STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PENAMBAHAN KATALIS RHODIUM (Rh) PADA PROSES PEMBAKARAN TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR DIESEL Dosen Pembimbing : I Made Ariana, ST, MT, Dr. MarSc. Mahasiswa Pelaksana : Mukhlasin (4206 100 004) Jurusan Teknik Sistem Perkapalan - Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2010 Abstrak Bahan bakar sudah merupakan kebutuhan yang tidak dapat dihindari pada kehidupan sehari-hari, hal ini sangat tergantung dari ketersediaannya minyak bumi yang tersedia, dimana ketersedian minyak bumi semakin berkurang dari tahun ke tahun,maka hal ini akan menjadi masalah yang serius.Sehingga banyak cara yang dilakukan untuk menghemat pemakaian bahan bakar yaitu dengan menggunakan Dual Fuel,salah satunya yaitu dengan menggunakan cairan kimia Rhodium(Rh). Dalam skripsi ini yang menjadi pokok bahasan utama adalah pengaruh penggunaan katalis rhodium terhadap unjuk kerja motor diesel berbahan bakar MDO. Katalis rhodium terdiri dari campuran rhodium (Rh)dan Alkohol (OC2H5OH).Dimana katalis rhodium tersebut akan dicampur dengan bahan bakar melalui intake manifold yang sudah berupa spray atau gelembung. Hal ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh penggunaan katalis rhodium terhadap unjuk kerja motor diesel berbahan bakar MDO. Dalam hal ini, didapatkan langkah-langkah yang dilakukan untuk mengirimkan campuran Rhodium dan Alkohol ke intake manifold pada motor diesel, dimana campuran rhodium tersebut akan membentuk atom-atom oksigen, kemudian akan masuk ke ruang pembakaran dan akan ikut terbakar dengan bahan bakar. Dalam skripsi ini, akan dilakukan pembuatan alat yang dapat diaplikasikan untuk menspraykan katalis rhodium. Dan dengan katalis rhodium tersebut dapat diperoleh pengaruhnya terhadap unjuk kerja motor diesel berbahan bakar MDO dan juga efek terhadap komponen motor diesel. Kata kunci : katalis, rhodium, diesel, MDO. I. PENDAHULUAN Meningkatnya jumlah konsumsi bahan bakar minyak secara langsung mempengaruhi jumlah minyak di dalam kandungan perut bumi.Kondisi demikian membuat sebagian orang mencari bahan bakar alternatif selain minyak bumi dan berusaha menghemat konsumsi bahan bakar. Sehingga cadangan minyak bumi tidak habis dan dapat dirasakan manfaatnya oleh anak cucu kita.Selain masyarakat kecil hal tersebut juga berpengaruh pada perusahaan-perusahaan besar. Hal tersebut akan membuat para pemasok bahan bakar dan perusahaan pembuat motor berbuat semampunya untuk menanggulangi masalah tersebut,yaitu dengan meningkatkan tenaga motor yang menggunakan bahan bakar fosil dengan menggunakan berbagai cara agar motor tersebut bisa hemat bahan bakar.Tapi mereka juga berpendapat bahwa yang dilakukannya tersebut sudah sampai batas maksimal.Tapi sebenarnya masih banyak teknologi yang belum digunakan, diantaranya biogas, biodesel, energi matahari ,energi panas bumi atau dengan mengunakan proses kimiawi untuk meningkatkan unjuk kerja motor diesel,yaitu dengan menambahkan katalis rhodium pada ruang pembakaran. Apabila hal tersebut diaplikasikan pada motor diesel maka
untuk memasukkan katalis rhodium dapat dilakukan pada intake manifold motor diesel.Dengan demikian katalis tersebut akan terhisap masuk ke dalam ruang bakar, dan bercampur dengan campuran bahan bakar. Pada kesempatan kali ini, penulis mencoba meneliti dan mengaplikasikan pengaruh unjuk kerja motor diesel berbahan bakar MDO dengan menggunakan katalis rhodium tersebut. Hasil dari penelitian ini adalah besarnya pengaruh katalis rhodium terhadap unjuk kerja motor diesel berbahan bakar MDO. Sehingga diharapkan dengan adanya katalis rhodium tersebut dapat meningkatkan performa dari motor diesel terutama terhadap konsumsi bahan bakar MDO tanpa ada resiko terhadap kerusakan komponen motor diesel. II. TINJAUAN PUSTAKA II.1 Latar Belakang Motor Diesel Motor diesel adalah motor bakar dalam yang menggunakan panas dari kompresi untuk memulai pengapian dan untuk membakar bahan bakar yang disuntikkan ke dalam ruang pembakaran pada tahap akhir kompresi. Hal ini berbeda dengan motor bensin yang menggunakan siklus Otto, dimana campuran udara dan bahan bakar dinyalakan oleh busi.
1
II.2 Karakteristik Motor Diesel Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) (biasanya disebut “motor bakar”). Prosip kerja motor diesel adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan melalui proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksigen (udara) di dalam silinder (ruang bakar). Proses pembakaran motor diesel dimulai dari bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar berbentuk butir-butir cairan yang halus. Karena udara pada ruang bakar bertemperatur tinggi, maka butir-butir bahan bakar tersebut akan menguap. Penguapan butiran bahan bakar tersebut dimulai pada bagian permukaan terluarnya, karena bagian ini merupakan bagian terpanas. Uap tersebut bercampur dengan udara sekitarnya. Begitu seterusnya selama motor diesel digunakan. Proses pembakaran pada motor diesel terbagi menjadi empat phase. Phase-phase tersebut adalah :
Gambar 1 : Grafik pembakaran pada diesel engine. Secara matematis, proses pembakaran dalam motor diesel adalah sebagai berikut:
2 C19H30 + 58 O2 30 H2O + 38 CO2 +energi
1. The Ignition-delay period Periode ini merupakan interval antara membukanya injector bahan bakar dengan pembakaran. Terjadinya kompresi udara untuk meningkatkan tekanan dan panas di dalam ruang bakar (combustion chamber). Waktu untuk igniton-delay tergantung dari kualitas bahan bakar yang akan diinjeksikan.Kualitas bahan bakar tergantung dari komposisi kimia yang terkandung.
Sehingga proses pembakaran akan menghasilkan uap air (H2O) dan karbondioksida (CO2). Konsep diatas terjadi saat terjadi pembakaran sempurna. Padahal tidak semuanya pembakaran bisa terjadi secara sempurna, sehingga hasil dari pembakaran juga akan berpengaruh. Salah satunya adalah gas NOx dan SOx. Gas inilah yang berbahaya yang biasa dinamakan emisi.
2. The Rapid-Combustion Period Periode dimana bahan bakar dikumpulkan di dalam silinder dan siap untuk dilakukan pembakaran. Karena, bahan bakar yang terkumpul telah siap bercampur dengan udara.
II.3. Katalis
3. The Steady-Combustion Period Periode pambakaran, jadi pembakaran campuran bahan bakar dengan udara mulai terbakar karena adanya proses kompresi udara oleh piston yang menyebabkan tekanan dan panas yang meningkat. Panas inilah yang membakar campuran tersebut. 4. The Afterburning Period Periode setelah pembakaran utama selesai. Tapi biasanya bahan bakar belum terbakar semua. Jadi walaupun injeksi telah berakhir, pembakaran masih tetap berlangsung. Bila pembakaran lanjut terlalu lama, temperatur gas buang akan tinggi.Seperti grafik di bawah ini:
Salah satu cara lain untuk mempercepat laju reaksi adalah dengan jalan menurunkan energi pengaktifan suatu reaksi. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan katalis. Katalis adalah zat yang dapat meningkatkan laju reaksi tanpa dirinya mengalami perubahan kimia secara permanen. Katalis dapat bekerja dengan membentuk senyawa antara zat yang direaksikan. Katalis terdiri dari beberapa jenis, salah satunya yaitu logam mulia seperti platinum, palladium, ruthenium, rhodium, Au, Ag, baik tunggal atau kombinasi. Keuntungan penggunaan katalis logam mulia karena memiliki tingkat aktivitas yang tinggi, selektifitas yang baik, dan daya tahan yang baik sehingga jangka waktu penggantiannya lama. Untuk analisa kali ini digunakan katalis aerosol dengan bahan Rhodium(Rh) yang di campur dengan alkohol. II.4. Rhodium(Rh) Rodium merupakan logam mulia yang memiliki nomor atom 45 dan merupakan katalis yang memiliki aktivitas tinggi dalam hidrogenasi senyawa aromatik.Rodium berwarna putih
2
keperakan dan bila diletakkan di udara perlahanlahan akan berubah menjadi resquioksida. Katalis ini juga memiliki aktivitas lebih tinggi dibanding katalis logam palladium yang biasa dipergunakan dalam hidrogenasi olefin. Efek dari Rhodium (Rh) adalah dapat mencegah terjadinya percampuran antara molekul Nitrogen dan Oksigen ( NO, NO2,NO3).Logam ini memiliki titik cair yang tinggi dan bobot jenis yang lebih rendah dari platina. Sifat lainnya adalah reflektif, keras dan tahan lama. Kegunaan utama rodium adalah bagian dari alloy untuk mengeraskan platina dan paladium. Alloy semacam ini digunakan untuk rakitan gulungan kawat koil dalam tungku pemanas, pembuatan termokopel, bushing (proses pembentukan garis silindris untuk menahan gerakan mekanis) pada produksi serat kaca dan elektroda pada kabel kontak pemercik api pada pesawat terbang. Rhodium sangat berguna sebagai bahan kontak listrik karena rhodium memiliki hambatan listrik yang rendah, hambatan kontak yang rendah dan stabil, dan sangat tahan terhadap korosi. Lapisan rhodium, dihasilkan dengan metode electroplating atau dengan evaporasi (penguapan), bersifat keras dan digunakan untuk instrument optis. Rhodium juga digunakan untuk perhiasan wanita, dekorasi, dan bisa juga digunakan sebagai katalis. II.5. Cara Kerja Katalis Teknologi ini adalah dengan memasukkan katalis kedalam aliran udara yang bercampur dengan bahan bakar dan hal ini menggunakan produksi sejenis aerosol yang berisikan bahan campuran kimia yang tepat. Katalis aerosol menggunakan rhodium (Rh) dalam pencampuran dengan bahan bakar. Katalis mengambil oxygen dari NO, reaksi kimia dari penambahan katalis pada bahan bakar adalah : 2NO + 2CO + p-r catalyst---> N2 + 2CO2 Dengan suatu alat, katalis disemprotkan kedalam ruang pembakaran dalam bentuk spray. Agar katalis dapat dicampurkan dengan udara bahan bakar, maka ditambahkan dengan liquit yaitu alcohol/ ethanol(C2H5OH). Katalis dikonversi ke aerosol dan diteruskan ke ruang pembakaran. udara dan katalisator masuk bersama-sama ke dalam ruang pembakaran.
Gambar 2: Skema instalasi alat pada motor diesel III.METODOLOGI Dalam menyelesaikan permasalahan tersebut akan dilakukan metode eksperimen yang akan dilakukan di Laboratorium mesin Kapal. Dimana dalam percobaan yang dilakukan akan di dapatkan data-data yang akan dicatat sebagai data utama dan data-data tambahan.Dalam perencanaan eksperimen ini menggunakan tahapan-tahapan pegerjaan, sebagai berikut : 1. Studi Literatur 2. Persiapan Motor Diesel dan Alat 3. Eksperiment dan Pengambilan data 4. Analisa data dan Pembahasan 5. Pengambilan kesimpulan 6. Penyusunan laporan a. Studi Literatur Studi literatur dilakukan dengan pengumpulan referensi-referensi mengenai cara-cara dan perhitungan pengukuran untuk mengetahui unjuk kerja motor diesel,serta penggunaan logam murni Rodium (Rh) sebagai katalis.Literatur-literatur tersebut didapatkan dari : a. Text Book dan Artikel b. Internet c. Laporan Skripsi b. Persiapan Motor Diesel dan Alat Motor diesel yang digunakan eksperimen yaitu : Merk : DONG FENG Type : R 175A Power : 6.6 HP Speed : 2600 RPM
dalam
Sebagai pembebanan dalam percobaan ini digunakan Generator yang dihubungkan pada bola lampu,generator yang digunakan yaitu : Type : ST-75 Voltage : 220 V Speed : 1500 RPM Current : 34.1/68.2 A Frequency : 50 HZ
3
Sedangkan alat yang digumakan untuk memasukkan katalis dalam bentuk spray atau gelembung kedalam ruang pembakaran adalah Disposable Nebulizer dan kompresor.
dan daya yang dihasilkan pada motor diesel. Dan pada pengaturan putaran yang sama diharapkan adanya perubahan pada SFOC dan nilai efficiency. Sehingga dari hal tersebut dapat diketahui pengaruh penggunaan katalis rodium (Rh) terhadap unjuk kerja motor diesel. d. Analisa Data dan Pembahasan Setelah kita mendapatkan semua data yang dibutuhkan kemudian dilakukan analisa untuk menjawab pertanyaan yang mendasari penelitian ini, yaitu Bagaimana pengaruh katalis rhodium terhadap unjuk kerja pada motor diesel berbahan bakar MDO.
Gambar 3 : Disposable Nebulizer Adapun skema alat yang digunakan :
e. Pengambilan Kesimpulan Selanjutnya adalah pengambilan kesimpulan dari semua percobaan yang dilakukan dan jawaban dari semua pertanyaan yang mendasari pelaksanaan skripsi ini. Selain itu memberikan saran sebagai masukkan untuk eksperimen berikutnya. f. Penyusunan Laporan Pada tahap akhir ini kemudian dilakukan penyusunan laporan dari semua percobaan yang dilakukan. Seluruh hasil penelitian di dokumentasikan dalam bentuk laporan skripsi.
Gambar 4 :Skema Alat percobaan c. Eksperimen dan Pengambilan Data Sebelum Eksperimen dan Pengambilan data dilaksanakan maka terlebih dahulu yang dilakukan adalah pemasangan generator pembebanan pada motor diesel dan pemasangan Alat pada saluran udara hisap motor diesel. Kemudian baru motor diesel di start dalam kondisi tanpa beban. Kemudian sesudah motor diesel dalam keadaan steady maka dilakukan pengambilan data mengenai parameter unjuk kerja pada motor diesel. Pengambilan data dilakukan dalam beberapa cara yakni motor diesel dioperasikan dalam kondisi normal (tanpa alat) dengan memvariasikan pada 3 putaran (2200 RPM, 2300 RPM, dan 2400 RPM). Pada masing-masing putaran dilakukan 3 variasi pembebanan (500 W, 1500 W, dam 2500 W). Acuan dalam pengoperasian motor diesel dengan menggunakan alat elektrolisis adalah dengan pengaturan governor yang sama (sesuai kondisi normal) dan pengaturan putaran yang sama (sesuai kondisi normal). Dengan pengaturan governor yang sama diharapkan adanya perubahan pada putaran
IV.ANALISA DAN PEMBAHASAN Dalam bab ini akan membahas pelaksanaan ekpserimen dan pencatatan data-data hasil eksperimen serta perhitungan-perhitungan yang berkaitan dengan data-data eksperimen. Penjelasan hasil perhitungan ini selanjutnya mengantarkan skripsi pada kesimpulan sesuai pada latar belakang, permasalahan, batasan masalah dan tujuan skripsi.Adapun pembahasan tersebut tentang kinerja dari motor diesel. Kinerja motor diesel dinilai dari variable yang dijadikan sebagai tolak ukur yang selanjutnya dilakukan perbandingan,yaitu daya yang dihasilkan motor diesel motor diesel,konsumsi bahan bakar spesifik(SFOC),dan besarnya torsi.Ketiga variable tersebut diambil setelah dilakukan pengolahan data yang tersaji dalam bentuk tabel dan grafik,yaitu ketika motor diesel dibebani dengan tanpa menggunaan alat dan dengan alat. IV.1 Uji Perfoma IV.1.1 Persiapan Motor Diesel dan Generator Pada persiapan ini dilakukan untuk mengetahui performa maksimum motor diesel dengan generator. Motor diesel dirangkai dengan generator di hubungkan dengan bola lampu sebagai pembebanan.Motor diesel difariasikan pada putaran 2200 RPM, 2300 RPM, dan 2400 RPM, dengan mengatur governer pada motor diesel.Pada percobaan ini motor diesel akan dirangkai dengan
4
generator yng dihubungkan dengan bola lampu sebagai pembebanan. Adapun rangkaian lampu pada saat percobaan yaitu menggunakan tiga variasi pada 500 W, 1500 W, dan 2500 W. Pada saat pengujian rangkaian lampu hanya diatur tingkat pembebanannya. Dalam satu kolom rangkaian lampu membutuhkan daya 500 W, sehingga untuk mengatur pada pembebanan tertentu tinggal dikalikan dengan 500 W.Misalnya pada beban 2500 W,digunakan 5 kolom bola lampu. Sedangkan untuk pengujiannya untuk masing-masing putaran motor diesel akan diberikan pembebanan 500 W,1500 W,dan 2500 W. Dari percobaan dengan masing-masing beban tersebut akan di dapatkan data yaitu Arus, Tegangan, waktu habis bahan bakar pada 20 ml, temperatur exhaust manifold, dan temperatur air pendingin keluar dan masuk. IV.1.2 Penentuan Jumlah Rhodium(Rh) Pada tahap ini dilakukan simulasi untuk mendapatkan berapa jumlah persentase jumlah rhodium pada katalis terhadap Alkohol, yang nantinya dari hasil simulasi tersebut akan digunakan pada tahap pengujian. Pada simulasi kali ini akan menggunakan jenis motor diesel yang sama dengan yang digunakan pada pengujian. Tabel 1. Daya yang dihasilkan dengan penambahan katalis pada tahap simulasi Rhodium
Daya (2200)
Daya (2400)
0%
2.24034
2.06212
1%
2.38405
2.19594
2%
2.38468
2.1965
3%
2.38532
2.19721
4%
2.386
2.19782
5%
2.38668
2.19846
6%
2.38733
2.19911
7%
2.388
2.19977
8%
2.38865
2.20042
9%
2.3892
2.20106
10%
2.38991
2.20167
Gambar 5 : Grafik penentuan jumlah katalis Simulasi ini menggunakan beberapa variasi persentasi jumlah rhodium yang akan di masukkan kedalam ruang pembakaran. Pada gambar 5 menunjukkan bahwa dengan menggunakan variasi jumlah rhodium 1 % sampai 10 %, dan mendapatkan nilai daya yang paling optimum untuk setiap persenya yaitu 3% rodium pada putaran motor diesel 2200 RPM dan 10 % rhodium pada putaran motor diesel 2400 RPM. Sehingga dari gambar 5 dapat disimpulkan bahwa untuk pengujian unjuk kerja motor diesel dangan penambahan katalis rhodium menggunan persentase jumlah rhodium 3 % dan 10 % pada masing-masing putaran dan beban. IV.2
Eksperimen Penambahan Katalis Rhodium(Rh) IV.2.1 Pengaruh Penambahan Katalis Rhodium (Rh) Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel Pada tahap ini dilakukan pengujian tentang pengaruh penambahan katalis rhodium(Rh) terhadap unjuk kerja motor diesel. Pada pengambilan data menggunakan persentase jumlah rhodium sebesar 3 % dan 10 % dengan tekanan kompresor 2 bar. Pada masing-masing persentase jumlah rhodium 3 % dan 10 % menggunakan putaran 2200 RPM, 2300 RPM, dan 2400 RPM, selain itu dilakukan pula variasi pembebanan pada 500 W,1500 W,dan 2500 W. Eksperimen ini dilakukan untuk mengetahui persentase jumlah rhodium yang baik untuk meningkatkan unjuk kerja motor diesel, dari perhitungan yang dilakukan terutama SFOC dan efisiensi motor diesel. Dari serangkaian pengujian dan perhitunagan tersebut akhirnya bisa diketahui Daya maksimum yang dihasilkan oleh motor diesel tersebut. Dalam pengujian ini, motor diesel dirunning pada kondisi normal (tanpa penambahan katalis) dengan beban 2500 W dan putaran 2400 RPM dapat menghasilkan daya 2,62 KW. Ketika motor diesel di-running dengan penambahan katalis rhodium 3 %, beban 2500 W dan putaran 2400 RPM menghasilkan daya 2,60 KW.
5
Sedangkan pada saat motor diesel di-running dengan penambahan katalis rhodium 10 %, beban 2500 W dan putaran 2400 RPM menghasilkan daya 2,64 KW. Sedangkan untuk SFOC yang paling ekonomis (hemat) dengan penambahan katalis rhodium yaitu 397,45 g/Kwh pada putaran 2200 RPM dan pembebanan 2500 W dengan penambahan katalis rhodium 3 %,dan 387,59 g/Kwh pada putaran 2300 dan pembebanan 2500 W dengan penambahan katalis rhodium 10%. Untuk mengetahui unjuk kerja motor diesel dengan penambahan katalis rhodium (Rh) dari data-data SFOC, Putaran dan Daya perlu di lakukan analisa lagi. a.
Daya Vs Putaran Putaran yang dihasilkan oleh motor diesel akan berpengaruh kepada perbedan Daya yang dihasilkan. Dimana besar kecilnya putaran merupakan variable yang menentukan besar kecilnya Daya yang dihasilkan, karena Daya yang dihasilkan berbanding lurus arus dan tegangan. Sedangkan arus dan tegangan sangat dipengarihi oleh beban dan putaran. Seperti pada persamaan berikut : Daya = V x I x cos φ η mekanis x η generator Dimana: V I cos φ η mekanis η generator
Gambar 6 : Grafik perbandingan Daya dan Putaran pada pembebanan 500 W Pada gambar 6 dapat diketahui bahwa pada ketiga macam variasi percobaan menunjukkan perbedaan yang terjadi pada daya akibat penambahan katalis, karena pada grafik yang di tunjukkan pada kedua variasi penambahan katalis mengalami peningkatan. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan daya dan putaran yang dihasilkan neningkat, tapi pada percobaan penambahan katalis dengan rhodium 3% lebih tinggi daripada percobaan penambahan katalis dengan rhodium 10 % dan pengujian tanpa penambahan rhodium (normal).
: Tesangan (Volt) : Arus (Ampere) : sudut fase antara Arus dan Tegangan : efisiensi pully dan belt : efisiensi generator
Dimana nilai daya yang dihasilkan dari putaran yang di hasilkan motor diesel dapat di lihat pada ganbar 6 sampai 8 dengan berbagaia variasi putaran. Pada gambar tersebut garis biru mewakili perbandingan daya dan putaran pada percobaan tanpa penambahan katalis (normal), garis berwarna merah mewakili perbandingan daya dan putaran pada percobaan penambahan rodium 3 % terhadap katalis, dan garis hijau menunjukkan perbandingan daya dan putaran pada percobaan penambahan rhodium 10% pada katalis.
Gambar 7 : Grafik perbandingan Daya dan Putaran pada pembebanan 1500 W Pada gambar diatas menunjukkan perbandingan daya dan putaran pada motor diesel dengan pembebanan 1500 W, dimana pada grafik tersebut menunjukkan putaran yang di hasilkan pada penambahan katalis dengan rodium 10 % mempunyai nilai yang paling tinggi pada beban 2500 Watt. Hal ini menunjukkan bahwa besarnya putaran dan daya pada motor diesel dengan penambahan katalis dengan rhodium 10 % selalu mengalami kenaikan.
6
Gambar 8 : Grafik perbandingan Daya dan Putaran pada pembebanan 2500 W Pada gambar 8mempunyai grafik yang hampir sama dengan gambar 6 dan gambar 7, tetapi pada gambar 8 mempunyai daya yang lebih tinggi. Hal ini karena perbedan putaran pada motor diesel, dimana semakin tinggi putaran dan beban akan menghasilkan daya yang tinggi pula. b.
Daya Vs SFOC
Gambar 9 : Grafik perbandingan Daya dan SFOC pada putaran 2200 RPM
Gambar 11 : Grafik perbandingan Daya dan SFOC pada putaran 2400 RPM Pada gambar 9, 10, dan 11 dapat diketahui bahwa pada percobaan dengan penambahan katalis SFOC yang digunakan pada pembebanan yang sama, lebih rendah dari pada percobaan normal (tanpa penambahan katalis). Hal ini disebabkan karena adanya pengaruh dari katalis rhodium sehingga SFOC yang digunakan pada pembebanan yang sama menjadi lebih kecil. Hal ini berarti konsumsi bahan bakar pada putaran yang sama menjadi lebih hemat dan daya yang di hasilkan lebih tinggi. Tetapi pada percobaan penambahan katalis dengan Rhodium 3% pada putaran 2400 RPM mengalami penurunan daya, tetapi SFOC yang digunakan pada pembebanan yang sama, lebih rendah dari pada percobaan normal (tanpa penambahan katalis). Hal ini disebabkan karena katalis yang dihisap oleh motor diesel dapat menurunkan nilai kalor dan memerlukan sejumlah kalor untuk penguapan, menurunkan titik nyala, memperlambat proses pembakaran, dan menambah volume gas buang. Sehingga akibat kondisi tersebut, SFOC yang digunakan menjadi lebih kecil dari pada percobaan normal. Untuk percobaan yang paling baik untuk menghasilkan daya dengan menggunakan SFOC yang sedikit yaitu pada putaran 2300 RPM. c.
Daya Vs Efficiency
Gambar 10 : Grafik perbandingan Daya dan SFOC pada putaran 2300 RPM Gambar 12 : Grafik perbandingan Daya dan Efficiency pada putaran 2200 RPM
7
Gambar 15 : Grafik perbandingan Beban dan penghematan bahan bakar pada putaran 2200 RPM Gambar 13 : Grafik perbandingan Daya dan Efficiency pada putaran 2300 RPM
Gambar 16 : Grafik perbandingan Beban dan penghematan bahan bakar pada putaran 2300 RPM Gambar 14 : Grafik perbandingan Daya dan Efficiency pada putaran 2400 RPM Pada gambar 12, 13, dan 14 dapat diketahui bahwa pada percobaan normal(tanpa penambahan katalis), efficiency yang dihasilkan pada pembebanan yang sama, lebih kecil dari pada percobaan dengan penambahan katalis (Rhodium 3% dan Rhodium 10%). Hal ini disebabkan karena adanya pengaruh dari katalis sehingga efficiency yang dihasilkan pada pembebanan yang sama menjadi lebih besar. Hal ini disebabkan pembakaran pada motor diesel lebih sempurna,sehingga bahan bakar yang dirubah menjadi daya semakin efisien.Untuk penggunaan rodium yang paling baik yaitu pada penambahan rhodium 10% terhadap katalis.
d.
Presentase penghematan bahan bakar Pada perhitungan penghematan bahan bakar yang di fokuskan adalah hanya kebutuhan bahan bakar yang digunakan untuk menggerakkan motor diesel, sedangkan kebutuhan bahan bakar yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor tidak dimasukkan dalam perhitungan kebutuhan bahan bakar. Sehingga dari data tersebut di dapatkan grafik di bawah ini.
Gambar 17 : Grafik perbandingan Beban dan penghematan bahan bakar pada putaran 2400 RPM Pada gambar 15, 16, dan 17 terlihat bahwa dengan penambahan katalis rhodium pada pembakaran motor diesel dapat menghemat bahan bakar pada motor diesel, hal tersebut terjadi karena kandungan rhodium yang ditambahkan pada katalis membuat pembakaran motor diesel lebih sempurna, sehingga bahan bakar yang digunakan lebih efektif. Pada percobaan dengan penambahan katalis rhodium yang mempunyai nilai paling tinggi untuk penghematan bahan bakar yaitu
8
dengan penambahan rhodium 10% terhadap katalis pad putaran 2300RPM dan 2400 RPM. e.
Pengaruh Rhodium Terhadap Daya
(a)
(b)
Gambar 18 : Grafik pengaruh Rhodium terhadap Daya pada pembebanan 1500 Watt Tabel 2. Tabel pengaruh Rhodium terhadap Daya pada pembebanan 1500 Watt Rhodium (%)
Daya 2200
2300
2400
0
1.357025
1.496
1.647938
3
1.357025
1.519375
1.672906
10
1.357025
1.540094
1.661963
Pada gambar 18 dan tabel 2 terlihat bahwa dengan penambahan katalis rhodium pada pembakaran motor diesel dapat menaingkatkan daya motor diesel. Karena kandungan rhodium yang ditambahkan pada katalis membuat pembakaran motor diesel lebih sempurna, sehingga bahan bakar yang digunakan lebih efektif. Pada gambar 18 terlihat daya yang dihasilkan akan meningkat walaupun dengan pembebanan yang berbeda, hal ini karena dipengaruhi oleh putaran pada motor diesel. Dengan putaran yang berbeda daya yang diberikan ke dola lampu akan berbeda, dan pada bola lampu akan menghasilkan itensitas yang berbeda. IV.3 Pengaruh Penambahan Katalis Rhodium (Rh) Terhadap Komponen Motor Diesel a. Visualisasi Komponen Motor Diesel Pada tahap ini keausan komponen motor diesel dievaluasi terhadap pengaruh penambahan katalis dari segi fisik (visualisasi) yaitu pada penampang piston dan cylinder head.
(c) (d) Gambar 19 : Piston dalam kondisi baru (a), setelah percobaan tanpa penambahan katalis (b), dibersihkan setelah percobaan (c) setelah percobaan dengan penambahan katalis rhodium (d) Pada gambar 19 dapat diketahui pebandingan permukaan piston pada kondisi baru, setelah percobaan tanpa penambahan katalis, dibersihkan setelah percobaan dan setelah percobaan dengan penambahan katalis rhodium. Pada gambar (a) terlihat kondisi piston masih baru, sehingga tidak ada kerak yang menempel pada permukaan piston. Pada gambar (b) terlihat kondisi permukaan piston selama dioperasikan menggunakan bahan bakar MDO tanpa penambahan katalis rodium.Untuk gambar (c) adalah gambar permukaan piston setelah dibersihkan dengan amplas sehingga terlihat adanya goresan-goresan tipis. Sedangkan untuk gambar (d) adalah gambar permukaan piston setelah di operasikan menggunakan bahan bakar MDO dengan penambahan katalis,dari gambar (d) tersebut terlihat deposit yang menempel pada permukaan piston sangat tebal dan pekat, lebih tebal dari pada percobaan dengan bahan bakar MDO tanpa penambahan katalis. Hal ini karena katalis yang di spreikan ke ruang pembakaran akan mengikat karbon akibat terjadinya pembakaran bahan bakar.
(a)
(b)
9
2. (c) (d) Gambar 20 : Cylinder head dalam kondisi awal(a), setelah percobaan tanpa penambahan katalis (b), dibersihkan setelah percobaan (c) setelah percobaan dengan penambahan katalis rhodium (d) Pada gambar 20 dapat diketahui pebandingan permukaan Cylinder head pada kondisi awal, setelah percobaan tanpa penambahan katalis, dibersihkan setelah percobaan dan setelah percobaan dengan penambahan katalis rhodium. Seperti pada permukaan piston yang di jelaskan tadi kondisi Cylinder head memiliki penampang yang sama, karena posisi Cylinder head berhadapan dengan piston. pada gambar (d) merupakan permukaan Cylinder head setelah di operasikan menggunakan bahan bakar MDO dengan penambahan katalis, dari gambar tersebut terlihat deposit yang menempel pada permukaan Cylinder head sangat tebal dan pekat, lebih tebal dari pada percobaan dengan bahan bakar MDO tanpa penambahan katalis. Hal ini karena katalis yang di sprey-kan ke ruang pembakaran akan mengikat karbon akibat terjadinya pembakaran bahan bakar.
V.KESIMPULAN DAN SARAN V.1
Kesimpulan Dari serangkaian pengujian motor diesel dengan bahan bakar MDO tanpa katalis dan dengan penambahan katalis akhirnya dapat diambail kesimpulan mengenai unjuk kerja motor diesel sebagai berikut. 1.
V.2
Efisiensi bahan bakar motor diesel dengan penambahan katalis rhodium dapat mencapai 22,2 %.
Pengujian motor diesel dengan penambahan katalis rhodium dapat menghemat bahan bakar sebesar 8,88%
Pada pengujian motor diesel berbahan bakar MDO dengan penambahan katalis rhodium menimbulkan defisit karbon yang lebih tebal pada piston dan Cylinder head. Saran
1. Perlu dilakukan penelitian yang lebih lanjut untuk motor diesel jenis lain yang lebih besar yang mempunyai daya lebih besar. 2. Untuk menganalisa pengaruhnya terhadap keausan komponen motor diesel dibutuhkan penelitian yang lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA (1) http://en.wikipedia.org/wiki/Rudolf_Diesel (2) Fuel Combustion Catalyst Microburst Aerosol Delivery Device and Continuous and Consistent Aerosol Delivery Device, United State Patent,2006 (3) Bulletin Marine Engineering,edisi ke-XXVII (4) http://gudangilmu.org//prinsip kerja mesin diesel dikutip tanggal 4 februari 2010 (5) http://sandi07.wordpress.com/2008/05/13/syst em-pembakaran-pada-mesin-motor-disel/ (6) http://id.wikipedia.org/wiki/Pembakaran (7) http://id.wikipedia.org/wiki/Katalis (8) http://www.rpi.edu/dept/chem-eng/BiotechEnviron/Environmental/ acidrain/ind2.html (9) http://b3.menlh.go.id/3r/article.php?article_id =5
Untuk peningkatan unjuk kerja motor diesel :
Pada pengujian motor diesel dengan penambahan katalis rhodium dapat menghasilkan daya yang lebih besar daripada daya yang dihasilkan motor diesel dalam keadaan normal (tanpa penambahan katalis), Nilai tertinggi untuk peningkatan daya yaitu 6,22% pada putaran 2300 RPM, beban 500 Watt dan dengan penambahan katalis rhodium 3%.
10
