatif lebih besar dibandingkan nilai viskositas pada air. Hal tersebut mengakibatkan
Peristiwa kapilaritas memiliki peluang
saat air dicampurkan ke dalam oli, material air
lebih besar terjadi pada fluida yang memiliki
lebih mudah diserap oleh sumbu. Disamping itu
ikatan adhesi, dimana atom-atom dalam fluida
daya kapilaritas air juga lebih besar dari pada
dapat mengikat atom-atom pada benda yang
oli. Di mana besarnya daya kapilaritas suatu
tidak sejenis
fluida diwakili dengan besar atau kecilnya nilai
sempit yang dimaksud adalah celah sempit
tegangan permukaan pada fluida tersebut.
pada
Besarnya nilai tegangan permukaan air dan oli
mengakibatkan
[13]
dihasilkan dari pembakaran berkurang, karena
dapat dilihat pada tabel 4 berikut ini.
2 3 4
kandungan
Inilah
yang
energi
yang
tidak mudah terbakar dan mempunyai sifat air
Permukaan
sebagai bahan isolator atau penghambat panas,
(Kg/m) Air Kerosene (Minyak Tanah) Oli (pelumas) Mercury (air raksa)
bakar.
material oli. Namun, air merupakan bahan yang
Tegangan
1
bahan
bagian atas sumbu dibandingkan dengan
pada suhu 21 oC sampai 30 oC
Fluida
sumbu
. Dalam penelitian ini celah
material air lebih mudah meresap naik menuju
Tabel 4. Tegangan permukaan beberapa fluida
No
[14]
hal inilah yang menyebabkan kandungan energi
0.0075
yang terukur pada hasil pembakaran menjadi 0.0024
berkurang.Besarnya
0.0183 0.0520
energi
yang
terukur
melalui metode WBT ini disumbangkan oleh konsentrasi antara material oli murni dan air
Pada tabel 4, diketahui bahwa oli
yang naik dan sampai ke permukaan sumbu.
memiliki nilai tegangan permukaan yang lebih
Untuk
tinggi dibandingkan air. Berdasarkan kajian
dapat
naik
kepermukaan
sumbu,
dipengaruhi gaya hambat fluida (R). 11
Hal
tersebut
dapat
digambarkan
seperti
sama sebesar 0.0335 Ns/m2. Dengan demikian
pada
gambar 7 berikut ini.
besarnya gaya hambat fluida dapat dihitung melalui persamaan (5) sehingga diperoleh bahwa nilai gaya hambat oli pada suhu 27 oC
sebesar 9.377 X 10-12
m5/N.detik dan gaya
hambat air pada suhu yang sama sebesar 1.105
X 10-10 m5/N.detik. Dengan demikian dapat diketahui bahwa pada suhu 27 oC gaya hambat pada oli lebih besar nilainya dari pada gaya hambat Gambar 7. Skema analogi gaya hambat fluida
pada
mengakibatkan
air.
Oleh
karena
itu
konsentrasi air yang naik
Keterangan:
sampai
permukaan
1. Konsentrasi air yang naik sampai permukaan
dibandingkan konsentrasi oli sendiri. Sehingga pembakaran
sumbu (gram)
sumbu
yang terjadi
lebih
banyak
terganggu
oleh
material air. Hal tersebut dapat diperlihatkan
2. Konsentrasi oli yang naik sampai permukaan
dengan bentuk trend grafik yang menurun
sumbu/m (gram) 3. Panjang celah atau sumbu (m)
karena
setiap
penambahan
material
oli,
4. Gaya hambat fluida (m5/N.detik)
sehingga kandungan energi yang terukur pada
5. Jari-jari celah atau sumbu (m)
oli murni menjadi berkurang. Pendekatan total energi yang terjadi
6. Campuran bahan bakar antara oli dan air
atau terukur dapat didekati melalui persamaan
Besarnya gaya hambat fluida mengikuti
kapilaritas. Dimana grafik tersebut mengikuti
persamaan:
π ⋅r4 R= 8 ⋅η ⋅ L
persamaan linier: (6)
E = C1
Dimana; R = gaya hambat fluida (m5/N.detik) r = jari-jari celah/sumbu (m) = viskositas fluida (Ns/m2)
moli m − C 2 air Roli Rair
(7)
Dimana; E = energi terukur (kalori/gram) C1= konstanta energi (kalori m5/gram.N.detik) C2= konstanta energi (kalori m5/gram.N.detik) m = massa (gram) R =Gaya hambat fluida (m5/N.detik)
L = panjang celah (m) Dalam penelitian ini telah diukur bahwa panjang sumbu yang digunakan 0.3 m, jari-jari
Dengan memasukkan nilai massa dan yang
sumbu sebesar 0.0007 m. Berdasarkan gambar
sudah dihitung sebelumnya dapat diperoleh
6 dapat diketahui bahwa nilai viskositas air
data, kemudian dari data tersebut dilakukan
pada suhu 27 oC adalah 0.0008525 Ns/m2
pengubahan terhadap nilai konstanta C1 dan C2.
sedangkan nilai viskositas oli pada suhu yang
Pada saat grafik model persamaan kapilaritas
12
menyerupai data asli, maka nilai konstanta
Semakin besar jumlah kontaminan air
adalah tepat. Seperti grafik model persamaan
yang ditambahkan mengakibatkan semakin
yang terlihat pada gambar 8 berikut.
berkurangnya kandungan energi yang terukur. Besarnya kandungan energi yang berkurang dapat
didekati
melalui
model
persamaan
kapilaritas. Di mana Perbandingan antara hasil pengamatan dengan model tersebut dapat dicapai pada selisih energi 3.59%, dengan konstanta C1 dan C2 berturut-turut sebesar 14.73 dan 2298 kalori m5/gram.N.detik dengan persamaan kapilaritas
m m E = 14.73 × oli − 2298 × air Roli Rair Gambar 8. Percobaan dan model persamaan Saran
kapilaritas
Dalam pengukuran kandungan energi Gambar grafik model persamaan kapilaritas di
perlu dikembangkan penggunaan sampel uji oli
atas diperoleh dengan persamaan (8).
murni dan bekas untuk jenis dan spesifikasi lain,
m m E = 14.73 × oli − 2298 × air Roli Rair
juga
campuran
oli
murni
dengan
penambahan kontaminan yang bervariasi baik
(8)
jenis
dan
jumlahnya
hubungan
Kesimpulan
terhadap besarnya kandungan energi yang
kandungan
murni
SAE20W-50
memiliki
rata-rata
sebesar
energi
581.76±0.05
pengotor
lain
terukur.
Dari penelitian ini dapat disimpulkan oli
material
mengetahui
KESIMPULAN DAN SARAN
bahwa
antara
untuk
DAFTAR PUSTAKA [1]. Sukarmin, 2004. Hidrokarbon dan minyak
kalori/gram dan oli bekas
bumi.
Bagian
proyek
Pengembangan
SAE20W-50 sebesar 346.93±0.06 kalori/gram.
Kurikulum.
Jakarta:
DIREKTORAT
Ketiga sampel dalam penelitian ini, yaitu Oli
Pendidikan
Menengah
dan
murni SAE20W-50,
DEPDIKNAS.
oli bekas SAE20W-50
dan campuran oli murni SAE20W-50 dengan kontaminan
air
pada
batas
Kejuruan,
[2]. Fitriawan, D, 2010. Studi Pengelolaan
penambahan
Limbah Padat & Limbah Cair PT X –
maksimal 0.42% memenuhi standar dan mutu
Pasuruan
untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar.
Proses Produksi
Sebagai
Upaya Bersih.
Penerapan Surabaya:
Institut Teknologi Sepuluh Nopember. 13
Pengembangan Teknologi Tepat Guna
[3]. Raharjo, W. P, 2007. Pemanfaatan TEA (Three
Ethyl
Amin)
Dalam
LIPI.
Proses
[9]. Susilo, B, 2007. Pengujian
Penjernihan Oli Bekas Sebagai Bahan
Kinerja
Bakar Pada Peleburan Alumunium. Jurnal
Kompor
Menggunakan
Penelitian Sains dan Teknologi, Vol. 8,
Bakar Alternatif Minyak Kapuk (Ceiba
No. 2, 2007: 166-184, Surakarta: UNS.
Petandra). Jurnal Teknologi Pertanian.
Tekan
Bahan
8(2): 119-126.
[4]. Monika, I dan Umar, D. F, 2008. Pemanfaatan Bentonit Sebagai Penjernih
[10]. Smith, E. C, 2004, Evaluation of
Minyak Pelumas Bekas Hasil Proses Daur
Biodiesel Fuel Based on ASTM D975.
Ulang Dengan Batubara. Pusat Penelitian
Montana:
dan Pengembangan Teknologi Mineral
Transport.
dan Batubara, Bandung.
Dengan
Tanah
Sebagai
Department
of
[11]. Keputusan DIRJEN MIGAS. 2008.
[5]. Raharjo, W. P, 2009. Pemanfaatan Oli Bekas
Montana
Pencampuran Bahan
Bakar
Standard an mutu (spesifikasi) bahan
Minyak
bakar jenis minyak bakar yang dipasarkan
Pada
didalam negeri. DEPARTEMEN ESDM
Atomizing Burner. Jurnal Penelitian Sains
Republik Indonesia. [12]. Chusni, M. Minan dan Toifur, M., 2012.
& Teknologi, Vol. 10, No. 2, 2009: 156168, Surakarta: UNS.
Penentuan Nilai Viskositas Zat Cair Dengan
[6]. Handrianto , P, 2011. Pencemaran minyak
Koreksi
Efek
Dinding
bumi (crude oil). Lampung: Universitas
Menggunakan Hukum Stokes. Purworejo :
Negeri Lampung.
Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVI HFI Jateng dan DIY.
[7]. Windarti, A. T dan Burhan, R. Y. P, 2008.
[13]. Indarniati., 2008. Perancangan alat ukur
Identifikasi Senyawa Penanda Dalam Pelumas Hasil Daur Ulang (Recycle)
tegangan
Menggunakan Ekstraksi Metil Etil Keton
induksi elektromagnetik. Jurnal Fisika Dan
Dengan Penambahan Demulsifier CaCl2
Aplikasinya, Vol. 4, No. 1 Surabaya:
Anhidrat
Jurusan
Melalui
Analisa
KG-M.
permukaan
Fisika,
cairan
Universitas
dengan
Negeri
Surabaya.
Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh
[14]. Yudoyono, D, 2009.
Nopember.
Unjuk Kerja
2010.,
Kompor Sumbu Tunggal Berbahan Bajar
Pengolahan
Minyak Jatropha Curcas Tanpa Tekanan.
Briket Dari Limbah Biji Jarak Pagar
Surabaya: Jurusan Tehnik Mesin, Institut
(Jatropha
Teknologi
[8]. Sriharti,
dan
Implementasi
Cimayasari
Salim, Teknologi
Curcas
Linn)
Kecamatan
T,
Di
Desa
Cipeundeuy
Kabupaten Subang. Subang: Balai Besar 14
Sepuluh
Nopember
15
16
