PENGGUNAAN MINYAK BIJI KAPOK RANDU SEBAGAI BAHAN BAKAR MOTOR DIESEL Oleh: Mustalikin ABSTRACT There are many expect in Indonesia Govermant such as fuel energy convertion, purpose of vegetable oil of fuel as one of change diesel fuel and expect of society who use diesel fuel as transportation. Base of this expect will have problem until how many diesel engine of Refineed kapok seed oil to diesel engine. Many advices of this written are using of Refineed kapok seed oil or vegetable oil as fuel to diesel engine. It is needed to continue in growth of Refineed kapok seed oil that make many advantages of fuel diesel engine.
PENDAHULUAN Dalam era teknologi dewasa ini, minyak bumi mempunyai peranan penting sebagai bahan bakar kendaraan bermotor baik itu roda empat maupun roda dua sebagaian besar industri juga menggunakan minyak bumi sebagai bahan bakar motor diesel untuk mendukung produktivitasnya Dengan digunakannya minyak bumi secara terus menerus akan mengakibatkan kekurangan minyak bumi di masa yang akan datang . Salah satu usaha untuk menunjang hemat energi adalah menggunakan minyak nabati sebagai bahan bakar motor diesel. Untuk mengantisipasi kekurangan persediaan minyak bumi yang akan datang dan ketidak stabilan suplai minyak bumi di pasaran internasional, maka “ Perhatian didalam pemakaian minyak nabati telah bangkit kembali” (Sartikowati Suharto, 1982 : 20). “ Minyak biji kapok randu mempunyai potensi yang cukup besar sebagai bahan bakar alternatif untuk motor diesel.” (Pallawagau La Puppung, 1985 : 34 ) Salah satu komoditi ekspor Jawa Tengah adalah kapok randu. Dari banyaknya tanaman kapok randu akan mendukung produksi minyak biji kapok randu. Motor diesel sebagai alat penelitian karena pada saat sekarang dan masa yang kakan datang banyak transportasi menggunakan motor diesel. Konsumsi Minyak Solar yang terus meningkat Pemakaian solar untuk mesin diesel memang banyak disukai dengan berbagai pertimbangan sebagai berikut : 1. Pemakaian bahan bakar mesin diesel masih lebih murah dibandingkan dengan bensin, sehingga bisa mengurangi biaya operasional 2. Umur mesin diesel lebih lama disbandingkan dengan dua kali dari motor bensi. Kalau motor bensin umur efektifnya 6 tahun maka kendaraan dengan mesin diesel dapat mencapai dua belas tahun atau lebih dengan perawatan dan cara pengoperasionalnya yang sama. 3. Top overhaul mesin diesel bisa dilakukan setiap 3 ½ tahun. Sedangkan motor bensin dilakukan overhaul 2 tahun sekali. 4. Minyak pelumas yang dipakai oleh motor bensin rata-rata 3 kali lebih sering diganti dibandingkan dengan mesin diesel.
36
5. Gas pembuangan dari mesin diesel lebih bersih dibandingkan dengan motor bensin, karena kadar hidrokarbon yang tak terbakar dan karbon monoksida dan karbon monoksida lebih sedikit. 6. Kendaraan niaga lebih baik menggunakan mesin diesel Tetapi meskipun banyak keuntungan yang didapat dari penggunaan mesin diesel ada juga kekurangan-kekurangannya diantarannya : 1. Untuk torsi yang sama dengan mesin bensin mesin diesel lebih mahal 5 kali dibandingkan . Sedangkan untuk daya yang sama, harganya akan lebih besar 7 kali besar harga motor bensin. 2. Ongkos overhaul lebih tinggi pada mesin diesel, karena memerlukan suku cadang yang kira-kira 4 kali lebih mahal dari motor bensin dengan Hp yang sama. 3. Bunyi mesin diesel tidak disukai karena lebih kasar dibandingkan dengan mnotor bensin. 4. Jarang disukai sebagai kendaraan penumpang. Berdasarkan pertimbangan diatas untuk masa mendatang kelihatannya pemakaian mesin akan terus menanjak. Apalagi kaitannya dengan masalah pembangunan di Negara kita di mana terlihat kecenderungan peningkatan penggunaan mesin diesel selain dibidang transportasi niaga juga dibidang pembangkit tenaga, pertambangan, pertanian, industri, dsb. Minyak Biji Kapok Randu Sebagai Bahan Bakar Motor Diesel Penggunaan bahan bakar minyak biji kapok randu adalah salah satu penelitian yang mengembangkan pemakaian minyak nabati sebagai bahan bakar motor diesel. Sebelumnya pernah diadakan penelitian yang sejenis yaitu minyak biji jarak dan minyak bunga matahari. Penelitian diatas bertujuan menunjang konversi energi minyak terutama minyak bumi. Demikian pula penelitian tentang biji kapok randu sebagai bahan bakar motor diesel juga bertujuan membantu konversi energi minyak. Pelaksanaan penelitian tentang penelitian minyak biji kapok randu ini dapat diterapkan pada motor diesel karena minyak kapok randu mempunyai syarat-syarat yang harus dipenuhi sebagai bahan bakar. “ syarat bahan bakar untuk motor Diesel antara lain : viscositasd, angka cetana dan kotoran bahan bakar .” (La Puppung, Lemigas, 1985 : 20) 1. Viscositas Viscositas adalah suatu term yang menunjukkan tendensi suatu cairan melawan aliran. Misalnya air mempunyai aliran yang sangat mudah berarti air mempunyai viscositas yang sangat rendah. Minyak kapok randu mempunyai viscositas berkisar antara 4 – 40 pada 60/60 derajad Fahrenhait, angka tersebut menunjukkan viscositas masuk pada spesifikasi minyak diesel atau minyak yang digunakan untuk dipakai bahan bakar motor diesel 2. Angka Cetana Angka Cetana adalah angka yang menunjukkan kualitas penyalaan pada bahan bakar motor diesel. Angka cetana bahan bakar dapat dibandingkan dengan angka oktan benasin. Angka cetana yang lebin rendah , memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk penyalaan , angka cetan yang lebih rendah umumnya ditambah dengan bahan aditif supaya pada waktu penyalaan, menggunakan suhu yang rendah .
37
Angka cetana yang tinggi memerlukan tinggi penyalaan sendiri “( auto ignation point)” artinya suhu yang diperrlukan untuk penyalaan bahan bakar lebih rendah. Angka cetana minyak biji kapok randu adalah 50 sampai 52. Dengan angka cetana ini kecil kemungkinan terjadi detonasi. (“knocking)”. Detonasi adalah keterlambatan bakan bakar menyala tepat pada waktunya sehingga menimbulkan bunyi yang keras atau mesin yang kasar dan tidak halus. Angka cetan dan detonasi mempunyai hubungan dalam sebuah mesin diesel. Terjadinya detonasi sebagai berikut : Pada akhir langkah pemampatan (kompresi ) sistem bahan bakar minyak kapok randu dengan udara tekan di dalam silinder mesin. Bahan bakar tidak dimasukkan sekaligus, sebab bahan bakar memerlukan waktu untuk pemasukkan. Pada waktu penyemprotan bahan bakar mulai, dilanjutkan dalam beberapa saat , dan kemudian berhenti. Bahan bakar akan terakumulasi jika bahan bakar tidak mulai menyala segera. Kemudian ketika bahan bakar menyala, akan ada sejumlah bahan bakar yang akan menyala dan terbakar hampir pada waktu yang bersamaan. Ini akan mengakibatkan tekanan tiba- tiba naik dan akan menyerupai pukulan yang hebat pada dinding ruang bakar ,ini disebut detonasi pada motor diesel. Pada waktu yang bersamaan, penyalaan tidak akansempurnadan akan terjadi asaphitam (smoke) pada gas buang. Jika detonasi ini terjadi dalam waktu yang cukup lama maka selain dapat merusak bagian mesin, bunyi mesin yang keras itu merupakan gangguan yang sungguh tidak menyenangkan . Bahan bahan campuran minyak biji kapok dengan solar mempunyai suhu penyalan 67º C dengan dijaganya pembakaran brlangsung 10º sebelum TMA memungkinkan terhindarnya dari detonasi. Untuk megatasi detonasi dengan angka cetana yaitu dengan mempertahankan cetana bahan bakar berkisar 50 sampai 52, karena angka setana tersebut masih di sekitar angka bahan bakar diesel. Angka cetana yang digunakan pada suhu penyalaan rendah semprotan bahan bakar akan menyala pada saat kompresi mulai. Pada kejadian ini, tdk akan ada akumulasi bahan bakar yang tidak terbakar. Penyalaan berlangsung kontinyu selama penyemprotan dan tidak terjadi kenaikan tekanan pembakaran secara tiba –tiba. Sebagai misal angka cetana terlalu rendah , akan ada penundaan bahan bakar yang tidak mempunyai waktu cukup untuk terbakar. Bahan bakar tidak terbakar semuanya sebab sebagian akan keluar dari mesin seebagai asap hitam dan juga sebaliknya misalnya bahan bakar yang mempunyai viscousitas terlalu tinggi akan menyebabkan terjadinya smoke. Artinya asap hitam yang menggumpal akibat pembakaran kurang sempuena. Bahan bakar yang berat atau terlalu viscouse tidak akan teratomosasi sebagaimana mestinya. Partikel partikel bahan bakar terlalu besar untuk pembakaran sehingga tidak akan terjadi pembakaran sempurna. Angka cetana bahan bakar minyak biji kapok randu mempunyai viscouse 50 sampai 52 ini dapat mencegah detonasi pada motor diesel sesuai dengan keterangan di atas. Komponen yang lain misalkan suhu air pendingin rendah , tekanan kompresi yang rendah, tekanan kompresi yang rendah dan bekerja pada beban ringan diperlukan angka cetana sekitar angka cetana bahan bakar diesel atau angka cetana tinggi. 38
Kondisi tekanan kompresi yang rendah ini cenderung menurunkan suhu kompresi. Bahan bakar minyak kapok randu angka cetana 52 hal ini memungkinkan penyalaan pada suhu rendah. Pada putaran mesin yang tinggi, waktu terlalu sedikit bagi bahan bakar campur untuk menyala. Bahan bakar harus menyala secara tepat tanpa penundaan, untuk mencegah detonasi dan asap hitam. Untuk menyalakan mesin (starting) pada suhu atmosfir yang rendah diperlukan bahan bakar dengan angka cetana tinggi. 3. Kotoran-kotoran Bahan Bakar Kotoran-kotoran bahan bakar meliputi sulfur, debu dan karbon. Dalam hal ini akan dibicarakan adalah sulfur karena sulfur yang mempengaruhi dari bahan bakar. Bahan bakar minyak kapok randu mempunyai kandungan sulfur 0,16 bila sulsur menumpuk akan mengandung asam sulfur. Asam ini kan mengakibatkan dan bagian bahan bakar akan cepat terserang karat. Bahan bakar mempunyai kebersihan dan kotoran atau benda asing mengingat bahan bakar ini adalah bahan bakar nabati. Bahan bakar yang kotor akan mengakibatkan gangguan pada sistem bahan bakar mempunyai saluran dan nozzle yang ukurannya sangat kecil. Salah satu kotoran bahan bakar adalah partikel. Partikel ini dapat menghambat operasi kerja bahan bakar dari motor diesel , misalkan partikel atau kotoran menumpuk di saluran bahan bakar akan terjadi korosi maka pompa tekanan ini bocor, bila tekanan tinggi bocor maka tekanannya akan berkurang. Bahan bakar ini dilakukan dengan hati-hati dan memperhatikan spesifikasi yang telah ditentukan. Sifat-sifat bahan bakar juga merupakan hal yang penting karena akan mempengaruhi unjuk kerja mesin, misalkan sifat bahan bakar ini tidak diperhatikan akan menurunkan unjuk kerja mesin, kerusaklan pada sistem bahan bakar dan kerusakan pada mesin. Karakteristik Bahan bakar Minyak Kapok Randu dan Minyak Solar Minyak biji kapok randu sebagai bahan bakar motor diesel adalah minyak ini digunakan sebagai pengganti solar bahan bakar motor diesel. Minyak biji kapok randu sebagai bahan bakar motor diesel berguna untuk memberikan gambaran yang lebih luas kandungan tenaga atau unsur kimia tertentu yang berguna dalam pembakaran serta untuk memberikan penjelasan lebih lanjut ditinjau sebagai syarat bahan bakar motor diesel. Apabila ditinjau dari tenaga penjelasan ini memberikan gambaran teoritis hubungan antara minyak solar dan minyak biji kapok randu sebagai bahan bakar motor diesel. Perhitungan perhitungan parameter penelitian antara lain perhitungan tenaga yang dipengaruhi konsumsi bahan bakar. Pada bangku kerja memberikan penjelasan lebih konkret mengenai perhitungan putaran mesin.
39
1. Karakteristik Minyak Biji Kapok sebagai Bahan Bakar Motor Diesel
Tabel Minyak Kapok sebagai bahan bakar motor diesel Spesifikasi Minyak Biji Kapok Randu Sebagai Bahan Bakar Motor Diesel : Spesifig Grefity pada 60° / 60° F API Grafity pada 60°F Color ASTM Cetana Indek Viscositas Kinematik pada 100°F, cst Viscositas Kinematik pada 210°F, cst Pour Point 0°F Sulfur Containt & wt Copper srip (3 Hours/ 100°C), ASTM No Conradson Carbon residu, & wt Water Contain, & Wt Sedimen extracsi, & wt Ash Conttain, & wt Total acyd number, Mg KOH/gr Flash point PM c, °F Cluod point, °F Gross Head value, Kcal/kg Gum existen, mg/100 ml Aniline point, °F Destilasi 5 & vol Rec pada, °C 10 & vol Rec pada, °C 20 & vol Rec pada, °C 30 & vol Rec pada, °C
0,8772 29,8 1,5 50,0 7,73 2,78 40,0 0,16 La 0,300 Trace Nil 0,002 11,22 200 44 10.675 1,28 70,2 170 214,5 238 265,5
: Sumber : Lap. Riset No. LR-91, BPPTMGB
Dari batasan minyak biji kapok randu diatas tersebut merupakan pendekatan dengan minyak solar. Minyak solar yang dignakan mempunyai batasan-batasan yang disahkan oleh pemerintah. Batasan minyak solar sebagai bahan bakar motor diesel merek cakra tipe R 175 N sebagai beriku.:
40
Tabel Batasan Minyak Diesel Sifat Spesific grafity 60°C / 60° F Color ASTM Cetana Number or Alternatif Caltulatif Cetana indek Kinematic Viscocity At 100°F, Cst Or. Viscocity SSU At 100°F, Cst Pour, point °F Sulfur Content, & Wet Compper strip (3 hrs/100°C) Condratson Carbon Residu 7 Wt (on W & Vol Botton) Water conten & Wt Sediment Ash Content, & Wt Neutralization value Total Acid Number, mg KOH/g Strong Acyd Number Mg KOH/g Flash point PM C, °F Distilation Reovery at 300°C, & vol
Batasan Min Maks 0,820 0,870 3,0 45 40 -
Metode Tes ASTM D.1298 D.1500 D.613 D.976
1,6
5,8
D.445
35 -
45 65 0,5 No.1
D.88 D.976 D.1551/1552 D.130
-
0,1 0,05 0,01 0,01
D.189 D.95 D.473 D.482
150
0,6 Nil -
D.974 D.973 D.93
40
D.86
Spesifikasi Minyak Kapok Randu sesuai dengan pengujian Lemigas Pada penulisan ini minya kapok randu digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar minyak solar. Sebagai bahan bakar minyak kapok randu harus diuji dilaboratorium, hasil pengujiannya sebagai berkut. :
41
Tabel Pengujian Minyak Kapok Randu Pengujian minyak kapok randu Sifat - sifat Pemerian Angka Asam Asam Lemak Bebas Warna Kuning Lovibond Leed Warna Merah Indek Bias Pada 40°C Angka Iot Angka Penyabunan
Minyak Biji Kapok Randu Kuning Muda Baukas 14,98 7,5 1,464 (Pada 21°C) 98,94 193,80
Sumber : Brosur Lemigas No.3 Bahan bakar minyak biji kapok randu diharapkan dapat digunakan sebagai bahan bakar motor diesel serta stabil dalam putaran bahkan dapat meningkat. Hal ini mungkin terjadi karena adanya faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi putaran yang maksimal. Faktor-faktor tersebut dalam penulisan ini yaitu bahan bakar, pelumasan dan konstruksi mesin. Bahan bakar yang digunakan pada diesel Cakra ini menggunakan angka cetan yang tingginya sebesar 52, angka setana semakin tinggi dalam keadaan tertentu akan menaikkan tenaka efektif dari mesin tetapi kalau terlalu tinggi akan menimbulkan detonasi pada mesin. Detonasi ini harus dihindarkan dengan adanya penomoran masing-masing bahan bakar. Penomoran bahan bakar ini akan dipakai pada mesin produksennya. Mesin diesel yang dirancang dengan menggunakan tenata maksimal dan dengan titik nyala yang rendah maka angka cetana perlu dirubah. Perubahan angka cetana menyesuaikan ketentuan dan kebijaksanaan dari pemerintah negara setempat dan juga memenuhi standar internasional atau ISO. Pemberian setana ini tergantung dari kualitas bahan bakar atau minyak solar yang digunakan sebagai kebutuhan. Suatu misal kebutuhan mesinh di darat, di laut atau di udara sudah dirancang lain mulai dari bahan bakarnya sampai dengan desain mesinnya. Kesalahan dalam pemilihan angka setana ini akan berakibat rusaknya komponen mesin atau menurunnya tenaga dari mesin Cakra. Pelumasan perlu juga sebagai pertimbangan pada motor diesel putaran tinggi seperti halnya motor diesel ini. Pelumasan yang sesuai dengan standar viscositas adalah yang sesuai dengan kualitas dari pelumasan itu sendiri Pemilihan yang baik akan menaikkan unjuk kerja mesin diesel sebagai misal minyak pelumas pada mesin berbeda dengan minyak pelumas pada gardan. Pemakaian viskositas ini dipengaruhi dengan adanya komponen yang bekerja pada suatu mesin.
42
Angka viskositas diatur dengan SAE, misalnya SAE 40 untuk pelumasan pada mesin, SAE 90 untuk pelumasan pada gardan dan sebagainya. Kesalahan pemakaian pada viskositas ini akan mengurangi keawetan mesin dan mempercepat kerusakan mesin. Waktu pelumasan juga perlu pertimbangan dengan hubungannya unjuk kerja mesin dari mesin diesel Cakra, semakin lama penggunaan minyak pelumas, minyak tersebut akan rusak, rusaknya minyak tersebut dapat ditimbulkan dari lamanya pemakaian minyak pelumas. Keausan minyak pelumas yang lainnya adalah temperatur yang tinggi terus menerus. Adanya temperatur yang tinggi dan gesekan-gesekan lainnya akan mengakibatkan fungsi pelumas sebagai oil film ini tidak tercapai dan dengan kurang baikknya fungsi minyak pelumas akan berakibat unjuk kerja dari mesin tersebut berkurang. Konstruksi mesin dari motor diesel atau motor diesel selalu berbeda hal ini dikarenakan pembakaran bahanh bakar yang berbeda juga orientasi perancang mesin yang berbeda juga. Konstruksi mesin dalam hal ini adalah jumlah silinder. Mesin yang bersilinder ganda atau lebih dari satu, tenaga yang dihasilkan lebih besar dibanding dengan konstruksi mesin yang bersilinder tunggal, hal ini diakibatkan perbedaan diamweter torak, langkah torak, kecepatan putaran mesin, serta ruang bakar yang terdapat dalam silinder. Penggunaaan minyak kapok ini diharapkan dapat mengganti kedudukan minyak solar yang selama ini dipakai atau tidak ada perubahan kecepatan putaran mesin yang berarti bahkan dapat meningkatkan putaran mesin. Dari tabel 3 diatas membuktikan sementara bahwa secatra teori kimia ada perbedaan angka tetapi masih dalam standar sehingga bila diterapkan dalam mesin maka bahan bakar tersebut perbedaan tersebut tidak berarti. Artinya masih dalam standar atau spesifikasi sebagai bahanh bakar motor diesel sehingga perbedaan itu tidak berarti. 1. Pemrosesan Minyak Kapok Randu Minyak Kapok randu (Refineed Kapok Seed Oil) berasal dari tanaman kapok (Ceiba Pertandra), minyak ini termasuk dari jenis minyak nabati.
Minyak Kapok produksi rakyat digunakan sebagai campuran minyak goreng dan juga ada beberapa perusahaan kosmeeetik menggunakannya. Minyak kapok randu diproses dengan prinsip pengempasan sebagai berikut: a. Pembuatan minyak biji kapok randu. Pembuatan minyak kapok randu tidak berbeda dengan pembuatan minyak nabati lainnya. Pada pembuatan minyak biji kapok randu ini sering menggunakan prinsip pengempaan dengan urutan pembuatannya yaitu: Pertama, pemilihan biji kapok randu yang sudah tua. Ciri-ciri biji yang sudah tua yaitu warna coklat kehitam-hitaman. Kandungan minyaknya berkidar antara 18 25%. Walaupun demikian tidak menutup kemungkinan biji kapok randu yang muda terbawa terproses juga pada waktu pengempaan. Kedua, pembersihan dilakukan dalam molen kemudian masuk ke blower. Ruang blower ini yang memisahkan antara debu dan kotoran lainnya dengan biji kapok randu. Ketiga, biji kapok randu yang sudah bersih dikempa dengan mesin kempa. Pengempaan dilakukan dengan maksud untuk mendapatkan minyak biji kapok randu sehingga terpisah dengan bungkilnya.
43
Keempat, setelah dikempa minyak biji kapok randu yang masih berlendir ditambahkan dengan aditif sehingga pada proses ini kadar air dari minyak akan berkurang atau hilang. Hal ini yang disebut minyak kasar. Kelima, pemurnian dilakukan dengan jalan menyaring dan diendapkan dahulu tiga hari kemudian ditambahkan deodoriset untuk menghilangkan bau yang kurang enak. Dari kelima proses ini minyak ini sudah siap untuk bahan penelitian. 2. Pengaruh Minyak Biji Kapok Randu
Minyak biji kapok randu dalam keadaan tertentu dapat berpengaruh pada putaran mesin apabila terlalu jauh pada perhitungan teoritisnya. Hal ini bisa terjadi karena ada faktor yang mempengaruhi seperti operator. Operator yang gesit dan cekatan dalam menangani suatu mesin hasilnya akan lain hasilnya akan lain apabila dibandingakan dengan operator yang kurang mahir dalamn hal ini operator yamg menguasai tentang mesin. Jadi hasil teoritis itu hasilnya akan sama atau mendekati peristiwa yang terjadi di lapangan atau di bangku kerja. a. Pengaruh Minyak Biji Kapok Randu terhadap Kecepatan Putaran Mesin Kecepatan putaran poros engkol motor diesel salah satu hal yang menentukan dalam mencapai tenaga yang dihasikan secara maksimal. Konstruksi motor yang ukurannya standar artinya ukuran-ukurannya sesuai dengan spesifikasi pabrik dan kecepatan poros engkol maka mesin itu akan mengahsilkan daya kerja yang meningkat.. Kecepatan putaran poros engkol dipengaruhi dua faktor, dalam penulisan ini akan dijelaskan faktor kecepatan dan kecepatan torak. 1) Faktor- faktor Kecepatan Suatu mesin dibagi menjadi beberapa kelas yaitu mesin kelas kecepatan rendah, menengah dan tinggi. Suatu karakteristik yang baik dari kecepatan yaitu faktor kecepatan yang sering diberi simbol (V), faktor kecepatan ini diperoleh dari hasil perhitungan putaran tiap menitnya dikalikan dengan kecepatan torak agar didapat besaran yang kecil dan mudah diingat, hasilnya dibagi 100.000 sehingga bisa ditulis :
(n . c ) V = ______________ 100.000 di mana : n = putaran per menit c = kecepatan torak Faktor kecepatan mesin diesel menurut Wiranto diantara batas satu sampai delapan puluh satu, atau dibagi menjadi 4 kelas yaitu : a) Mesin kecepatan rendah dengan kecepatan 1 – 3. b) Mesin kecepatan rendah dengan kecepatan 3 - 9 c) Mesin kecepatan rendah dengan kecepatan 9 - 27 44
d) Mesin kecepatan rendah dengan kecepatan 27 - 81 Faktor kecepatan ini sangat berpengaruh dalam memilih tipe mesin yang digunakan atau untuk kebutuhan, sebagai misal dibutuhkan tenaga yang besar sehingga diperlukan mesin diesel yang besar pula untuk itu diperlukan putaran mesin yang lambat karena tentunya mesin kapal tersebut dibebani atau diberi beban yang lain bila dibandingkan dengan mesin diesel penggiling beras. Dan sebaliknya dengan mesin putaran tinggi ukuran-ukuran dibuat yang ringan serta kecil karena untuk mesin yang putarannya tinggi tentu mendapatkan beban yang kurang dari mesin yang putarannya rendah. Dari hal tersebut, maka La Puppung mengelompokkan kecepatan putaran mesin menjadi bebebrapa kelompok dengan orientasi pada besar kecilnya atau cepat lambatnya putaran mesin dalam rotasi per menit yaitu : a) Mesin kecepatan rendah dengan putaran mesin antara 0 – 300 rpm b) Mesin kecepatan rendah dengan putaran mesin antara 300 – 600 rpm c) Mesin kecepatan rendah dengan putaran mesin antara 600 - 1000 rpm d) Mesin kecepatan rendah dengan putaran mesin di atas 1000 rpm La Puppung mengelompokkan mesin berkecepatan rendah hingga sangat tinggi berdasarkan bahwa untuk mesin- mesin yang mempunyai kecepatan rendah sebaiknya untuk mesin yang besar dan mesin- mesin yang mempunyai kecepatan tinggi sebaiknya untuk mesin yang beban kecil atau mesin bebas beban. Dari uraian di atas maka motor diesel merk Cakra dalam kecepatan putaran tinggi dalam kecepatan putaran tinggi karena putaran poros engkolnya bila mendapatkan tenaga yang maksimal harus melampui 1000 rpm. 2) Kecepatan Torak Kecepatan poros engkol, dapat dianggap seragam, walaupun perjalannan torak tidak mengalami hal yang demikian, ini dikarenakan adanya titik mati atas yang biasanya disebut (TMA). Torak mempunyai kecepatan nol padsa saat di TMA. Pada saat torak mulai bergerak kecepatannya meningkat sedikit demi sedikit dan mencapai maksimal pada pertengahan langkah. Dari pertengahan langkah ini kecepatan poros engkol mulai menurun karena kecepatan torak pada saat ini menurun. Untuk beberapa perhitungan perlu diketahui kecepatan poros engkol rata-rata, yaitu kecepatan konstan yang diperlukan oleh poros engkol untuk bergerak mencapai jarak yang sama seperti kalau ditempuh denan kecepatan bervariasi dengan waktu. Kecepatan rata-rata poros engkol biasanya disebut secara sederhana sebagai kecepatan poros engkol mesin. Umumnya mengukur kecepatan poros engkol dengan rotasi per menit. Jarak yang dijalani torak dalam satu menitnya sama dengan dua langkah yang dibuat tiap putaran dikalikan jumlah putaran tiap menitnya (n) dan merupakan kecepatan rata-rata poros engkol (v). Kalau langkah panjang poros engkol dalam satuan panjang meter (m) maka untuk mendapatkan kecepatan rata-rata poros engkol dapat digunakan dengan pendekatan rumus yang biasanya digunakan sehingga menjadi : π. D . n v =___________ m / dt 60
45
dimana : v = kecepatan rata-rata poros engkol (m/det) D = diameter engkol (m) n = kecepatan putaran poros engkol (rpm) Kecepatan putaran rata-rata putaran poros engkol dalam hal ini sering disebut juga kecepatan keliling poros engkol. Kecepatan keliling poros engkol ini diakibatkan adanya kecepatan kecepatan putaran mesin dalam jarak dan waktu pada saat engkol bekerja. Pengaruh bahan bakar minyak biji kapok randu pada konsentrasi tertentu kemungkinan akan meningkatkan putaran bila dibandingkan dengan bahan bakar solar dalam keadaan tertentu. Hal ini dapat dilihat pada perhitungan tenaga atau putaran keliling bila menggunakan minyak kapok randu pada keadaan tertentu dan sebaliknya bila menggunakan bahan bakar solar pada pemakaian yang tidak sempurna atau kecampuran dengan minyak lain atau bahan bakar lain dapat terjadi penyalaan spontan, yang dimaksud dengan penyalaan spontan adalahg detonasi atau pembakaran yang tidak sempurna. Penggunaan minyak biji kapok randu dapat mempengaruhi kecepatan putaran maksimum. Kecepatan putaran maksimum ditentukan oleh gaya kelembaman yang dihasilkan oleh gaya ulang alik yang bergerak, dan meningkat dengan sangat cepat. Kecepatan maksimum mesin dapat mempengaruhi unujuk kerja mesin tersebut. Daya mesin ada hubungannya dengan kecepatan mesin maksimum dengan kaitannya rumus tenaga. Daya dibangkitkan dengan adanya torak dan langkah torak tertentu dibatasi oleh kecepatan mesin dan tekanan efektif ratarata yang ditimbulkan didalam silinder diesel Cakra. Perubahan kecepatan mesin dipengaruhi tiga faktor. Faktor-faktor tersebut yaitu : a) Rugi panas dan efisiensi pembakaran. Rugi panas juga disebut efisiensi panas. Efisiensi panas adalah hasil dari perbandingan yang digunakan dengan panas yang dihasilkan oleh Diesel Cakra tersebut. b) Efisiensi pengisian atau efisiensi volumetris, dalam mesin 4 langkah dan dalam mesin 2 langkah disebut efisiensi pembilasan. Pembakaran dipengaruhi oleh efisiensi volumetris, artinya jumlah pengisian udara ke dalam silinder. Pengisian lanjut akan meningkat pada jumlah sehingga membantu menaikkan tekanan efektif rata-rata. c) Kesempurnaan adukan bahan bakar dalam hal ini minyak biji kapok randu dengan udara tergantung pada pengabutan bahan bakar, penyusupan yang cukup jauh dan distribusi yang baik dari bahan bakar. Perubahan kecepatan mesin sangat erat hubungannya dengan tekanan efektif rata-rata berkaitan dengan tenaga motor diesel merk Cakra. Adanya perubahan kecepatan mesin maka tekanan efektif rata-rata akan berubah pula hal ini bisa dikonsultasikan dengan rumus : 0,785 . D2 . L . n . Z . Pe Ne = __________________________ . 100 . 60 . 2 Dimana : 46
0,785 = π / 4 D = diameter torak ……………………… (cm) L = panjang langkah torak ………………. (cm) ‘n = kecepatan putaran poros engkol ……...(rpm) Z = banyaknya silinder Pe = Tekanan efektif rata-rata ……………..(Kg/Cm2) Dari rumus di atas tekanan efektif rata-rata dapat dihitung apabila diketahui daya poros. Dan bila daya poros dibagi oleh hasil kali bahan bakar terpakai persatuan waktu dan nilai kalor bawah dari bahan bakar tersebut dinamakan efisiensi thermal efektif. Parameter lainnya dari rumus tersebut di atas adalah pemakaian bahan bakar spesifik. Pemakaian bahan bakar spesifik maksudnya jumlah bahan bakar persatuan waktu dibagi oleh daya yang dihasilkan untuk menghitung dikonsultasikan dengan rumus : Ne . F . Z Vb = ____________ 60. n
dimana : Ne = tenaga yang dihasilkan diesel Cakra F = Koefisien bahan bakar ( 0,1) Z = Jumlah banyaknya silinder n = Kecepatan poros engkol Perubahan kecepatan putaran mesin yang lain juga ditimbulkan adanya momen putar, dalam hal ini momen putar erat hubunganya dengan perubahan kecepatan poros engkol itu sendiri. Putaran poros engkol lebih rendah apabila tenaga atau daya indikator yang maksimum. Momen putar mencapai titik yang tertinggi maka putaran poros engkol pada kedudukan yang belum mencapai putaran tinggi dan setelah beberapa saat mesin diesel cakra mencapai momen putar yang maksimum maka berangsur angsur turun dengan bersamaan perubahan kecepatan putaran poror engkol . Hal tersebut disebabkan karena mesin sudah mencapai kecepatan maksimum sehingga secara terus menerus akan mempertahankan tetapi karena bahan bakar yang dikonsumsi kadang tidak sama artinya tidak sama banyaknya maka putaran mesin tersebut akan turun . Untuk lebih jelasnya dijelaskan grafik berikut ini : Pada perhitungan Tenaga selain dengan mengetahui tekanan juga dapat dengan menggunakan rumus Torsi (T) = m x g x l (Nm) 2. π . n . T Daya mesin (P) = ______ ____ kW 60000 dimana : T = torsi (Nm) P = daya ( kW) g = percepatan grafitasi (9,81 m/dt2 l = panjang lengan pada dinamometer ( 0,358 m) m = massa yang terukur pada dinamometer n = putaran mesin / dinamometer ( rpm) 47
PENUTUP
Melihat beberapa hal diatas maka tidak mustahil jika minyak kapok randu dapat digunakan sebagai bahan bakar alternative pengganti minyak solar dan diharapkan nantinya akan membantu pemerintah dalam penentuan kebijaksanaan energi nasional mngenai disertivikasi sumber energi dan memenfaatkan sumber alam untuk kepentingan pembangunan nasional.
DAFTAR PUSTAKA
Anton L Wartawan, 1983. Minyak Pelumas. Jakarta: Gramedia. Bourgaris P., 1983. Utilisation de I ‘hule I vegetable dans unmoteor Diesel Chamler de Turbulance. Michigan : Entrophy. Harmin Sapto Adi. Pengujian Motor Bensin dan Motor Diesel . Jogyakarta : UGM Teknik Mesin. Hermawan Wasito. 1992. Pengantar Metodologi Penelitian . Jakarta : Gramedia. ________, 1995. Manual Book Cakra R175N. Jakarta. _________, 1991. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktis. Jakarta : Bina Aksara. _________, Laboratorium Thermodinamika . Penelitian Antar Universitas.- Ilmu Rekayasa. 1989. Proseding Seminar Konversi Energi. Bandung : ITB Tenik Mesin _________, Vegetable Oil Fuels . 1982. Procceding of the International Konverence og Palm and Vegetable Oil as Fuels. Michigan : Amerika Society of agrecultural enginer. Pallawagau La Puppung. 1985. Beberapa Minyak Nabati Yang Memiliki Potensi sebagai Baahan bakar Alternatif untuk Motor Diesel. Jakarta : Laporan Ris No LR/91 BPPTTMGB. R. Nur Akhadiyat. 1987. Minyak Solar Mutu dan Penggunaanya. Jakarta : Lemigas No. 3 Wiranto Arismunandar. 1981. Diesel putaran tinggi. Bandung : Widya paramitha.
48
