PENGUJIAN BAHAN BAKAR ALTERNATIF PADA MESIN DIESEL ISUZU PANTHER 2300 CC TYPE C223

TUGAS AKHIR

PENGUJIAN BAHAN BAKAR ALTERNATIF PADA MESIN DIESEL ISUZU PANTHER 2300 CC TYPE C223 Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik S1

Disusun Oleh : FIRDIANTO 01301-043

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR PENGUJIAN BAHAN BAKAR ALTERNATIF PADA MESIN DIESEL ISUZU PANTHER 2300 CC TYPE C223

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menempuh gelar Sarjana Teknik (S-1)

Tugas ini telah diperiksa dan disetujui oleh:

Jakarta, April 2007 Dosen Pembimbing

(DR. Mardani Ali Sera, M.Eng)

i

LEMBAR PENGESAHAN




Jakarta, April 2007 Dosen Pembimbing II

(Nanang Rukhyat, ST, MT)

ii

LEMBAR PENGESAHAN




Jakarta, April 2007 Koordinator Tugas Akhir

(Ir.Rully Nutranta, M.Eng)

iii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR PENGUJIAN BAHAN BAKAR ALTERNATIF PADA MESIN DIESEL ISUZU PANTHER 2300 CC TYPE C223 Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menempuh gelar Sarjana Teknik (S-1)


Jakarta, April 2007 Ketua Jurusan Teknik Mesin

(Ir.Rully Nutranta, M.Eng)

iv

LEMBAR PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama

: Firdianto

Nim

: 01301-043

Jurusan

: Teknologi Industri

Perguruan Tingi

: Universitas Mercu Buana

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri dan tidak menyandur dari karya orang lain, kecuali kutipan-kutipan yang diambil dari berbagai buku referensi yang disebutkan dalam daftar pustaka atau referensi lain.

Jakarta, 26 April 2007 Yang membuat pernyataan

(Firdianto)

v

ABSTRAK

Tugas akhir ini membahas perbandingan dua jenis bahan bakar biodiesel pada mesin diesel. Bakan bakar biodiesel yang digunakan berasal dari PT Pertamina dan PT X, kemudian mesin diesel yang digunakan adalah mesin Isuzu Panther 2300 cc Type C223. Perbandingan bahan bakar biodiesel dilakukan dengan melakukan pengujian pada kondisi putaran, beban dan volume bahan bakar yang telah ditentukan. Pada putaran sebesar 800, 1500, 2000, 2500 dan 2800 rpm. Sedang beban yang diberikan sebesar 1, 1.5, 2, 2.5 dan 3 kg, kemudian volume bahan bakar yang ditentukan sebesar 25, 50, 50, 75 dan 100 cc. Dari hasil pengujian didapat torsi, daya, konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi termal. Dari hasil dari pengujian ini torsi dan daya dengan menggunakan bahan bakar biodiesel PT Pertamina dan PT X menghasilkan torsi dan daya yang sama, untuk konsumsi bahan bakar biodiesel PT X lebih rendah dari bahan bakar biodiesel PT Pertamina, kemudian untuk konsumsi bahan bakar spesifik biodiesel PT X lebih rendah dari bahan bakar bahan biodiesel PT Pertamina dan untuk hasil akhir bahan bakar biodiesell dari PT X pada putaran 800 rpm menghasilkan efisiensi termal sebesar 3.1 % dan untuk PT Pertamina sebesar 2.34 %.

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................

i

LEMBAR PERNYATAAN ..........................................................................

v

KATA PENGANTAR ...................................................................................

vi

ABSTRAK .....................................................................................................

viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................

ix

DAFTAR NOTASI ........................................................................................

xii

DAFTAR TABEL .........................................................................................

xiii

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................

xiv

DAFTAR GRAFIK .......................................................................................

xv

BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................

1

1.1

Latar Belakang ........................................................................

1

1.2

Permasalahan ...........................................................................

2

1.3

Pembatasan masalah.................................................................

3

1.4

Tujuan Penulisan ......................................................................

3

1.5

Metode Penulisan ....................................................................

4

1.6

Sistematika Penulisan .............................................................

5

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................

7

2.1

Tinjauan Umum Mesin Diesel .................................................

7

2.1.1 Prinsip Kerja Motor Diesel .............................................

8

2.1.2 Siklus Diesel ...................................................................

10

2.1.3 Langkah Kerja Mesin Diesel ...........................................

12

2.2

Perbedaan Motor Diesel Dengan Motor Bensin ......................

18

2.3

Sistem Penyalaan Motor Diesel ...............................................

19

2.4

Pengertian Biodiesel ................................................................

19

2.5

Minyak Nabati Sebagai Komponen Biodiesel .........................

20

2.5.1 Biodiesel Sawit ..............................................................

22

2.5.2 Biodiesel Sebagai Bahan Bakar Alternatif ......................

23

ix

2.6

Karakteristik Bahan bakar Minyak ..........................................

24

2.7

Karakteristik Bahan Bakar Solar ..............................................

25

2.8

Fasilitas Pengujian dan Analisa ...............................................

28

2.8.1 Pengukuran Torsi Output dan Daya ................................

28

2.8.2 Pengukuran Kecepatan ....................................................

29

2.8.3 Pengukuran Konsumsi Bahan bakar ...............................

29

2.8.4 Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar .................

32

BAB III METODE PENGUJIAN ................................................................

33

3.1

Instalasi Pengujian ...................................................................

33

3.2

Spesifikasi Mesin ....................................................................

33

3.3

Spesifikasi Bahan Bakar Biodiesel ..........................................

35

3.3.1 Spesifikasi Bahan Bakar Biodiesel pada PT X ...............

35

3.3.2 Spesifikasi Bahan Bakar Biodiesel pada PT PERTAMINA ...........................................................

35

3.4

Alat ukur yang digunakan ........................................................

35

3.5

Skema Instalasi pengujian ........................................................

36

3.6

Prosedur Menjalankan Motor Diesel .......................................

36

3.7

Prosedur Pengukuran ...............................................................

37

BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA ...................................

40

4.1

Pengujian Bahan Bakar Biodiesel ............................................

40

4.2

Perhitungan Prestasi Mesin dengan Bahan Bakar Biodiesel ...

40

4.2.1 Perhitungan Torsi Mesin .................................................

41

4.2.2 Perhitungan Daya Mesin .................................................

42

4.2.3 Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar .............................

43

4.2.4 Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ...............

44

4.2.5 Perhitungan Tekanan Efekti Rata-Rata (BMEP) ............

44

4.2.6 Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar .................

46

4.2.7 Perhitungan Efisiensi Thermal ........................................

47

4.3 Hasil Perhitungan ....................................................................

47

4.3.1 Hasil Perhitungan Torsi Mesin........................................

48

x

4.3.2 Hasil Perhitungan Daya Mesin........................................

48

4.3.3 Hasil Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar ....................

49

4.3.4 Hasil Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar Spesifik......

49

4.3.5 Hasil Perhitungan Tekanan Efekti Rata-Rata (BMEP) ...

50

4.3.6 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar .......

51

4.3.7 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal ..............................

51

4.4 Hasil Analisa Perhitungan .........................................................

52

4.4.1 Analisa Torsi ...................................................................

52

4.4.2 Analisa Daya ...................................................................

53

4.4.3 Analisa Pemakaian Bahan Bakar ....................................

54

4.4.4 Analisa Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ......................

54

4.4.5 Analisa Tekanan Efekti Rata-Rata (BMEP) ...................

55

4.4.5 Analisa Efisiensi Thermal ...............................................

56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................

58

5.1

Kesimpulan .............................................................................

58

5.2 Saran ........................................................................................

59

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

xi

DAFTAR NOTASI

Simbol

Keterangan

Satuan

α

Density of fuel

(kg/m3)

BMEP

Tekanan rata-rata

(kN/m2)

F

Besar gaya putar yang terbaca pada timbangan dynamometer

(kg)

FC

Konsumsi bahan bakar

(m3/jam)

g

Gaya Gravitasi

(9.8 m/s2)

ηth

Efisiensi thermal

(%)

L

Panjang lengan torsi

(m)

Ma

Laju aliran massa bahan bakar

(kg/detik)

N

Putaran mesin

(rpm)

P

Daya mesin

(kW)

QHV

Nilai kalor bahan bakar bawah

(kJ/kg)

SFC

Konsumsi bahan bakar spesifik

(m3/kW.jam)

t

Waktu yang dibutuhkan

(detik)

τ

Torsi mesin

(N m)

Vf

Volume gelas ukur

(m3)

Vs

Volume langkah

(m3)

xii

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Kandungan Asam Lemak Beberapa Minyak Nabati .....................

21

Tabel 2.2. Persyaratan Mutu Minyak Diesel ..................................................

27

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Torsi dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X ....

48

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Torsi dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina ...................................................................................................

48

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Daya Mesin dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X ...............................................................................................................

48

Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Daya Mesin dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina ...................................................................................................

48

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X ..............................................................................................

49

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina ..................................................................................

49

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X ...................................................................................

49

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar spesifik dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina .......................................................................

50

Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Tekanan Efekti Rata-Rata (BMEP) dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X .........................................................................

50

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Tekanan Efekti Rata-Rata (BMEP) dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina ............................................................

50

Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X .........................................................................

51

Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina ............................................................

51

Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X ..............................................................................................

51

Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina ..................................................................................

xiii

52

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prinsip Kerja Motor Desel............................................................

8

Gambar 2.2 Komponen-Komponen Utama yang Bergerak pada Mesin Diesel .............................................................................................................

8

Gambar 2.3 Siklus Volume Konstan ..............................................................

11

Gambar 2.4 Diagram Tekanan Versus Volume .............................................

12

Gambar 2.5 Diagram P – V Motor Diesel 4 langkah ....................................

12

Gambar 2.6 Bahan Bakar Standar Pengukur Bilangan Setana ......................

24

xiv

DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Perbadingan Torsi Terhadap Putaran Mesin ..................................

52

Grafik 4.2 Perbandingan Daya Terhadap Putaran Mesin ................................

53

Grafik 4.3 Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran Mesin ..

54

Grafik 4.4 Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran Mesin ..............................................................................................................

54

Grafik 4.4 Perbandingan Tekanan Efektif Rata-Rata (BMEP) Terhadap Putaran Mesin ................................................................................................

55

Grafik 4.5 Perbandingan Efisiensi Thermal Terhadap Putaran Mesin ..........

56

xv

BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Sejak lima tahun terakhir Indonesia mengalami penurunan produksi minyak nasional yang disebabkan menurunnya secara alamiah (natural decline) cadangan minyak pada sumur-sumur yang berproduksi. Di lain pihak, pertambahan jumlah penduduk telah meningkatkan kebutuhan sarana transportasi dan aktivitas industri yang berakibat pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM) nasional. Untuk memenuhi kebutuhan BBM tersebut, pemerintah mengimpor sebagian BBM. Besarnya

ketergantungan

Indonesia

pada

BBM

impor

semakin

memberatkan pemerintah ketika harga minyak dunia terus meningkat . Belum lagi masalah polusi udara yang disebabkan emisi gas buang dari kendaraan bermotor menjadi momok yang menakutkan bagi masyarakat terutama Ibu kota Jakarta yang dinilai paling terkena dampaknya.

UNIVERSITAS MERCU BUANA

1

BAB I PENDAHULUAN

2

Untuk mengurangi dampak-dampak tersebut, perlu dikembangkan bahan bakar alternatif yang sesuai dengan kondisi masyarakat dan juga ramah lingkungan dengan memanfaatkan sumber bahan baku minyak nabati yang banyak tumbuh di lahan-lahan non-produktif di diberbagai daerah. Beberapa dari bahan bakar nabati yang dapat dikembangkan adalah biodiesel. Indonesia mempunyai potensi yang sangat besar untuk menghasilkan biodiesel mengingat bahan bakar nabati ini dapat memanfaatkan kondisi geografis dan sumber bahan baku minyak nabati dari berbagai tanaman yang tersedia di Indonesia. Menurut hasil riset Indonesia memiliki 60 jenis tanaman yang berpotensi menjadi energi bahan bakar alternatif. Di antaranya adalah kelapa sawit, kelapa, jarak pagar, dan kapuk yang bisa dijadikan biodiesel untuk bahan bakar alternatif pengganti solar. Beberapa di antara tumbuhan penghasil energi dengan potensi produksi minyak dalam liter per hektar dan ekuivalen energi yang dihasilkan

1.2 Permasalahan Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Bahan bakar ini ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik dibandingkan dengan diesel atau solar, yaitu bebas sulfur (free sulphur), bilangan asap (smoke number) yang rendah; memiliki cetane number yang lebih tinggi sehingga pembakaran lebih sempurna (clear burning); memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin; dan dapat terurai (biodegradabe) sehingga tidak menghasilkan racun (non toxic).


BAB I PENDAHULUAN

3

Menurut hasil penelitian, biodiesel bisa langsung digunakan 100% sebagai bahan bakar pada mesin diesel tanpa memodifikasi mesin dieselnya atau dalam bentuk campuran dengan solar pada berbagai konsentrasi mulai dari 5% dan alkyl ester yang terbuat dari minyak nabati atau hewani. Alkyl ester adalah suatu zat hasil reaksi antara minyak dengan alkohol. Alkohol yang umum dipakai adalah methanol, jadi nama yang sering dipakai untuk padanan Biodiesel adalah Methyl Ester.

1.3 Pembatasan Masalah Pada Tugas Akhir ini permasalahan yang akan diketengahkan dan yang akan dibahas oleh penulis adalah tentang pengujian prestasi mesin diesel dengan menggunakan bahan bakar biodiesel alternatif. Dengan mengacu pada batasan masalah hanya memakai bahan bakar biodiesel alternatif dan hanya menganalisa prestasi mesin diesel tersebut dengan menggunakan bahan bakar biodiesel dari PT X dan PT Pertamina yang akan diuji.

1.4 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Membandingkan bahan bakar biodiesel yang diproduksi oleh PT. X dengan bahan bakar biodiesel yang diproduksi oleh PT. Pertamina dengan melakukan pengujian. 2. Mengetahui karakteristik bahan bakar biodiesel dan mesin diesel yang diperoleh antara lain pengukuran output torsi dan daya, pengukuran


BAB I PENDAHULUAN

4

kecepatan, pengukuran konsumsi bahan bakar, pengukuran konsumsi bahan baker spesifik, perhitungan tekanan efekti rata-rata, laju aliran massa bahan bakar dan efisiensi thermal. 3. Diajukan sebagai syarat untuk mencapai jenjang Strata-1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana.

1.5 Metode Penulisan. Dalam penulisan TUGAS AKHIR ini penulis menggunakan menggunakan metode perbandingan, yaitu dengan membandingkan prestasi mesin diesel dengan menggunakan bahan bakar biodiesel yang diproduksi oleh PT. X dengan bahan biodiesel yang diproduksi oleh PT. Pertamina. Adapun langkah-langkah yang dilakukan sebagai berikut : 1. Studi Pustaka Dengan mengumpulkan data-data dan referensi yang menyangkut atau menunjang pengujian prestasi mesin diesel dengan menggunakan bahan bakar biodiesel alternatif, serta mempelajari teori-toeri yang mendukung sehingga terjadi analisa perhitungan melalui literatur-literatur yang akurat. 2. Studi Observasi Dengan melakukan pengambilan data-data dengan melakukan pengujian pada mesin diesel yang tersedia di Laboratorium Universitas Mercu Buana. 3. Pengumpulan data dari hasil pengujian. 4. Analisa


5

BAB I PENDAHULUAN

5. Kesimpulan 6. Penyusunan dan Refisi Laporan

1.6 Sistematika Penulisan. Dalam penuilisan TUGAS AKHIR ini, penulis menyusun sistematika terdiri dari lima bab dan masing-masing bab terdiri dari pembahasan secara terpisah namun semua saling berkaitan satu dengan yang lainya. BAB I

PENDAHULUAN Pada

bagian

ini

akan

dibahas

mengenai

latar

belakang,

permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penulisan, metode penulisan dan sistematika penulisan. BAB II

LANDASAN TEORI Berisi tentang teori dasar dari mesin diesel dan bahan bakar biodiesel yang akan dicampurkan yang akan digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin diesel..

BAB III

METODE PENGUJIAN Bab ini berisikan penjelasan mengenai persiapan pengujian, alat yang digunakan, prosedur pengujian dan pengambilan data hasil pengujian.

BAB IV

PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA Analisa perhitungan data-data yang didapat dari pengujian bahan bakar biodiesel yang di uji.


BAB I PENDAHULUAN

BAB V

6

KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan bab terakhir yang berisikan kesimpulan dan saran.


BAB II LANDASAN TEORI


2.1 Tinjauan Umum Mesin Diesel Prinsip kerja motor diesel dikarenakan torak yang bergerak translasi (bolak-balik) didalam silinder dihubungkan dengan pena engkol dari poros engkol yang berputar pada bantalannya, dengan perantaraan batang penggerak atau batang penghubung. Campuran bahan bakar dan udara dibakar pada ruang bakar, yaitu ruangan yang dibatasi dengan dinding silinder, kepala torak dan kepala silinder. Gas pembakaran yang terjadi itu mampu menggerakkan torak yang selanjutnya memutar poros engkol. Pada kepala silinder terdapat katup isap dan katup buang. Katup isap berfungsi memasukkan udara segar kedalam silinder, sedangkan katup buang berfungsi mengeluarkan gas pembakaran, yang sudah tidak terpakai dari dalam silinder keatmosfer, hal ini dapat dilihat pada gambar 2.1 dan 2.2.


7


8

Gambar 2.1 Prinsip Kerja Motor Desel

Gambar 2.2 Komponen-Komponen Utama yang Bergerak pada Mesin Diesel

2.1.1 Prinsip Kerja Motor Diesel Ketika gas dikompresi, suhunya meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles; mesin diesel menggunakan sifat ini untuk menyalakan bahan bakar. Udara disedot ke dalam silinder mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin menggunakan busi.



9

Pada saat piston memukul bagian paling atas, bahan bakar diesel dipompa ke ruang pembakaran dalam tekanan tinggi, melalui nozzle atomising, dicampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran di atas mengembang, mendorong piston ke bawah dengan tenaga yang kuat dan menghasilkan tenaga dalam arah vertikal. Rod penghubung menyalurkan gerakan ini ke crankshaft yang dipaksa untuk berputar, menghantar tenaga berputar di ujung pengeluaran crankshaft. Scavenging (mendorong muatan-gas yang habis terbakar keluar dari silinder, dan menarik udara segara kedalam) mesin dilaksanakan oleh ports atau valves. Untuk menyadari kemampuan mesin diesel, penggunaan turbocharger untuk mengkompres udara yang disedot masuk sangat dibutuhkan; intercooler untuk mendinginkan udara yang disedot masuk setelah kompresi oleh turbocharger meningkatkan efisiensi. Komponen penting dari mesin diesel adalah governor, yang membatasi kecepatan mesin mengontrol pengantaran bahan bakar. Mesin yang menggunakan pengontrolan elektronik canggih mencapai ini melalui elektronik kontrol modul (ECM) atau elektronik kontrol unit (ECU) - yang merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima kecepatan signal mesin melalui sensor dan menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui aktuator elektronik atau hidrolik untuk mengatur kecepatan mesin.


10


Mesin diesel tidak dapat beroperasi pada saat silinder dingin. Beberapa mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut busi menyala di dalam silinder untuk memanaskan silinder sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan mesin. Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat mempersulit pemompa bahan bakar untuk menyalurkan bahan bakar tersebut ke dalam silinder dalam waktu yang efektif, membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit, meskipun peningkatan dalam bahn bakar diesel telah membuat kesulitan ini menjadi sangat jarang. Cara umum yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik.

2.1.2 Siklus Diesel Untuk

memahami

hubungan-hubungan

sifat

termodinamika

perlu

dilakukan analisa siklus gas ideal. Gas ideal didefinisikan sebagai bahan yang berhubungan dengan tekanan volume dan temperatur yang dituliskan dalam rumus dibawah ini. Pv = RT Pv = mRT

Dimana : UNIVERSITAS MERCU BUANA


P

: Tekanan mutlak (N/m2)

v

: Volume spesifik (m3/kg)

V

: Volume (m3)

T

: Temperatur mutlak (K)

m

: Massa (kg)

R

: Konstanta gas universal (8.3143 J/kg.mol.K)

11

Siklus diesel bekerja pada tekanan yang tinggi atau perbandingan kompresi yang tinggi, pada saat langkah hisap udara, barulah pada waktu proses pembakaran bahan bakar diinjeksikan kedalam silinder. Antara siklus diesel dan siklus otto terdapat perbedaan dimana pada siklus diesel penambahan kalor dilakukan pada tekanan konstanyang biasa disebut dengan tekanan konstan (P = C), sedangkan pada siklus otto penambahan kalor dilakukan pada volume konstan (P Vs V) seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.3 Siklus Volume Konstan



12

Gambar 2.4 Diagram Tekanan Versus Volume

2.1.3 Langkah Kerja Motor Diesel

Gambar 2.5 Diagram P – V Motor Diesel 4 langkah Diagram P- V juga disebut Diagram Indikator, karena Diagram ini dapat dengan suatu alat yang disebut “pesawat Indikator”. Luas Diagram ini merupakan


13


besarnya tenaga motor dan luas ini dapat diukur dengan alat “Planimeter” dalam satuan luas adalah cm2. Penjelasan dari diagram Indikator A – B = Torak bergerak dari titik mati atas ( TMA ), menuju titik mati bawah ( TMB ). Ruang diatas torak membesar sehingga mengakibatkan tekanan udara didalam silinder lebih rendah dari pada tekanan udara diluar, hal ini mengakibatkan udara murni terhisap melalui katup masuk yang terbuka sebelumnya.( garis A – B ). T0 = Temperatur ruang :

Di anggap :

P0 = P1

P0 = P0 ( ν 1 - ν 2 ) Dimana :

w 6−1

= kerja spesifik ( kj/kg )

P0

= tekanan awal ( kpa )

V1

= volume awal TDC ( m 3 )

V2

= volume akhir BDC ( m 3 )

B – C = Langkah kompresi adalah pemampatan udara murni bersih dimana kedua katup yaitu katup masuk dan katup buang tertutup. Torak bergerak dari titik mati bawah ( TMB ) ketitik mati atas ( TMA ). Akibatnya udara bersih yang terdapat

pada ruang bakar dipampatkan

hingga tekanan kompresi mencapai 30 kg/cm2. K

⎛V ⎞ P 1 = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ • P1 ⎝ V2 ⎠



⎛V ⎞ T 2 = ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎝ V1 ⎠

14

K −1

• T1

T 2 = rc k −1 • T 1 V 2 = V TDC q 1− 2 = 0

⎛ P v − Pv ⎞ ⎛T −T ⎞ w 1− 2 = ⎜ 2 1 1 1 ⎟ = R ⎜ 2 1 ⎟ ⎝ 1− k ⎠ ⎝ 1− k ⎠ = ( u 1 - u 2 ) = c v (T 1 - T 1 ) Di mana : P1

= Tekanan Awal Kompresi (N/m 2 )

V1

= Volume Awal Kompresi (m 2 )

T1

= Temperatur Awal Kompresi (K)

rc

= Kompresi Rasio

k

= Eksponen isentropis (1,4)

T2

= Temperatur Akhir Kompresi (K)

V2

= Volume Akhir Kompresi (m 3 )

P2

= Tekanan Akhir Kompresi (N/m 2 )

C – D = Pada titik C bahan bakar dimasukan kedalam silinder secara

berangsur – angsur, pada saat ini bahan bakar telah berubah menjadi kabut. Setelah bahan bakar bersentuhan dengan udara yang sangat panas maka mulailah pembakaran. Disini kedua katup dalam keadan tertutup. UNIVERSITAS MERCU BUANA


15

Q 2 − 3 = Qin = m f Q HV η c = m m c p ( T 3 – T 2 ) = (m a + m f )c p (T 3 -T 2 ) Q HV ηc = (AF +1) c p (T 3 -T 2 ) q 2 − 3 = q m = c p (T 3 -T 2 )=( h 3 -h 2 ) w 2 − 3 = q 2 − 3 - (u 3 -u 2 )=P 2 (V 3 -V 2 ) T 3 = T max Cut of ratio dapat diberikan dalam rumus :

β = V3 - V

2

= v 3 / v 2 = T 3 /T 2

Di mana : T 3 = Temperatur akhir pembakaran (K) V 3 = Volume akhir pembakaran (m 3 ) Qin = Kalor masuk (kj/kg) C p = Panas jenis pada tekanan konstan (kj/kg) D – E = Garis pembakaran , disini ruang bakar membesar tetapi tekanan

berjalan merata. Kerataan tekanan pembakaran disebabkan karena penyemprotan bahan bakar tidak sekaligus tetapi berlangsung sampai titik E. E – F = Garis exspansi, gas pembakaran mulai mengembang hingga

tekanan menurun, selama langkah ini torak terdorong oleh gas pembakaran dan dari padanya diperoleh usaha yang langsung dipindahkan keporos engkol. q 3− 4 = 0


16


⎛v ⎞ T 4 = T 3 ⎜⎜ 3 ⎟⎟ ⎝ v4 ⎠

k −1

⎛v ⎞ = T 3 ⎜⎜ 3 ⎟⎟ ⎝ v4 ⎠

k

⎛v ⎞ ⎛v ⎞ P 4 = P 3 ⎜⎜ 3 ⎟⎟ = P 3 ⎜⎜ 3 ⎟⎟ ⎝ v4 ⎠ ⎝ v4 ⎠ w 3− 4 =

k −1

k

( p4v4 − p3 − v3 ) = R (T4 − T3 ) (1 − k ) (1 − k )

= (u3 − u4 ) = cv (T3 − T4 ) Dimana : P4

= Tekanan akhir ekspansi (N/m 2 )

w 3− 4

= Kerja spesifik (kj/kg)

T

= Temperatur akhir kompresi (K)

4

U3

= Panas dalam spesifik awal ekspansi (kj/kg)

U4

= Panas dalam spesifik akhir ekspansi (kj/kg)

F – B = Garis pembuangan pendahuluan , sebelum langkah ekspansi

berakhir maka katup keluar telah terbuka dan gas bekas sisa pembakaran mengalir ke luar. v3 = v4 = vTMA w4 − 3 = 0 q4 − 5 = qout = mm cv (T5 − T4 ) = mm cv (T1 − T4 ) q4 − 5 = qout = cv (T5 − T4 ) = (u5 − u4 ) = cv (T1 − T4 ) Dimana : P4

= Tekanan akhir ekspansi (N/m 2 )


17


w 3− 4

= Kerja spesifik (kj/kg)

q 4 −5

= panas yang dilepas (kj/kg)

v3

= Volume Spesifik TMA (K)

B – A = Garis pembakaran torak kembali dari titik mati bawah ke titik

mati atas yang mendorong gas hasil sisa pembakaran keluar silinder melalui katup buang. w5 − 6 = P0 (v6 − v5 ) = P0 (v6 − v3 ) Thermal Efesiensi dari siklus diesel adalah :

(η )Diesel =

wnet q in

⎛q = 1 − ⎜⎜ net ⎝ qin

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

⎡ c (T − T ) ⎤ = 1− ⎢ v 4 3 ⎥ ⎢⎣ c p (T3 − T2 ) ⎥⎦ = 1−

(T4 − T3 ) [k (T3 − T2 )]

⎛1⎞ = 1− ⎜ ⎟ ⎝ rc ⎠

k −1

(

)

⎡ β k −1 ⎤ ⎢ ⎥ ⎣ {k (β − 1)}⎦

Dimana :

η

= Efesiensi thermal (%)

Cv

= Panas jenis pada volume konstan (j/kg)

β

= Cut Off Ratio

K

= Rasio spesifik panas

W net

= Kerja bersih (kJ/kg)


18


q out

= Panas yang keluar (kJ/kg)

q in

= Panas yang masuk (kJ.kg)

2.2 Perbedaan Motor Diesel Dengan Motor Bensin

Motor Diesel

Motor bensin

Bahan bakar

Solar

Bensin

Getraran Mesin

Besar

Kecil

Metode pemberian

Pompa bahan bakar

Karburator

Bahan bakar Metode pengapian

dan pengabut Pengapian sendiri

Loncatan bunga api

Cukup rumit

Sederhana

listrik sederhana Bentuk ruang bakar

Proses pencampuran Setelah kompresi Perbandingan

Sebelum kompresi

15 – 30 Kg/cm2

6 – 12 kg/cm2

Proses Sabathe

Proses Otto

kompresi Proses pembakaran

Motor Diesel banyak mempunyai persamaan dengan motor bensin terutama mengenai susunan kontruksi dari Blok Motor, Silinder, Piston, Kepala Silinder, Karter, Poros Engkol, Bantalan dari Poros Engkol, Batang Pemutar, Kelengkapan dari Katup – katup, Susunan Poros Bubungan, Bentuk dari manifold Masuk dan Manifold buang, Sistem Pendingin dan Sistem pelumasan.



19

Perbedaannya adalah, bahwa motor diesel tidak terdapat karburator, maka dengan demikian bahan bakar yang digunakan bukan bensin melainkan minyak solar. Tidak terdapat kelengkapan kelistrikan untuk pengapian antara lain, Busi, Platina, Alat Pembagi, Coil, dan Accu. Sebagai gantinya kelengkapan itu adalah sebuah pompa bahan bakar yang dilengkapi dengan pengabut (Injection Nozzle).

2.3 Sistem Penyalaan Motor Diesel

Sistem penyalaan motor Diesel terdiri atas : •

Pengabut (Injection Nozzle)

•

Pompa bahan bakar ( Fuel Injection Pump)

•

Pengatur pompa bahan bakar (Governor Pump)

•

Saringan bahan bakar (fuel Filter)

•

Katup pembebas (Relief Valve)

•

Pompa pemindah bahan bakar (Fuel Transfer Pumps)

•

Tangki bahan bakar ( Fuel Service Tank)

•

Pipa – pipa aliran bahan bakar (Fuel Pipa Lines)

2.4 Pengertian Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Bahan bakar ini ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas buang yang jauh lebih baik dibandingkan dengan diesel atau solar, yaitu bebas sulfur (free sulphur), bilangan asap (smoke number) yang rendah; memiliki cetane number yang lebih tinggi sehingga pembakaran lebih



20

sempurna (clear burning); memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin; dan dapat terurai (biodegradabe) sehingga tidak menghasilkan racun (non toxic). Pengembangan biodiesel membutuhkan bahan baku minyak nabati yang dapat dihasilkan dari tanaman yang mengandung asam lemak seperti kelapa sawit (Crude Palm Oil/CPO), jarak pagar (Jatropha Curcas), kelapa, sirsak, srikaya dan kapuk. Indonesia sangat kaya akan sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel.

2.5 Minyak Nabati Sebagai Komponen Biodiesel

Industri pengolahan minyak sawit menghasilkan fraksi olein dan stearin. Fraksi olein lebih baik digunakan untuk pembuatan minyak goreng, karena asam lemak tak jenuh yang terkandung di dalamnya lebih mudah dihancurkan di dalam tubuh. Fraksi stearin biasanya digunakan sebagai bahan baku pada pabrik oleokimia dan untuk diekspor. Akan tetapi, saat ini ekspor stearin mendapat saingan dari negara lain yang juga penghasil kelapa sawit seperti Malaysia. Akibatnya, fraksi stearin akan terus berlimpah karena produksi oleokimia dalam negeri sampai kini juga masih sangat sedikit dibanding produksi bahan baku yang terus meningkat. Stearin memiliki asam lemak jenuh yang lebih banyak daripada fraksi olein, karena itu fraksi stearin memiliki bilangan setana lebih besar. Kedua alasan di atas menjadikan fraksi stearin sebagai sumber yang tepat untuk dijadikan bahan baku pembuatan biodiesel.


21


Tabel 2.1. Kandungan Asam Lemak Beberapa Minyak Nabati.

Asam Lemak

R n

Sawit (%)

Inti Sawit (%)

Heksanoat

0

Oktanoat

Kelapa Kedelai Bunga (%) (%) Matahari (%)

Kanola (Rape) (%)

6

-

0.5

0.5

-

-

-

0

8

-

3 – 10

6–9

-

-

-

Dekanoat

0

10

-

3 – 14

6 – 10

-

-

-

Laurat

0

12

0,1 – 1,0

37 – 52

44 – 51

-

-

-

Miristat

0

14

0,9 – 1, 5

7 – 17

13 – 18

-

-

-

Palmitat

0

16

41,8 – 46,8

2–9

8 – 10

7 – 10

4–8

3,49

Stearat

0

18

4,2 – 5,1

1–3

1–3

3–6

2–5

0,48

Eikosanoat

0

20

0,2 – 0,7

0,6

-

0–2

0–1

-

Dekasanoat

0

22

-

-

-

-

0–1

-

Palmitoleat

1

16

-

0,6

0,3

1

-

-

Oleat

1

18

37,3 – 40,8

11 – 23

5,5 – 7,5

20 – 35

20 – 35

64,4

Linoleat

2

18

9,1 – 11,0

1–3

Tr – 2,5

40 – 57

45 – 68

22,30

Linolenat

3

18

0 – 0,6

-

-

5 - 14

-

8,23

sumber : CIC Indochemical, (1992); Goering (1982) N : jumlah karbon R : Ikatan Rangkap Tabel 2.1 Menyajikan kandungan asam lemak dari beberapa minyak nabati. Data yang disajikan mengenai persen kandungan asam lemak jenuh (r = 0) dan tidak jenuh (r > 0) dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya angka setana yang dimiliki tiap jenis asam lemak. Asam lemak dari sawit memiliki Asam lemak jenuh yang lebih tinggi sehingga dapat diperkirakan memiliki bilangan/angka setana yang lebih tinggi. Minyak kedelai adalah bahan baku



22

biodiesel yang dikembangkan di Amerika Serikat. Bahan baku dari minyak Bunga matahari dan Rapseed (kanola) dikembangkan sebagai bahan baku biodiesel di Eropa, memiliki angka setana dibawah biodiesel sumber minyak sawit.

2.5.1 Biodiesel Sawit

Ketersediaan bahan bakar minyak bumi semakin hari semakin terbatas. Sebagaimana gambaran, diperkirakan cadangan minyak bumi di Laut Utara akan habis pada tahun. 2010. Indonesia yang saat ini dikenal sebagai salah satu Negara pengekspor minyak bumi juga diperkirakan akan mengimpor bahan bakar minyak pada 10 tahun mendatang. Karena produksi dalam negeri tidak dapat lagi memenuhi permintaan pasar yang meningkat dengan cepat akibat pertumbuhan penduduk dan industri. Banyak upaya yang telah dilakukan untuk menghadapi krisis energi ini, diantaranya adalah dengan memanfaatkan sumber energi dari Matahari, batubara, dan nuklir, serta mengembangkan bahan bakar dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui (renewable). Brasil telah menggunakan campuran bensin dengan alkohol yang disintesis dari tebu untuk bahan bakar kendaraan bermotor. Beberapa jenis minyak tumbuhan seperti minyak kelapa, minyak kedelai, dan minyak sawit juga telah diteliti untuk digunakan langsung sebagai bahan bakar kendaraan bermotor, seperti halnya nenek moyang kita dahulu menggunakan minyak tumbuhan lokal sebagai bahan bakar alat penerangan. Beberapa negara Eropa dan Amerika Serikat telah mengembangkan dan menggunakan bahan bakar dari minyak tumbuhan yang telah dikonversi menjadi



23

bentuk metil ester asam lemak, yang disebut dengan biodiesel. Negara-negara Eropa umumnya menggunakan biodiesel yang terbuat dari minyak rapeseed, sedangkan Amerika Serikat menggunakan biodiesel yang berbahan baku minyak kedelai. Sebagai negara penghasil minyak sawit terbesar dunia, Malaysia dan Indonesia juga telah mengembangkan produk biodiesel dari minya sawit (palm biodiesel) meskipun belum dilakukan secara komersial. Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) telah berhasil mengembangkan palm biodiesel dari minyak sawit mentah (CPO), refined bleached deodorised palm oil (RBDPO) dan fraksi- fraksi seperti stearin dan olein serta minyak inti sawit. Palm fatty acid destillate (PFAD) yang merupakan hasil samping dari pabrik minyak goring maupun minyak goreng bekas dari industri rumahan (home industry) juga telah dikembangkan oleh PPKS sebagai bahan baku pembuatan palm biodiesel.

2.5.2 Biodiesel Sebagai Bahan Bakar Alternatif

Produksi dan penggunaan BBM alternatif harus segera direalisasikan untuk menutupi kekurangan terhadap kebutuhan BBM fosil yang semakin meningkat. Biodiesel dapat dibuat dari bermacam sumber, seperti minyak nabati, lemak hewani dan sisa dari minyak atau lemak (misalnya sisa minyak penggorengan). Biodiesel memiliki beberapa kelebihan dibanding bahan bakar diesel petroleum. Kelebihan tersebut antara lain :



24

1. Merupakan bahan bakar yang tidak beracun dan dapat dibiodegradasi 2. Mempunyai bilangan setana yang tinggi. 3. Mengurangi emisi karbon monoksida, hidrokarbon dan NOx. 4. Terdapat dalam fase cair. Bahan bakar diesel dikehendaki relatif mudah terbakar sendiri (tanpa harus dipicu dengan letikan api busi) jika disemprotkan ke dalam udara panas bertekanan. Tolok ukur dari sifat ini adalah bilangan setana, yang didefinisikan sebagai % volume n-setana di dalam bahan bakar yang berupa campuran n-setana (n-C16H34) dan α-metil naftalena (α-CH3-C10H7) serta berkualitas pembakaran di dalam mesin diesel standar. n-setana (suatu hidrokarbon berantai lurus) sangat mudah terbakar sendiri dan diberi nilai bilangan setana 100, sedangkan α-metil naftalena (suatu hidrokarbon aromatik bercincin ganda) sangat sukar terbakar dan diberi nilai bilangan setana nol.

Gambar 2.6 Bahan Bakar Standar Pengukur Bilangan Setana

2.6 Karakteristik Bahan Bakar Minyak

Bahan bakar memiliki karakteristik fisik dan kimia yang beragam, hal ini sangat menentuikan pada proses pembakaran yang akan terjadi diruang bakar. Karakteristik-karakteristik antara lain :



25

1. Jumlah kandungan sulfur, hidrogen, karbon, nitrogen, oksigan dan abu. 2. API Gravity, untuk menentukan densitas relative bahan bakar minyak. 3. Nilai kalor, merupakan kalor yang dilepaskan pada pembakaran sempurna per massa bahan bakar. Terdapat 2 jenis, yaitu HHV (High Heating Value) yang dihitung beserta kalor penguapan air dan LHV (Low heating Value) yang dihitung tanpa adanya uap air yang terkondensasi. 4. Viksositas 5. Titik tuang (pour point), temperatur terendah dimana bahan bakar minyak masih dapat mengalir pada kondisi standar. 6. Titik nyala (flash point), temperatur dimana cairan harus dipanaskan untuk menghasilkan uap yang menyala namun tidak terbakar lanjut pada saat diinisiasi (ignited). 7. Air dan endapan, endapan umumnya mengandung kalsium, sodium, magnesium dan senyawa besi. Bahan bakar untuk motor bakar torak yang lazim digunakan adalah perteleum engine (bensin) untuk mesin otto perteleum diesel (solar) untuk mesin diesel. Indeks bilangan sebagai tingkat mutu pada bensin adalah bilangan octane sedangkan pada solar adalah bilangan cetane.

2.7 Karakteristik Bahan Bakar Solar

Pengelompokkan bahan bakar mesin diesel minyak solar (perteleum diesel) dikatagorika dalam kelompok A1, A2, A3 dan seterusnya hal tersebutlah yang menjadi acuan dalam pemilihan jenis bahan bakar untuk mesin diesel.



26

Semakin rendah nomor semakin rendah pula berat molekul dan kekentalannya dan ini biasa digunakan dalam mesin diesel untuk mesin mobil atau mesin diesel lainnya. Sedangkan semakin besar nomornya akan semakin besar kekentalannya dan bahan bakar ini biasanya digunakan untuk proses pemanasan, untuk keperluan industri dan untuk operasi mesin-mesin besar. Setiap nomor yang dikenakan mempunyai karakteristik yang berlainan, antara lain adalah viskositas, flash point, angka cetane, kandungan sulfur dan sebagainya. Secara umum boleh dikatakan bahwa bahan bakar yang baik untuk motor diesel adalah bahan bakar yang memiliki bilangan cetane tinggi, viskositas (kekentalan) yang rendah untuk mengurangi tekanan penyemprotan, sifat melumas yang baik agar tidak merusak pompa tekanan tinggi, bulk modulus yang tinggi untuk memudahkan penyemprotan dan titik didih yang tinggi supaya tidak mudah menguap. Selain itu diusahakan agar kadar belerang dan aromatiknya rendah serta adanya adiktif untuk meningkatkan mutu bahan bakar. Bahan bakar mesin diesel ringan mempunyai viskositas (kekentalan) yang rendah dan lebih mudah untuk dipompakan keukuran nozzle yang kecil disamping juga harga yang mahal. Bilangan setana yang baik dari minyak diesel adalah lebih besar dari 30 dengan volatilitas yang tidak terlalu tinggi supaya pembakaran yang terjadi di dalamnya lebih sempurna. Minyak diesel dikehendaki memiliki kekentalan yang relatif rendah agar mudah mengalir melalui pompa injeksi. Untuk keselamatan selama penanganan dan penyimpanan, titik nyala harus cukup tinggi agar terhindar dari bahaya kebakaran pada suhu kamar. Kadar belerang dapat


27


menyebabkan terjadinya keausan pada dinding silinder. Jumlah endapan karbon pada bahan bakar diesel dapat diukur dengan metode Conradson atau Ramsbottom untuk memperkirakan kecenderungan timbulnya endapan karbon pada nozzle dan ruang bakar. Abu kemungkinan berasal dari produk mineral dan logam sabun yang tidak dapat larut dan jika tertinggal dalam dinding dan permukaan mesin dapat menyebabkan kerusakan nozzle dan menambah deposit dalam ruang bakar. Air dalam jumlah kecil yang berbentuk dispersi dalam bahan bakar sebenarnya tidak berbahaya bagi bagian-bagian mesin. Tetapi di daerah dingin, air tersebut dapat membentuk kristal-kristal es kecil yang dapat menyumbat saringan pada mesin. Tabel 2.2. Persyaratan Mutu Minyak Diesel

Jenis Minyak Diesel Sifat Bilangan setana Temperatur didih, °C Kekentalan pada 38°C, 2

mm /s Titik nyala, °C

Mesin putaran tinggi

Mesin industri

≥ 40 288

≥ 40 282 – 338

Mesin putaran rendah dan sedang ≥ 30 -

1,4 – 2,5

2,0 – 4,3

5,8 – 26,4

≥ 38

≥ 52

≥ 55

≤ 0,50

≤ 0,50

≤ 2,00

≤ 0,05

≤ 0,05

≤ 0,50

≤ 0,01

≤ 0,01

≤ 0,1

≤ 0,15

≤ 0,35

-

Kadar belerang, % berat Kadar air dan sedimen, % volume Kadar abu, % berat Ramsbottom residu karbon dalam 10 % residu destilasi, % massa

Sumber : American Society for Testing and Material (ASTM) D-975, 1991



28

Tabel 2.2. menyajikan berbagai sifat atau persyaratan bahan bakar diesel pada 3 mesin dengan kecepatan putaran yang berbeda. Persyaratan mutu ini harus dipenuhi bahan bakar yang akan direkomendasikan sebagai pengganti bahan bakar diesel fosil seperti biodiesel. Sumber data kelayakan bahan bakar diesel dari American Society for Testing and Material (ASTM) D-975, 1991.

2.8 Fasilitas Pengujian dan Analisa

Fasilitas pengujian merupakan faktor utama yang mempengaruhi akuratnya data-data pengujian dan analisa terhadap karakteristik yang didapat. Fasilitas-fasilitas pengujian yang terpenting dalam pengujian motor bakar adalah sebagai berikut:

2.8.1 Pengukuran Torsi Output dan Daya

Untuk mengukur besarnya output-torque dari suatu motor dapat digunakan alat ukur sebagai berikut: a. Electrical Dynamometer Torque = τ = BHP =

F ⋅g⋅L (kNm ) 1000

2π ⋅ n ⋅ τ (kW ) 6 ⋅ 10 4

Dimana : τ : Torsi mesin (Nm) F : Besar gaya putar yang terbaca pada timbangan dynamometer (kg) L : Panjang lengan torsi (m)



29

b. Hydroulic Dynamometer Khusus untuk hydroulic dynamometer, balace reading dan added weight dinyatakan langsung dalam satuan torque. BHP =

τ ⋅n K1

Dimana : 6 ⋅ 10 4 K1 = 2π ⋅ L

2.8.2 Pengukuran Kecepatan

Untuk menggambarkan karakteristik torque-speed, diperlukan pengukuran terhadap speed dengan menggunakan tachometer yang sudah terdapat pada panel. Dalam pengukuran karakteristik-karakteristik lain seperti power output dan fuel consuption, digunakan alat ukur speed, yaitu counter dan stopwatch. Cara

mengukur speed, yaitu dengan melihat besarnya jarum rpm pada panel.

2.8.3 Pengukuran Konsumsi Bahan bakar

Pengukuran atas kebutuhan bahan bakar yang digunakan dapat dilakukan dengan plint fuel gauge. Pada prinsipnya alat tersebut terdiri dari tabung yang didalamnya dibatasi dengan sekat dan diantara sekat yang berurutan mempunyai volume : 25, 50, 75, 100, 200 cc. Dengan menggunakan stopwatch dapat diketahui waktu yang diperlukan untuk pemakaian bahan bakar dalam jumlah tertentu. Besar konsumsi bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan rumus:


30


V (bfc ) =

3600 ⋅ Vg t

Dimana : V

: konsumsi bahan bakar (m3/jam)

Vg

: volume gelas ukur (m3)

t

: waktu yang dibutuhkan (detik)

Untuk menghitung besarnya konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) dapat didefinisikan: BSFC (sfc ) =

(

V m 3 /kW ⋅ jam P

)

Dimana: V


P

: daya mesin diesel (kW)

Kecepatan putar dari motor dapat juga dihitung dengan menggunakan counter dan stopwatch sebagai berikut:

n=

60 ⋅ N t

(rpm )

Performa suatu motor sering pula dinyatakan dengan Brake Mean Effective Pressure atau disingkat BMEP. Ini menyatakan tekanan rata-rata yang dihitung dengan menggerakkan piston selam langkah kerja guna menghasilkan power output, bilamana tidak ada mecanichal losses. Power output dari motor dalam hibungan dengan BMEP dapat dinyatakan sebagai berikut: P=

p ⋅ n ⋅ Vs (kW ) 6 ⋅ 10 4 ⋅ K 2


31


Dimana: P

: BMEP (kN/m2)

Vs

: volume langkah (m3)

K2

: kostanta, 1 untuk 2-stroke 2 untuk 4-stroke

Sedangkan swept volume (volume langkah): Vs =

πd 2 ⋅ s ⋅ N 4 ⋅ 10

4

(m ) 3

Dimana: Vs


d

: diameter silinder (m)

s

: langkah piston (m)

N

: jumlah silinder

Maka didapat BMEP (P) : BMEP =

6 ⋅ 10 4 ⋅ K 2 ⋅ P n ⋅ Vs

(kN/m ) 2

Dimana: BMEP : tekanan efektif rata-rata (kN/m) Vs


n

: putaran (rpm)

K2

: 2 untuk mesin 4-stroke (langkah)

P

: daya (kW)


32


Hydroulic Dynamometer P=

6 ⋅ 10 4 ⋅ K 2 ⋅ T (kW ) K 1 ⋅ Vs

2.8.4 Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar

Laju aliran massa bahan bakar adalah massa aliran bahan bakar perjam. Laju ini diperlukan dalam mencari nilai efisiensi thermal. Besar laju aliran massa dapat juga dihitung dengan menggunakan rumus: M a = V ⋅α Dimana: Ma

: laju aliran massa bahan bakar (kg/detik)

V


α

: dencity of fuel (0,903 kg/liter)

Untuk mengetahui brake thermal efficiency dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

η th =

P Vs ⋅ QHV ⋅η c

atau η th =

P M a ⋅ QHV ⋅η c

Dimana: P

: daya mesin (kW)

QHV

: nilai kalor bahan bakar bawah (kJ/kg)

ηc

: efisiensi pembakaran (0,90)


BAB III METODE PENGUJIAN


3.1 Instalasi Pengujian Instalasi pengujian dilakukan dengan menggunakan sebuah instalasi mesin uji unjuk kerja yang terintegrasi dari mesin diesel, instrumen ukur, sistem pendingin mesin dan suplai bahan bakar. Pada suplai bahan bakar terdiri dari tiga buah tangki yang masing-masing memiliki fungsi untuk menampung bahan bakar yang akan diuji. Untuk pendingin mesin mengunakan sebuah radiator yang dilengkapi dengan sebuah fan. Sedangkan untuk mengukur torsi menggunakan sebuah timbangan. Pengambilan data pada saat pengujian dilakukan dengan mencatat hasil yang diperoleh pada alat ukur.

3.2 Spesifikasi Mesin Mesin diesel Isuzu Panther 2300 cc Type

: C223, diesel, silinder sejajar, katub-katub atas, pendingin air, ruang pusar, pompa injeksi tipe VE.

Engine No


: 5/1820

33

34


Bore

: 88.0

Stroke

: 82.5

Swept Volume

: 2238 cc

Compression Ratio

: 22:1

Max Speed

: 4000 rpm

Max Power

: 20 kW pada 2750 rpm

Indicator Tappings

: 4 Cylinder

Diameter exhaust pipe

: 38 mm

Length exhaust pipe

: 1000 mm

Coolant Outled temperature

: 85 0 C

Oil Inlet temperature

: 85 0 C

Tappet Clearene

: 0.3 to 0.4 mm

Valve timing

: Ivo 8 0 Eve BTDC. Ivc 42 0 ABDC Evo 60 0 BBDC. 12 0 ATDC

Feul

: Solar

Oil

: SAE 15 W / 40

Feul Injection Pump

: NP VE 4/9 F 2175RPN78

Pump plunter diameter

: 9 mm

Un loading Volume

: 35 mm3

Injector

: License Bosh 104649-1170

Nozzle

: License Bosh 234

Nozzle operation pressure

: 155 bar

High pressure pipe dimention : 550 mm long x 1.5 mm bore



35

3.3 Spesifikasi Bahan Bakar Biodiesel 3.3.1 Spesifikasi Bahan Bakar Biodiesel pada PT X

3.3.1 Spesifikasi Bahan Bakar Biodiesel pada PT PERTAMINA Tidak didapat dari perusahaan yang bersangkutan.

3.4 Alat Ukur yang digunakan 1. Alat ukur torsi dengan menggunakan timbangan berkapsitas 100 kg. 2. Gelas ukur (Feul Gauge), untuk mengukur jumlah bahan bakar. 3. Alat ukur debit air (Water Flowmeter) digunakan untuk mengukur debit air yang masuk. 4. Pipa ukur tekanan udara (Air Pressure Pipe) digunakan untuk mengukur tekanan udara, alat ini berbentuk selang dan menggunakan mistar berukuran panjang 300 mm, berdiameter 5 mm. 5. Alat ukur tambahan (Additional Instrumen) digunakan untuk mengetahui parameter mesin yang lainnya seperti Cooling Water Thermometer.



36

3.5 Skema Instalasi pengujian

Sebelum pengujian dimulai, lakukanlah hal-hal sebagai berikut: •

Catatlah kondisi udara dalam ruangan laboratorium.

•

Mengatur dynamometer pada keadaan nol.

•

Mengatur manometer pada air flowmeter pada kedudukan nol.

3.6 Prosedur Menjalankan Motor Diesel 1. Menjalankan sirkulasi air pendingi ke mesin dan mengtur jumlah aliran flow rate dari air pendingin yang masuk ke mesin 40/1 menit dengan memutar katup pemutar. 2. Mengatur dynamometer pada beban minimum dengan memutar load control hand wheel dan juga mengatur tekanan air yang masuk kedalam


37


dynamometer minimum sebesar 1 atm untuk putaran mesin tidak melebihi 4500 rpm. 3. Membuka saluran bahan bakar dari tangki bahan bakar sampai ke mesin. 4. Mengecek level pelumas dalam karter, mengencangkan baut-baut apbila ada yang kurang kencang dan panstikanlah bahwa motor dapat bekerja dengan aman. 5. Memasang kabel accu untuk start. 6. Mulai men-start motor dan apabila sudah berjalan maka kita harus segera memutuskan saluran pemanasan ke glow plug. 7. Membiarkan motor berjalan beberapa waktu (minimal 15 menit) pada idling speed untuk pemanasan. 8. Memeriksa

tekanan

minyak

pelumas

minimal

300

kN/m2

dan

mendengarkan apakah motor berjalan dengan baik.

3.7 Prosedur Pengukuran Untuk proses pengukuran dan pengamatan pengujian pada mesin diesel dilakukan dengan 4 (empat) langkah, yaitu: Langkah pertama: •

Memberi intruksi pada saat mulai dan selesainya pengamatan.

•

Mengamati putaran motor pada revolution counter atau tachometer serta melaksanakan pengukuran feul consumtion dengan stopwatch.

Langkah kedua:



•

38

Mengamati manometer pada air flowmeter, inlet air temperatur dan exhaust gas temperature.

Langkah ketiga: •

Menjalankan motor sesuai dengan percobaan dan mencatat hasil torsi ratarata.

Langkah keempat: •

Mengamati flow rate dari air pendingin, termasuk temperatur masuk dan keluar.

Catatan: •

Pengamatan dilakukan sedapat mungkin secara serentak pada saat motor sudah steadly.

•

Pada saat “set” pengamatan, variasi kecepatan putaran hendaknya dijaga tidak melebihi dari 5 % atau 10 rpm.

•

Perubahan beban hendaknya dilakukan secara perlahan-lahan dengan memutar load control hand wheel pada dynamometer.

•

Untuk setiap kecepatan putaran dan pembebanan, catatlah secara bersamaan meliputi: 1. Kecepatan putaran (rpm) 2. Gaya dari torsi pada balance reading atau balance reading + added weight (kN). 3. Waktu setiap pemakaian bahan bakar. 4. Temperatur gas buang (0C). 5. Temperatur air pendingin yang masuk dan keluar dari motor (0C).



39

6. Laju aliran air pendingin (1/men). 7. Pressure drop pada manometer dari air flowmeter (Bar). 8. Untuk mengetahui karakteristik motor diesel pada kecepatan konstan, pilihlah salah satu dari putaran: 1000, 1200, 1400, 1500, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2700, 3000 rpm dan mencatat bersamaan seprti pada variabel diatas. 9. Pengujian pada beban penuh 100 % tidak lebih dari 15 menit/putaran. 10. Perbandingan jumlah bahan bakar yang dipakai pada pengujian ini diatur dengan bahan bakar yang berasal dari PT PERTAMINA dan PT X.


BAB IV PERHUTUNGAN DAN ANALISA DATA

BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA

4.1 Pengujian Bahan Bakar Biodiesel Pengujian bahan bakar biodiesel dilakuan dengan menggunakan alat uji mesin diesel. Pada mesin diesel tersebut digunakan bahan bakar biodiesel yang diproduksi oleh PT. Pertamina dan PT. X. Kecepatan putaran mesin mesin yang digunakan sebesar 800, 1500, 2000, 2500, 2800 dalam rpm.

4.2 Perhitungan Prestasi Mesin dengan Bahan Bakar Biodiesel Berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian mesin diesel dengan menggunakan bahan biodiesel yang diperoduksi oleh PT. X dan PT Pertamina dapat dihitung dengan menggunakan parameter-parameter unjuk kerja. Berikut data-data yang diperoleh pada saat pengujian: Tanggal Pengujian

: 14 Februari 2007

Tipe Mesin

: 4 langkah, 4 silinder

Bore

: 88.0

Stroke

: 82.5

Idle Speed

: 800 rpm


40


Bahan Bakar

41

: Biodiesel yang diproduksi oleh PT X dan PT Pertamina

Berdasarkan data diatas penulis dapat menghitung prestasi mesin dengan alat tersebut.

4.2.1 Perhitungan Torsi Mesin Pengukuran torsi mesin dapat dicapai dengan hasil pengukuran reaksi torsi yang menahan poros mesindari rotasi. Pengukuran ini dilakukan oleh seperangkat dynamometer prony yangterdiri dari sebuah cakram, timbangan dan lengan torsi. Torsi yang diterapkan pada dynamometer berhubungan dengan radius pada lengan torsi dengan rumus: Pengukuran torsi mesin dapat dicapai dengan hasil pengukuran reaksi torsi yang menahan poros mesindari rotasi. Pengukuran ini dilakukan oleh seperangkat dynamometer prony yangterdiri dari sebuah cakram, timbangan dan lengan torsi. Torsi yang diterapkan pada dynamometer berhubungan dengan radius pada lengan torsi dengan rumus:

Torque = τ =

F ⋅g⋅L (kNm ) 1000

Dimana : τ : Torsi mesin (Nm)

F : Besar gaya putar yang terbaca pada timbangan dynamometer (kg) L : Panjang lengan torsi (m) g : Gaya Gravitasi (9.8 m/s2) jika diketahui: UNIVERSITAS MERCU BUANA


42

L = 30 cm = 0.3 m F =1 kg Maka :

τ=

F ⋅g⋅L (kNm ) 1000

τ=

1× 9.8 × 0.3 (kNm ) 1000

τ=

2.94 = 0.00294 kNm = 2.94 Nm 1000

4.2.2 Perhitungan Daya Mesin

Perhitungan daya mesin dilakukan dengan mengukur torsi dan putaran, secara umum daya mesin dihitung dengan menggunakan rumus: P=

2π ⋅ n ⋅ τ (kW ) 6 ⋅ 10 4 Dimana : P

: Daya mesin (kW)

n

: Putaram mesin (rpm)

τ

: Torsi mesin (Nm)

Jika diketahui: n

= 800 rpm

τ

= 2.94 Nm

Maka :


43


P=

2 × 3.14 × 800 × 2.94 (kW ) 6 ⋅ 10 4

P=

14770.56 = 0.24 kW 6 ⋅ 10 4

4.2.3 Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar

Perhitungan

pemakaian

bahan

bakar

dapat

dilakukan

dengan

menggunakan serge tank dan gelas ukur. Pada gelas ukur akan diketahui volume bahan bakar yang digunakan dalam pengujian. Dalam konsumsi bahan bakar yang diuji dapat diketahui waktu yang dibutuhkan dengan menggunakan stopwatch. Besarnya konsumsi bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan rumus: FC =

V f 3600 3 ⋅ (m / jam) t 1000

Dimana : FC


Vf

: volume gelas ukur (m3)

t

: waktu yang dibutuhkan (detik)

jika diketahui: Vf

= 25 cm3

t

= 94 detik

maka konsumsi bahan bakar yang didapat sebesar: FC =

25 3600 ⋅ = 0.9572 m3/jam 94 1000



44

4.2.4 Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Untuk mengutahui thermal effeciency dari motor perlu terlebih dahulu menghitung besarnya konsumsi bahan bakar spesifik. Konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) didefinisikan: SFC =

(

FC m 3 /kW ⋅ jam P

)

Dimana: SFC

: konsumsi bahan bakar spesifik (m3/kW.jam)

FC


P

: daya mesin diesel (kW)

Jika diketahui: Fc

= 0.9574 m3/jam

P

= 0.24 kW

Maka didapat pemakaian bahan bakar spesifik (SFC)sebesar: SFC =

0.9572 m 3 /jam = 3.988 m 3 /kW ⋅ jam 0.24 kW

4.2.1.5 Perhitungan Tekanan Efekti Rata-Rata (BMEP)

Performa suatu motor sering pula dinyatakan dengan Brake Mean Effective Pressure atau disingkat BMEP. Ini menyatakan tekanan rata-rata yang dihitung dengan menggerakkan piston selam langkah kerja guna menghasilkan power output, bilamana tidak ada mecanichal losses. Power output dari motor dalam hibungan dengan BMEP dapat dinyatakan sebagai berikut:



P=

BEMP ⋅ n ⋅ Vs (kW ) 6 ⋅ 10 4 ⋅ K 2

BEMP =

6 ⋅ 10 4 ⋅ K 2 ⋅ P ( kN/m 2 ) n ⋅ Vs

Dimana: BMEP

: tekanan rata-rata (kN/m2)

P

: daya mesin (kW)

Vs


K2

: kostanta, 1 untuk 2-stroke 2 untuk 4-stroke

Sedangkan swept volume (volume langkah): Vs =

π ⋅d2 ⋅s⋅ N 4

(m ) 3

Dimana: Vs


d

: diameter silinder (m)

s

: langkah piston (m)

N

: jumlah silinder

Jika diketahui: d

= 88 mm = 0.0088 m

s

= 82.5 mm = 0.00825 m

Maka volume langkah sebesar: 3.14 ⋅ (0.0088) ⋅ 0.00825 ⋅ 4 m3 4 2

Vs =


( )

45


46

Vs = 0.002006 m 3

BEMP =

6 ⋅ 10 4 ⋅ 2 ⋅ 0.24 = 179461.1 N/m 2 = 17.946 kPa 800 ⋅ 0.002006

4.2.1.6 Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar

Laju aliran massa bahan bakar adalah massa aliran bahan bakar perjam. Laju ini diperlukan dalam mencari nilai efisiensi thermal. Besar laju aliran massa dapat juga dihitung dengan menggunakan rumus: M a = V ⋅α Dimana: Ma

: laju aliran massa bahan bakar (kg/detik)

V


α

: dencity of fuel PT.Pertamina (0.852 kg/ m3) dencity of fuel PT.X (0.903 kg/m3)

Jika diketahui: V

= 0.9572 m3/jam

α

= dencity of fuel solar (0.852 kg/ m3)

M a = V ⋅α M a = 0.9572 ⋅ 0.852 =

0.815 = 0.000226 kg/det 3600



47

4.2.5 Perhitungan Efisiensi Thermal

Untuk mengetahui brake thermal efficiency dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

η th =

P Vs ⋅ QHV ⋅η c

atau η th =


Dimana: ηt

: efisiensi thermal (%)

P

: daya mesin (kW)

QHV

: nilai kalor bahan bakar bawah PT X (36919 kJ/kg) nilai kalor bahan bakar bawah PT Pertamina (42351 kJ/kg)

ηc

: efisiensi pembakaran (0,90)

ηth =


η th =

0.24 × 100% 0.000226 ⋅ 36919 ⋅ 0.90

η th = 3.1 %

4.3 Hasil Perhitungan

Perhitungan unjuk kerja mesin dilakukan setelah mengumpulkan data pengujian dan hasil perhitungan meliputi: torsi, daya, konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi thermal. Setelah itu hasil perhitungan dimasukkan kedalam tabel.


48


4.3.1 Hasil Perhitungan Torsi

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Torsi dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X Putaran mesin Beban Torsi mesin (rpm) (kg) (Nm) 800 1 2.94 1500 1.5 4.41 2000 2 5.88 2500 2.5 7.35 2800 3 8.82 Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Torsi dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina Putaran mesin (rpm) 800 1500 2000 2500 2800

Beban (kg) 1 1.5 2 2.5 3

Torsi mesin (Nm) 2.94 4.41 5.88 7.35 8.82

4.3.2 Hasil Perhitungan Daya Mesin

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Daya Mesin dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X Putaran mesin (rpm) 800 1500 2000 2500 2800

Torsi mesin (Nm) 2.94 4.41 5.88 7.35 8.82

Daya Mesin (kW) 0.24 0.69 1.23 1.92 2.58

Tabel 4. 4 Hasil Perhitungan Daya Mesin dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina Putaran mesin (rpm) 800 1500 2000 2500 2800


Torsi mesin (Nm) 2.94 4.41 5.88 7.35 8.82

Daya Mesin (kW) 0.24 0.69 1.23 1.92 2.58

49


4.3.3 Hasil Perhitungan Pemakaian Bahan Bakar

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X Putaran mesin (rpm)

Vol. Bahan Bakar (cm3)

Waktu konsumsi bahan bakar (detik)

Konsumsi Bahan Bakar (m3/jam)

800 1500 2000 2500 2800

25 50 50 75 100

94 184 152 220 266

0.9572 0.9781 1.184 1.2272 1.3533

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina Putaran mesin (rpm)

Vol. Bahan Bakar (cm3)

Waktu konsumsi bahan bakar (detik)


800 1500 2000 2500 2800

25 50 50 75 100

79 167 138 196 247

1.1392 1.0778 1.3042 1.3773 1.4572

4.3.4 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X Putaran mesin (rpm)


Daya Mesin (kW)

800 1500 2000 2500 2800

0.9572 0.9781 1.184 1.2272 1.3533

0.24 0.69 1.23 1.92 2.58


Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (m3/kW. Jam) 3.988 1.4175 0.9626 0.6391 0.5245

50


Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar spesifik dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina Putaran mesin (rpm)


Daya Mesin (kW)

800 1500 2000 2500 2800

1.1392 1.0778 1.3042 1.3773 1.4572

0.24 0.69 1.23 1.92 2.58

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (m3/kW. Jam) 4.7466 1.562 1.0603 0.7173 0.5648

4.3.5 Hasil Perhitungan BMEP (Brake Mean Effective Pressure)

Tabel 4.9 Hasil Perhitungan BMEP PT X Putaran mesin (rpm) 800 1500 2000 2500 2800

Daya Mesin (kW) 0.24 0.69 1.23 1.92 2.58

BMEP (kPa) 17.946 27.517 36.789 45.942 55.12

Tabel 4.10 Hasil Perhitungan BMEP PT Pertamina Putaran mesin (rpm) 800 1500 2000 2500 2800


Daya Mesin (kW) 0.24 0.69 1.23 1.92 2.58

BMEP (kPa) 17.946 27.517 36.789 45.942 55.12

51


4.3.6 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar

Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar PT X

Putaran mesin (rpm)


Laju Aliran Massa Bahan Bakar (kg/det)

800 1500 2000 2500 2800

0.9572 0.9781 1.184 1.2272 1.3533

0.000226 0.000245 0.000296 0.000307 0.000339

Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Bahan Bakar PT Pertamina

Putaran mesin (rpm)


Laju Aliran Massa Bahan Bakar (kg/det)

800 1500 2000 2500 2800

1.1392 1.0778 1.3042 1.3773 1.4572

0.000269 0.000225 0.000308 0.000325 0.000344

4.3.7 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal

Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal dengan Bahan Bakar Biodiesel PT X Putaran mesin (rpm) 800 1500 2000 2500 2800

Daya Mesin (kW) 0.24 0.69 1.23 1.92 2.58


Laju Aliran Massa Bahan Bakar (kg/det) 0.000226 0.000245 0.000296 0.000307 0.000339

Efisiensi Thermal (%) 3.1 8.4 12.5 18.8 22.9


52

Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal dengan Bahan Bakar Biodiesel PT Pertamina Putaran mesin (rpm) 800 1500 2000 2500 2800

Daya Mesin (kW) 0.24 0.69 1.23 1.92 2.58

Laju Aliran Massa Bahan Bakar (kg/det) 0.000269 0.000225 0.000308 0.000325 0.000344

Efisiensi Thermal (%) 2.34 7.11 10.5 15.6 19.6

4.4 Analisa Hasil Perhitungan

Analisa unjuk kerja mesin dilakukan setelah mengumpulkan data hasil perhitungan pengujian yang meliputi: torsi, daya, konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi thermal. Setelah itu hasil perhitungan data pengujian pengujian dimasukkan kedalam grafik. 4.4.1 Analisa Torsi

Pada grafik 4.1 dapat dilihat bahwa torsi yang dihasilkan dari hasil pengujian mengalami peningkatan dari putaran 800 rpm sampai 2800 rpm dan kedua bahan bakar biodiesel menghasilkan Torsi yang yang sama, dikarenakan pada putaran dan beban yang diberikan mesin kedua bahan bakar biodiesel sama.


53


Grafik Perbandingan Torsi 10 Torsi (Nm)

8 6

PT.X

4

PT.Pertamina

2 0 800

1500

2000

2500

2800

Putaran Mesin (rpm)

Grafik 4.1 Perbadingan Torsi Terhadap Putaran Mesin

4.4.2 Analisa Daya

Pada grafik 4.2 dapat dilihat bahwa daya yang dihasilkan dari hasil pengujian mengalami peningkatan dari putaran 800 rpm sampai 2800 rpm dan kedua bahan bakar biodiesel menghasilkan daya yang yang sama, dikarenakan pada putaran dan torsi mesin kedua bahan bakar biodiesel sama.

Daya Mesin (kW)

Grafik Perbandingan Daya 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

PT.X PT.Pertamina

800

1500

2000

2500

2800

Putaran Mesin (rpm )

Grafik 4.2 Perbandingan Daya Terhadap Putaran Mesin


54


4.4.3 Analisa Konsumsi Bahan Bakar

Pada grafik 4.3 dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar biodiesel PT X lebih rendah dari pada biodiesel PT Pertamina dan pada biodiesel PT Pertamina ada penurunan konsumsi bahan bakar pada putaran 1500 rpm sebesar 1.0778 m3/jam.

Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi Bahan Bakar 3 m /jam (Liter/jam)

Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar 2 1,5

PT.X

1

PT.Pertamina

0,5 0 800

1500

2000

2500

2800


Grafik 4.3 Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Terhadap Putaran Mesin

4.4.4 Analisa Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Pada grafik 4.4 dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar spesifik biodiesel PT X lebih rendah dari pada biodiesel PT Pertamina. Ini terlihat putaran 800 rpm sebesar 3.988 m3/kW.jam dan pada biodiesel PT Pertamina putaran 800 rpm sebesar 4.7466 m3/ kW.jam.


55


KonsumsiBahan BahanBakar Bakar Konsumsi 3 Spesifik (m /kW.jam) Spesifik (L/kW.jam)

Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik 5 4 3

PT.X

2

PT.Pertamina

1 0 800

1500

2000

2500

2800


Grafik 4.4 Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran Mesin

4.4.5 Analisa Tekanan Efektif Rata-Rata (BMEP)

Seperti terlihat pada grafik 4.5 terlihat bahwa tekanan efektif rata-rata yang terjadi pada kedua dihasilkan dari hasil pengujian mengalami peningkatan dari putaran 800 rpm sampai 2800 rpm dan kedua bahan bakar biodiesel menghasilkan BMEP yang sama, ini disebabkab daya yang dihasilkan oleh kedua bahan bakar sama


56


Grafik Perbandingan BMEP 60

BMEP (kPa)

50 40 PT.X

30

PT.Pertamina

20 10 0 800

1500

2000

2500

2800


Grafik 4.5 Perbandingan Tekanan Efektif Rata-Rata (BMEP) Terhadap Putaran Mesin

4.4.6 Analisa Efisiensi Thermal

Pada grafik 4.5 dapat dilihat bahwa efisiensi termal pada bahan bakar biodiesel PT X lebih tinggi dari pada biodiesel PT Pertamina. Tetapi terlihat pada putaran 2800 rpm menurun efisiensi termal pada menjadi 14.7 % dan pada biodiesel PT Pertamina juga terjadi penurunan pada putaran 2800 rpm sebesar 12.66 %.


57


Grafik Perbandingan Efisiensi Thermal

Efisiensi Thermal (%)

25 20 15

PT.X PT.Pertamina

10 5 0 800

1500

2000

2500

2800


Grafik 4.6 Perbandingan Efisiensi Thermal Terhadap Putaran Mesin


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN


5.1 Kesimpulan Hasil unjuk kerja uji prestasi mesin diesel dengan menggunakan bahan baker biodiesel yang diproduksi oleh PT X dan PT pertamina yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Torsi yang dihasilkan dari hasil pengujian mengalami peningkatan dari putaran 800 rpm sampai 2800 rpm dan kedua bahan bakar biodiesel menghasilkan Torsi yang yang sama, dikarenakan pada putaran dan beban yang diberikan mesin kedua bahan bakar biodiesel sama. 2. Daya yang dihasilkan dari hasil pengujian mengalami peningkatan dari putaran 800 rpm sampai 2800 rpm dan kedua bahan bakar biodiesel menghasilkan daya yang yang sama, dikarenakan pada putaran dan torsi mesin kedua bahan bakar biodiesel sama. 3. Konsumsi bahan bakar biodiesel PT X lebih rendah dari pada biodiesel PT Pertamina dan pada biodiesel PT Pertamina ada penurunan konsumsi bahan bakar pada putaran 1500 rpm sebesar 1.0778 m3/jam.


59


4. Konsumsi bahan bakar spesifik biodiesel PT X lebih rendah dari pada biodiesel PT Pertamina. Ini terlihat

putaran 800 rpm sebesar 3.988

m3/kW.jam dan pada biodiesel PT Pertamina putaran 800 rpm sebesar 4.7466 m3/ kW.jam. 5. Tekanan efektif rata-rata yang terjadi pada kedua dihasilkan dari hasil pengujian mengalami peningkatan dari putaran 800 rpm sampai 2800 rpm dan kedua bahan bakar biodiesel menghasilkan BMEP yang sama, ini disebabkab daya yang dihasilkan oleh kedua bahan bakar sama. 6. Laju aliran massa bahan bakar yang terjadi pada kedua dihasilkan dari hasil pengujian mengalami peningkatan dari putaran 800 rpm sampai 2800 rpm dikarenakan bertambahnya konsumsi bahan bakar. 7. Efisiensi termal pada bahan bakar biodiesel PT X lebih tinggi dari pada biodiesel PT Pertamina. Efisiensi termal pada PT X 3.1 % dan pada biodiesel PT Pertamina 2.34 %.

5.2 Saran 1. Untuk pengujian selanjutnya diharapkan agar lebih bervariasi pada tingkat campuran pada bahan bakar dan varietas tumbuhan yang lain sebagai sumber bahan bakar biodiesel, agar dapat diketahui efisiensi dari bahan bakar biodiesel lainnya. 2. Untuk pemakaian bahan bakar biodiesel dari PT X dapat digunakan selama ±1-5 tahun karena untuk komponen mesin yang terbuat dari bahan karet akan rusak apabila dalam jangka waktu 5 tahun kedepan oleh sebab



60

itu harus ada perawatan berkala dan mengganti komponen, terutama komponen yang terbuat dari karet. 3. Pemasaran biodiesel Pertamina perlu ditingkatkan, karena bahan bakar ini boleh dikatakan bisa mengantikan solar sebagai bahan bakar yang sering digunakan sekarang ini. 4. Biodiesel PT. Pertamina sangat layak digunakan untuk menggantikan solar, PT. Pertamina harus meningkatkan produksi dan promosi untuk meyakinkan konsumen bahwa biodiesel yang mereka produksi memang layak digunakan karena lebih baik dan lebih ramah lingkungan dari bahan bakar solar yang ada sekarang ini.


DAFTAR PUSTAKA 1. Arismunandar,Wiranto., “Motor Bakar Torak”, Edisi Helima Cetakan Pertama, ITB, Bandung, 2002. 2. Arismunandar,Wiranto dan Koichi Tsuda., ”Motor Diesel Putaran Tinggi”, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1986. 3. DE Brujin, L., “Motor Bakar”, Bhratara, Jakarta, 1999. 4. Heywood, Jhon B.,”Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw-Hill, Singapore, 1998. 5. Pulbarek,

Williard.,

“Enginering

Fundamentals

of

The

Internal

Combustion Engines”, Prentice-Hall, New Jersey, 1997. 6. Thissen, F.J.,”Diesel Fundamentals and Service”,Third Edition, PranticeHall, USA, 1997. 7. http://id.wikipedia.org/wiki/Rudolf_Diesel 8. http://id.wikipedia.org/wiki/Biodiesel 9. http://id.journeytoforever.org 10. http://www.Pertamina.com

PENGUJIAN BAHAN BAKAR ALTERNATIF PADA MESIN DIESEL ISUZU PANTHER 2300 CC TYPE C223

Recommend Documents