PENGARUH PENAMBAHAN ETHANOL 20% TERHADAP KONSUMSI BAHAN BAKAR PADA GENSET BENSIN

PENGARUH PENAMBAHAN ETHANOL 20% TERHADAP KONSUMSI BAHAN BAKAR PADA GENSET BENSIN

Latar Belakang

1. Konsumsi Bahan Bakar Motor Bensin. 2. Penambahan Ethanol 20% Terhadap Konsumsi Bahan Bakar.

Rumusan Masalah 1. Bagaimana pengaruh Konsumsi Bahan Bakar dan SFOC antara Bensin murni dengan campuran 80% Bensin + 20% Ethanol yang divariasi terhadap daya listrik yang dihasilkan genset. 2. Bagaimana Konsumsi Bahan Bakar antara Bensin murni dengan campuran 80% Bensin + 20% Ethanol yang divariasikan terhadap putaran mesin genset.

3. Bagaimana pengaruh SFOC antara Bensin murni dengan campuran 80% Bensin + 20% Ethanol yang divariasi terhadap putaran mesin genset.

Batasan Masalah 1. Jenis Bahan Bakar yang digunakan pada pengujian, yaitu : Bensin murni dan campuran antara 80% Bensin + 20% Ethanol. 2. Generator yang akan direncanakan adalah sebagai berikut : Merk : KORO & BE KR 1900 LX Type : 4 cycle Speed : 3000 rpm Power : 1 KW = 1000 Watt Frekuensi : 50 Hz Voltage : 220 Volt, Single Phase Cos φ : 0,8 (jika daya generator 1000w, maka daya output 800w)

Tujuan Penelitian 1. Apakah pemakaian Bahan Bakar campuran 80% Bensin + 20% Ethanol mempunyai SFOC yang lebih baik dari pemakaian Bahan Bakar Bensin murni.

Manfaat Penelitian 1. Mengetahui perbedaan konsumsi Bahan Bakar dengan variasi putaran mesin pada genset antara menggunakan Bensin murni, atau pun dari campuran 80% Bensin + 20% Ethanol. 2. Mengetahui pengaruh campuran bensin dan ethanol yang divariasi terhadap daya listrik yang dihasilkan genset. 3. Membantu pemerintah dalam penghematan penggunaan BBM

Tinjauan Pustaka Pengertian Motor Bensin Mesin mobil merupakan pembangkit tenaga (gerak), pada mesin inilah dibangkitkan tenaga yang kemudian menimbulkan gerak putar. Bagian-bagian motor dapat dipisahkan menjadi dua yakni bagian yang bergerak dan bagian yang tak bergerak. Sistim yang ada pada sebuah motor terdiri atas sistem bahan bakar, sistim pelumasan, dan sistim pendingin Motor dibedakan dari proses kerjanya yaitu motor empat (4) tak dan motor 2 tak. Sedangkan berdasarkan penyalaan bahan bakarnya motor juga dibedakan menjadi 2 yaitu motor bensin dan motor diesel.

Motor bensin dan motor diesel bekerja dengan torak bolak balik (naik turun pada motor gerak). Keduanya bekerja pada prinsip 4 langkah dan prinsip ini umumnya digunakan pada teknik mobil. Untuk motor dengan penyalaan busi disebut motor bensin dengan menggunakan bahan bakar bensin(premium), sedangkan untuk

motor diesel menggunakan bahan bakar solar atau minyak diesel.

Dalam proses pembakaran tenaga panas bahan bakar diubah ketenaga mekanik melalui pembakaran bahan bakar didalam motor. Pembakaran adalah proses kimia dimana Karbondioksida dan zat air bergabung dengan oksigen dalam udara. Jika pembakaran berlangsung maka diperlukan : a)Bahan bakar dan udara dimasukkan kedalam motor b)Bahan bakar dipanaskan hingga suhu tinggi Pembakaran menimbulkan panas dan menghasilkan tekanan, kemudian menghasilkan tenaga mekanik. Campuran masuk kedalam motor mengandung udara dan bahan bakar. Perbandingan campuran kira kira 12-15 berbanding 1 setara 12-15 kg udara dalam 1 kg bahan bakar. Yaitu karbon dioksida 85% dan zat asam (Oksigen) 15 % atau 1/5 bagian dengan karbon dioksida dan zat air. Zat lemas (N) tidak mengambil bagian dalam pembakaran. Jika diperhatikan lebih jauh terdapat banyak perbedaan antara motor bensin dan motor diesel.

Perbedaan Motor Bensin dan Diesel :  Gas yang diisap pada langkah motor bensin adalah campuran antara bahan bakar dan udara, sedangkan pada motor diesel adalah udara murni.  Bahan bakar pada motor bensin terbakar oleh loncatan bunga api busi, sedangkan pada motor diesel oleh suhu kompresi tinggi.  Motor bensin menggunakan busi sedangkan motor diesel menggunakan injector (nozzel).

Kelebihan Dan Kekurangan Antara Motor Bensin dan Motor Diesel :

 Kelebihan Getaran motor bensin lebih halus dan pada ukuran dan kapasitas yang sama mesin motor bensin lebih ringan.  Kekurangan  Motor bensin tidak tahan bekerja terus-menerus dalam waktun yang lama sedangkan diesel sebaliknya. Dengan medan yang berat.  Motor bensin peka pada suhu yang tinggi terutama komponen sistem pengapiannya,sedangkan motor diesel tahan bekerja pada suhu yang tinggi  Bahan bakar motor bensin harus bermutu baik karena peka terhadap bahan bakar, beda dengan dengan motor diesel hampir dapat menggunakan bahan bakar dari berbagai jenis dan mutu. Keduanya baik motor bensin dan diesel keduanya bekerja dengan proses 4 tak dan 2 tak,dimana motor 4 tak adalah motor yang bekerja setiap satu kali pembakaran bahan bakamya memerlukan 4 kali langkah piston atau 2 kali putaran poros engkol.

Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah 1. Langkah Isap Piston bergerak dari TMA ( Titik Mati Atas ) menuju TMB (Titik Mati Bawah), sementara katup intake / katup masuk membuka dan katup buang tertutup. Pergerakkan piston ke bawah ini membuat ruang di atas piston menjadi vakum, sehingga campuran udara dan bensin dari karburator akan masuk melalui saluran masuk menuju ke dalam silinder yaitu ruang di atas piston . 2. Langkah Kompresi Piston bergerak dari TMB menuju TMA, sementara katup masuk dan katup buang tertutup. Pergerakkan piston ke atas ini, membuat campuran udara dan bensin yang berada di atas piston menjadi terdesak / termampatkan , sehingga suhu dan tekanan dari campuaran udara dan bensin menjadi naik. Pada saat 10 derajat sampai 5 derajat sebelum TMA busi memercikkan api. Campuran udara dan bensin yang telah naik suhunya tersebut menjadi terbakar, dan akhirnya meledak. Ledakkan inilah yang membuat piston terdorong ke bawah kembali .

3. Langkah Usaha Piston bergerak dari TMA menuju TMB , sementara katup masuk dan katup buang tetap tertutup . Pergerakkan piston ini karena dorongan dari ledakkan yang terjadi karena pembakaran campuran udara dan bensin . 4. Langkah Buang Piston bergerak dari TMB menuju TMA , sementara katup buang terbuka dan katup masuk masih tertutup . Pergerakkan piston naik ke atas ini membuat gas sisa hasil pembakaran menjadi terdorong keluar melalui saluran buang kemudian menuju knalpot . Gerak naik turun - piston inilah yang diteruskan ke poros engkol / crankshaft menjadi gerak putar , yang selanjutnya akan diteruskan ke sistem pemindah daya / power train untuk diteruskan ke roda .

Keterangan: TMA adalah posisi langakah piston pada posisi paling atas . TMB adalah posisi langkah piston pada posisi paling bawah .

Prinsip Kerja Motor Bensin 2 Langkah Motor bensin 2 tak adalah motor berbahan bakar bensin yang dalam 1 kali siklus usaha membutuhkan 2 langkah piston . Prinsip kerjanya adalah : 1. Hisap dan Kompresi.

Piston bergerak ke atas. Ruang di bawah piston menjadi vakum / hampa udara, berakibat campuran udara dan bensin terhisap masuk ke dalam ruang di bawah piston. Sementara ruang di atas piston dikompresikan / dimampatkan, sehingga campuran udara dan bensin yang sudah berada di atas piston menjadi naik suhu dan tekanannya. Pada saat 10 -5 derajat sebelum TMA , busi memercikkan api, sehingga campuran udara dan bensin yang telah naik suhu dan Tekanannya, menjadi terbakar dan meledak

2. Usaha dan Buang. Hasil dari terbakar dan meledaknya campuran udara dan bensin itulah, yang membuat piston terdorong ke bawah. Pada saat piston terdorong ke bawah / bergerak ke bawah, ruang dibawah piston menjadi dimampatkan/dikompresikan. Sehingga campuran bensin dan udara yang berada di ruang bawah piston menjadi terdesak keluar dan naik ke ruang di atas piston melalui saluran bilas. Sementara sisa hasil pembakaran tadi akan terdorong keluar dan keluar menuju saluran buang, kemudian menuju knalpot. Begitulah seterusnya, langkah kerja ini terjadi berulang - ulang selama mesin hidup .

Keterangan :  Pada saat piston bergerak ke bawah , campuran udara dan bensin yang berada di ruang bawah piston tidak dapat keluar menuju saluran masuk , karena ada reed valve.  Keterangan untuk kata yang di cetat miring . Artinya adalah campuran udara dan bensin yang sudah berada di atas piston , akibat gerak piston ke bawah pada saat langkah sebelumnya.

Macam-Macam Bahan Bakar • Bahan Bakar Padat Bahan bakar padat yang biasa dipakai dalam industri dan transportasi adalah batubara. Batubara termasuk bahan bakar fosil karena terbentuk dari sisa tumbuhtumbuhan yang mengalami proses geologis dalam jangka waktu jutaan tahun. Berdasarkan perbedaan umur geologis, berturut-turut dari yang paling tua, batubara dibagi sebagai : Antrasit. semi –bitumen. Bitumen. Sub-bitumen. Lignit. Makin muda umur batubara, makin besar kandungan unsur hidrogennya, makin rendah nisbah KT terhadap BTG. Karena berasal dari tumbuh-tumbuhan maka batubara tersusun terutama oleh bahan organik.     

Untuk menyatakan komposisi batubara, digunakan analisis pendekatan dan analisis tuntas. Nilai kalor berkisar antara 9 000-10000 kkal/kg, yang dipengaruhi oleh kadar C, H dan S.Beberapa rumus pendekatan yang diperoleh secara empiris, menyatakan hubungan antara nilai kalor, kadar C, kadar H dan kadar S, ataupun kadar KT dan BTG. • Rumus Dulong : Nilai kalor atas, NKA = 14 490 C + 61 000 Ha + 5 550 Skt C, S, BTG, KT = % berat C, S, BTG, KT dalam batubara Kalau 100 BTG/KT > 80, tanda pada suku terakhir negatif.

• Bahan Bakar Cair Bahan bakar cair yang biasa dipakai dalam industri, transportasi maupun rumah tangga adalah fraksi minyak bumi. Minyak bumi adalah campuran berbagai hidrokarbon yang termasuk dalam kelompok senyawa: parafin, naphtena, olefin, dan aromatik. Kelompok senyawa ini berbeda dari yang lain dalam kandungan hidrogennya.Minyak mentah, jika disuling akan menghasilkan beberapa macam fraksi, seperti: bensin atau premium, kerosen atau minyak tanah, minyak solar, minyak bakar, dan lain-lain. Setiap minyak petroleum mentah mengandung keempat kelompok senyawa tersebut, tetapi perbandingannya berbeda.

 Perbedaan minyak mentah yang utama ialah: - Minyak Aspaltik, yang terdiri sebagian besar naphtena dan aromatik. - Minyak Prafin, sebagian besar berupa parafin (lilin).

• Bensin atau Gasolin atau Premium Gasolin dibuat menurut kebutuhan mesin, seperti avgas (aviation gasoline), premium dan gasolin biasa, terdiri dari C4 sampai C12. Sifat yang terpenting pada gasolin adalah “angka oktana”. Angka oktana adalah angka yang menyatakan besarnya kadar isooktana dalam campurannya dengan normal heptana. Isooktana mempunyai angka oktana = 100, sedang normal heptana mempunyai angka oktana = 0. Makin tinggi angka oktana gasolin semakin baik unjuk kerjanya.

• Kerosen Termasuk kerosen adalah: - Bahan bakar turbin gas pada pesawat terbang. - Minyak bakar, biasa dipakai untuk dapur rumah tangga, bahan bakar kapal laut, dan penerangan lampu kereta api di masa lalu. Mutu kerosen tergantung pada sifatnya dalam uji lamu (lamp test) dan uji bakar, seperti timbulnya asap dan kabut putih. Asap disebabkan oleh hidrokarbon aromatik sedang kabut putih oleh disulfida.

 Bahan Bakar Diesel Bahan bakar diesel atau minyak diesel dipakai untuk mengoperasikan mesin diesel atau “compression ignition engine”. Mutunya ditentukan oleh angka cetana. Makin tinggi angka cetana, makin tinggi unjuk kerja yang diberikan oleh bahan bakar diesel. Angka cetana adalah besarnya kadar volume cetana dalam campurannya dengan metilnaphtalen. Cetan murni mempunyai angka cetana = 100, sedang aromatic mempunyai angka cetana = 0. Unjuk kerja adalah persentase rata-rata daya yang dapat diperoleh dari mesin dengan bahan bakar tertentu dibandingkan dengan daya yang diperoleh dari bahan bakar yang mempunyai angka cetana = 100.

• Minyak Residu Minyak residu biasa digunakan pada ketel uap, baik yang stasioner maupun yang bergerak. Dalam hal instalasinya, pemakaian minyak residu dalam ketel uap akan lebih murah dibanding batubara. Disamping itu, pemakaian minyak residu tidak menimbulkan masalah abu. Akan tetapi pada ketel uap tekanan tinggi dan suhu tinggi dapat menimbulkan korosi dan kerusakan pada “superheater tube”. Pemakaian minyak residu kecuali dalam ketel uap antara lain : - Tanur dalam industri baja, tanur tinggi dalam industri semen dan industri lain yang mempunyai kaitan dengan semen, serta berbagai dapur dalam industry petroleum dan industri kimia. - Mesin diesel, kecuali pada mesin diesel kecepatan tinggi seperti pada truk dan lokomotif, pada mesin diesel kapal serta mesin diesel berkecepatan rendah untuk pembangkit tenaga listrik. - Turbin gas.

• Bahan Bakar Gas Termasuk dalam bahan bakar gas antara lain: - Asetilin Gas asetilin digunakan dalam pengelasan dan pemotongan logam, yang memerlukan suhu nyala yang tinggi, dapat juga dipakai untuk lampu karbida. Gas asetilin dapat membentuk asetilida yang eksplosif jika dicampur dengan tembaga (Cu), terlebih-lebih dengan udara. - “Blast Furnace Gas” Gas ini merupakan hasil samping peleburan bijih besi dengan kokas dan udara panas di dalam “blast furnace”. - Gas Air Biru (Blue Water Gas) Dibuat dari reaksi antara kukus (steam) dengan karbon padat yang dipanasi pada suhu tinggi, merupakan campuran antara gas H2 dan gas CO.

- Gas Batubara Gas batubara disebut juga gas kota, dibuat dari dis tilasi destruktif batubara dalam retort tertutup dengan pemanasan tinggi. - Gas Alam Gas alam tersusun dari parafin hidrokarbon, khususnya gas metana bercampur dengan nitrogen, N2, dan karbon dioksida, CO2, diperoleh dari tambang dengan pengeboran tanah melalui batuan kapur atau batuan pasir. Kandungan metananya di atas 90%. - Gas Petroleum Gas petroleum diperoleh dari fraksionasi minyak bumi mentah, dan dapat juga dari gas alam, mengandung propana dan butana sebagai komponen terbesar.

Pengertian Bahan Bakar Ditinjau dari sudut teknis dan ekonomis, bahan bakar diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor. Bahan bakar dibakar dengan tujuan untuk memperoleh kalor tersebut, untuk digunakan baik secara langsung maupun tak langsung. Sebagai contoh penggunan kalor dari proses pembakaran secara langsung adalah :  Untuk memasak di dapur-dapur rumah tangga,  Untuk instalasi pemanas,  Sedang contoh penggunaan kalor secara tidak langsung adalah: - Kalor diubah menjadi energi mekanik, misalnya pada motor bakar, - Kalor diubah menjadi energi listrik, misalnya pada pembangkit listrik tenaga diesel, tenaga gas dan tenaga uap.

Beberapa macam bahan bakar yang dikenal adalah :  Bahan bakar fosil, seperti: batubara, minyak bumi, dan gas bumi.  Bahan bakar nuklir, seperti: uranium dan plutonium.  Pada bahan bakar nuklir, kalor diperoleh dari hasil reaksi rantai penguraian atom-atom melalui peristiwa radioaktif.  Bahan bakar lain, seperti: sisa tumbuh-tumbuhan, minyak nabati, minyak hewani.  Bahan bakar konvensional, ditinjau dari keadaannmya dan wujudnya dapat padat, cair atau gas, sedang ditinjau dari cara terjadinya dapat alamiah dan non-alamiah atau buatan atau “manuvactured”. Termasuk bahan bakar padat alamiah ialah: antrasit, batubara bitumen, lignit, kayu api, sisa tumbuhan. Termasuk bahan bakar padat nonalamiah antara lain:  Kokas, semi-kokas, arang, briket, bris, serta bahan bakar nuklir. Bahan bakar cair non-alamiah antara lain: bensin atau gasolin, kerosin atau minyak tanah, minyak solar, minyak residu, dan juga bahan bakar padat yang diproses menjadi bahan bakar cair seperti minyak resin dan bahan bakar sintetis. Bahan bakar gas alamiah misalnya: gas alam dan gas petroleum, sedang bahan bakar gas non-alamiah misalnya gas rengkah (atau cracking gas) dan “producer gas”.

• Bahan bakar fosil dan bahan bakar organik lainnya umumnya tersusun dari unsur-unsur C (karbon), H (hidrogen), O (oksigen), N (nitrogen), S (belerang), P (fosfor) dan unsur-unsur lainnya dalam jumlah kecil, namun unsur-unsur kimia yang penting adalah C, H dan S, yaitu unsurunsur yang jika terbakar menghasilkan kalor, dan disebut sebagai “bahan yang dapat terbakar” atau “combustible matter”, disingkat dengan BDT. Unsur-unsur lain yang terkandung dalam bahan bakar namun tidak dapat terbakar adalah O, N, bahan mineral atau abu dan air. Komponenkomponen ini disebut sebagai “bahan yang tidak dapat terbakar” atau “non-combustible matter”, disingkat dengan non-BDT. Secara singkat komposisi bahan bakar padat dinyatakan menurut :

a.

Analisis pendekatan (proximate analysis), yaitu kandungannya akan BDT, air, abu. BDT terdiri dari :  Bahan yang bila terbakar membentuk gas atau uap, yaitu gas CO2, CO, SO2, uap air. Bahan ini disingkat dengan BTG.  Bahan yang jika terbakar tidak membentuk gas, dan pembakaran lebih lanjut terhadap bahan ini menghasilkan kokas. Bahan ini disebut “karbon tetap” atau “fixed carbon” disingkat KT. Setelah proses pembakaran :  BTG : terbakar menghasilkan gas-gas CO2, CO, SO2, dan uap air yang keluar sebagai gas asap atau gas buang.  non-BDT : unsur O dan N membentuk gas-gas oksigen (O2) dan nitrogen (N2), dan keluar sebagai gas asap. Komponen abu tetap tinggal di ruang pembakaran, ditampung oleh penampung (“ash pit”), dan keluar sebagai sisa pembakaran (“refuse”) disingakt SB.  KT : terbakar membentuk kokas. Kokas mempunyai kandungan karbon mendekati 100%.

b.

Analisis tuntas (ultimate analysis), yaitu komposisi bahan sampai unsur unsurnya, seperti kandungan C, H, O, N, S, abu dan air. Air yang terkandung dalam bahan bakar mencakup : air yang menempel secara mekanis, air senyawa, yaitu air yang dapat terbentuk jika unsur O dan H dalam bahan bakar mempunyai perbandingan stoikiometeris. Bahan bakar cair terdiri dari seyawa hidrokarbon atau campuran beberapa macam senyawa hidrokarbon. Pada minyak bumi, kandungan hidrokarbon terdiri dari C5 sampai C16, meliputi seri parafin, napftena, olefin dan aromatik. Hidrokarbon tersebut kadang-kadang merupakan senyawa ikatan dengan belerang, oksigen dan nitrogen, yang jumlahnya beragam. Bahan-bahan gas terdiri dari campuran senyawa-senyawa C dan H yang mudah terbakar (CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CO, H2 dan lain-lain), serta gas -gas yang tidak terbakar (N2, CO2, SO2). Senyawa C dan H tersebut tidak selalu senyawa hidrokarbon (CO, H2). Contoh bahan bakar Gas :

Gas alam : merupakan campuran gas-gas parafin hidrokarbon jenuh seperti metana, etana, gas nitrogen, gas karbon dioksida, dan lain-lain. Kandungan air di dalam bahan bakar cair dan bahan bakar gas terbats pada harga nisbi menurut kelarutanair di dalam cairan dan dalam gas tersebut. Kandungan air, kandungan abu dan kandungan belerang dalam bahan bakar sangat menentukan mutu bahan bakar tersebut, karena bahan-bahan tersebut mempengaruhi besarnya nilai kalor dan sekaligus menentukan spesifikasinya.

BAB III METODOLOGI PENGUJIAN Waktu NO

KEGIATAN

1 2 3 4 5 6

Studi Literatur Pengumpulan Data Persiapan Alat dan Bahan Proses Pengujian Analisa Data/Pembahasan Penyusunan Laporan

1

2

3

BULAN

4

5

6

• • • • •

3.2. Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di Bengkel Reparasi, Jurusan Teknik Permesinan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya. 3.3. Peralatan dan Bahan Mempersiapkan alat dan bahan yang diperlukan dalam melakukan percobaan agar mengefisienkan waktu yang dibutuhkan. Alat yang digunakan antara lain: Ampere Meter Tacho Meter Stop Watch Obeng Lembar Data

3.4. Langkah Pengujian Penelitian ini dikelompokan menjadi lima (5) tahapan, yaitu: persiapan dan pemeriksaan, percobaan dasar, pergantian bahan bakar, analisa dan kesimpulan. • Persiapan dan Pemeriksaan • Percobaan dasar • Pergantian Bahan Bakar • Analisa • Kesimpulan

Flowchart Penyelesaian Tugas Akhir