VI. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. PENGUKURAN VISKOSITAS Viskositas merupakan nilai kekentalan suatu fluida. Fluida yang kental menandakan nilai viskositas yang tinggi. Nilai viskositas ini berbanding terbalik dengan nilai suhu, artinya semakin tinggi suhu suatu bahan, maka nilai viskositasnya pun akan semakin rendah. Adapun grafik hubungan nilai viskositas minyak kelapa dengan suhu hasil pengujian di laboratorium Teknologi Industri Pertanian, IPB. 40
35
Viskositas (mPas)
35 27.5
30 25
17.6
20
14.6
15
10 6.6
10
6.3
5.54.3
5 0 0
20
40
60
80
100
120
Suhu (0C)
Maksimum Pemanasan 105oC
Gambar 19. Grafik hubungan nilai viskositas minyak kelapa dengan suhu Gambar 19 menunjukkan hubungan nilai viskositas minyak kelapa dengan suhunya. Pada suhu ruangan (30°C) nilai viskositas minyak kelapa sebesar 35 mPas. Nilai viskositas minyak kelapa ini semakin menurun seiring dengan pemanasan yang dilakukan pada minyak kelapa tersebut. Pada suhu pemanasan maksimum (105°C), viskositasnya menurun mencapai angka 4.3 mPas. Nilai viskositas ini masih belum mendekati nilai viskositas solar sebesar 3.6 mPas pada suhu ruangan (30°C), jika nilai viskositas tidak tercapai maka suplai bahan bakar ke injektor tidak lancar sehingga mengakibatkan mesin mati.
40
Pengukuran nilai viskositas ini bertujuan untuk mengetahui suhu pemanasan yang dibutuhkan untuk menurunkan nilai viskositas dari minyak kelapa agar nilai viskositasnya dapat mendekati nilai viskositas dari solar, sehingga penggunaan minyak kelapa sebagai bahan bakar motor Diesel ini dapat menghasilkan proses pembakaran yang lebih sempurna jika dibandingkan dengan penggunaannya tanpa proses pemanasan. Grafik pada Gambar 19 menunjukkan bahwa nilai viskositas minyak kelapa
memiliki
kecenderungan
untuk
terus
menurun.
Dengan
mengasumsikan bentuk grafiknya linier, maka diperoleh bahwa pada suhu 80°C nilai viskositasnya lebih rendah dari nilai viskositas dari solar, yaitu sebesar 2.95 mPaS, namun karena bentuk grafik yang sebenarnya tidak linier, maka ditetapkan bahwa suhu pemanasan optimum untuk memanaskan minyak kelapa lebih dari 80°C, yaitu sebesar 90°C. Nilai suhu pemanasan optimum ini digunakan untuk merancang elemen pemanas agar dapat memanaskan minyak sampai suhu 90°C.
B. PEMBUATAN ELEMEN PEMANAS Elemen pemanas berasal dari knalpot asli motor bakar. Jadi secara keseluruhan, bentuk dan ukuran elemen pemanas ini sama dengan knalpot asli motor bakar, hanya saja diberi penambahan pipa tembaga sebagai saluran minyak kelapa. Tabung knalpot asli motor bakar dipotong sehingga terlepas dari mufflernya, kemudian pada bagian sisi sebelah atas dan bagian alas tabungnya
dilubangi untuk saluran masuk dan keluar minyak kelapa
(Miftahuddin, 2009). Elemen pemanas ini menggunakan pipa tembaga berdiameter 1/4 inchi dengan tebal 0.4 mm dan panjang 2200 mm. Pipa tembaga pada elemen pemanas ini juga dibuat berbentuk koil sebanyak 10 lilitan, namun tanpa ada pengurangan diameter lingkaran pada setiap lilitannya. Diameter lilitan koil ini sebesar 80 mm.
41
Gambar 20. Muffler elemen pemanas
Gambar 21. Saluran minyak kelapa elemen pemanas Setelah pipa tembaga terpasang diantara muffler dan tabung knalpot, tabung dilas sehingga bentuknya kembali seperti semula. Pengelasan saluran masuk dan keluar minyak kelapa dilakukan dengan menggunakan las karbit dengan kawat las perak. Penggunaan kawat las perak ini membuat hasil penyambungan antara pipa tembaga dengan tabung knalpot yang terbuat dari besi menjadi lebih kuat, rapi, dan mudah dibentuk. Elemen pemanas ini berfungsi untuk memanaskan minyak kelapa hingga mencapai suhu pemanasan optimumnya, menurut penelitian (Miftahuddin, 2009) suhu ratarata minyak kelapa stelah dipanaskan pada putaran mesin 2000 rpm adalah 98.3 0C. Sumber panas dari elemen pemanas ini berasal dari gas buang motor bakar Diesel. Fungsi ini dapat dipenuhi dengan menggunakan pipa yang mengarah ke dalam tabung elemen pemanas dan keluar dari tabung elemen pemanas.
42
C. KONDISI LINTASAN UJI Hasil dari pengujian sifat fisik lintasan tanah, didapatkan data seperti pada Tabel 7, untuk data selengkapanya terdapat pada Lampiran 3. Tabel 7. Data kondisi lintasan uji Parameter Kadar air (%) Kerapatan isi tanah (g/cm3) 0 5 Tahanan Kedalaman Penetrasi 10 (cm) (kPa) awal 15 20 0 5 Tahanan Kedalaman Penetrasi 10 (cm) (kPa) akhir 15 20
Lintasan Tanah 22.69 1.16 190.12 1072.12 1091.72 1856.12 2248.12 219.52 1209.32 1385.72 1826.72 2326.52
Pengukuran kondisi lintasan tanah menunjukkan bahwa kadar air tanah pada saat pengujian adalah 22.69%, ini tergolong relatif kecil. Kerapatan isi tanah sebesar 1.16 g/cm3, ini sesuai dengan Hardjowigeno, (1992) yang menyatakan bahwa kerapatan isi tanah berkisar antara 1.1-1.6 g/cm3. Tahanan penetrasi tanah diukur pada lahan uji Leuwikopo dan masingmasing dilakukan sebelum pengujian dan sesudah pengujian. Secara umum terjadi kenaikan nilai pemadatan tanah setelah selesai melakukan pengujian kinerja. Terjadinya kenaikan nilai penetrasi tanah untuk setiap kedalaman menunjukkan bahwa aktifitas traktor pada permukaan lintasan akan memberikan efek pemadatan tanah. Terlihat nilai penetrasi tanah semakin meningkat seiring dengan bertambahnya kedalaman pengukuran. Hal ini disebabkan pada pengamatan yang semakin dalam, tanah menjadi lebih kompak dan keras sehingga terjadilah proses pemadatan tanah.
43
D. DRAWBAR POWER, DRAWBAR PULL DAN SLIP Load cell sebagai unit pengukur beban tarik ditampilkan dan direkam oleh handy strain meter sebelum digunakan dikalibrasi terlebih dahulu. Proses pengkalibrasian ini diawali dengan menghubungkan load cell dengan handy strain meter. Setelah keduanya terhubung kemudian kedua benda tersebut digantungkan pada sebuah crane, untuk kemudian dilakukan pembebanan pada load cell, Dalam mempermudah penempatan beban, pada load cell dikaitkan karung. Pembebanan pada load cell dilakukan secara bertahap dengan tiga kali ulangan. Pada masing-masing pembebanan yang diberikan, nilai yang terbaca pada handy strain meter dicatat sebagai ukuran besarnya regangan yang terjadi. Hasil yang didapat dijadikan sebuah grafik hubungan antara besarnya regangan terhadap pembebanan yang dilakukan. Loadcell dan handy strain meter ditunjukkan oleh Gambar 22.
loadcell
Handy strain meter
Gambar 22. Instrumen pengukur pembebanan. data selengkapnya disajikan pada lampiran 2. Dari hasil kalibrasi diperoleh persamaan kalibrasinya yaitu: y = 1,962x + 0,747 Di mana: y = beban tarik yang terukur (N) x = regangan (µε)
44
1. Kinerja Tarik pada Lintasan Beton Metode
pengukuran
tahanan
tarik
(draft)
diawali
dengan
menggandengkan Traktor uji dengan traktor roda empat (traktor beban). Draft yang terjadi pada traktor diukur dengan load cell yang dipasangkan pada kawat penarik yang menghubungkan antara traktor uji dengan traktor beban. Titik tarik bagian depan traktor beban dibuat sama tinggi dengan titik gandeng (drawbar) traktor uji sehingga arah tarikan menjadi horizontal. Setelah kawat terhubung, kemudian traktor uji dioperasikan untuk menarik traktor beban. Dari hasil pegukuran beban tarik pada landasan beton dengan transmisi traktor uji L2, putaran mesin 2000 rpm diperoleh hubungan drawbar pull dengan slip dan drawbar power dengan slip baik menggunakan bahan bakar solar maupun dengan bahan bahan bakar minyak kelapa. Data selengkapanya hasil pengukuran pada lintasan beton dapat dilihat pada Lampiran 5 dan 6 dan Gambar 23 berikut menunjukkan penggandengan traktor uji dan traktor beban dengan sebuah load cell yang dipasang pada kawat penarik yang menghubungkan kedua traktor pada saat pengambilan data di lintasan beton.
Gambar 23. Pengukuran kinerja tarik traktor uji
45
Dari pengujian di lintasan beton yang terlihat pada Gambar 23 untuk kinerja traktor uji dengan bahan bakar solar, tingkat pembebanan dari traktor beban dengan transmisi L1, putaran mesin 900 rpm. Hasil pengukuran kinerja taktor uji dengan bahan bakar solar disajikan pada Gambar 24 dan 25. 1600 1400 Drawbar pull (N)
1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 24. Grafik hubungan slip roda dengan drawbar pull pada lintasan beton dengan bahan bakar solar. 1600 Drawbar power (w)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 25. Grafik hubungan slip rooda dengan drawbar power pada lintasan beton dengan bahan bakar solar
46
Pada gambar 25 tersebut diketahui beban tarikan (drawbar pull) naik secara ekstrim sampai mencapi maksimum ± 1.24 kN pada slip 55.94% dengan koefisien traksi 0.48. Pengujian tidak dilanjutkan dengan slip lebih dari 55.94% karena dapat mengakibatkan ban traktor uji menjadi tumpul. Sedangkan untuk drawbar power akan mencapai nilai maksimum pada kecepatan 0.79 m/s yaitu sekitar 0.69 kW dengan tingkat pembebanan saat transmisi L1, putaran mesin 1700 rpm. 1600
Drawbar pull (N)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 26. Grafik hubungan slip roda dengan drawbar pull pada lintasan beton dengan bahan bakar minya kelapa. Gambar 26 diatas menunjukkan hasil pengukuran drawbar pull dengan bahan bakar minyak kelapa. tingkat pembebanan yang sama drawbar pull akan naik hingga mencapai titik maksimum ± 1.44 kN pada slip 55.11%. Sedangkan untuk drawbar power maksimum seperti pada Gambar 27 adalah sebesar 1.2 kW pada slip 10.87% dengan kecepatan 0.92 m/s dan koefisien traksi 0.49.
47
1600
Drawbar power (w)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 27. Grafik hubungan slip roda dengan drawbar power pada lintasan beton dengan bahan bakar minyak kelapa 2. Kinerja Tarik pada Lintasan tanah Percobaan penentuan beban tarik pada lintasan tanah untuk bahan bakar solar dan minyak kelapa, dengan perlakuan transmisi traktor uji L2, putaran mesin 2000 rpm sehingga diperoleh hubungan drawbar pull dengan slip dan drawbar power dengan slip. Data selengkapanya hasil pengukuran pada lintasan tanah dapat dilihat pada Lampiran 5 dan 6.
Gambar 28. Pengukuran kinerja traktor uji
48
Dari pengujian di lintasan tanah yang terlihat pada Gambar 28, untuk kinerja traktor uji dengan solar, tingkat pembebanan dari traktor beban memakai transmisi L1, putaran mesin 900 rpm, diperoleh nilai drawbar pull adalah 1.24 kN pada slip sekitar 55.94% dengan koefisien traksi 0.32.
1600
Drawbar pull (N)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 29. Grafik hubungan slip roda dengan drawbar pull pada lintasan tanah dengan bahan bakar solar Gambar 29 diatas menunjukkan hasil pengukuran drawbar power didapatkan nilai maksimum pada slip tersebut adalah sebesar 0.69 kW pada kecepatan sekitar 0.79 m/s.
49
1600
Drawbar power (w)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 30. Grafik hubungan slip roda dengan drawbar power pada lintasan tanah dengan bahan bakar solar
Gambar 30 memperlihatkan keadaan drawbar pull dengan minyak kelapa didapatkan nilai maksimum ± 1.34 kN dengan slip roda 51.87%, pada beban tarik saat diset transmisi L1, putaran mesin 900 rpm. 1600 1400
Drawbar pull (N)
1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 31. Grafik hubungan slip roda dengan drawbar pull pada lintasan tanah dengan bahan bakar minyak kelapa
50
1600
Drawbar power (w)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
60
Slip (%)
Gambar 32. Grafik hubungan slip roda dengan drawbar power pada lintasan tanah dengan bahan bakar minyak kelapa
Dari Gambar 32 diatas ditunjukkan nilai Drawbar power maksimum pada tingkat pembebanan transmisi L1, putaran mesin 1700 rpm yaitu 0.71 kW pada kecepatan 0.79 m/s. Secara keseluruhan pembebanan menggunakan rem gigi pada traktor beban, terlihat adanya perbedaan yang cukup jelas dari kedua lintasan uji. Hal ini menunjukkan kemampuan traksi dari traktor uji yang bebeda tergantung dari jenis permukaan lintasan. Unjuk kinerja traktor uji untuk bahan bakar solar seperti Tabel 8, dengan tingkat pembebanan yang sama menunjukkan kinerja tarik pada lintasan beton lebih besar dari lintasan tanah. Hasil pengukuran drawbar pull traktor uji dengan solar untuk landasan tanah menghasilkan drawbar pull maksimum sebesar ± 1.24 kN pada slip 55.94%, dengan drawbar power sebesar ± 1.14 kW. Sementara itu untuk landasan beton menghasilkan drawbar pull maksimum sekitar ± 1.41 kN pada slip 54.27%, dengan drawbar power sekitar 1.14 kW. Jika dibandingkan slip di lintasan tanah untuk solar pada tingkat pembebanan yang sama menghasilkan slip yang lebih besar dari lintasan beton. Hasil ini di sebabkan pada lintasan tanah terjadi perubahan struktur permukaan lintasan akibat tekanan oleh
51
telapak roda traksi dengan permukaan tanah. Sehingga posisi permukaan tanah bergeser oleh telapak roda. Sedangkan pada permukaan lintasan beton tidak terjadi perubahan struktur lintasan sebab kerasnya lintasan pada permukaan lantai beton. Penambahan beban dan penurunan kecepatan pada traktor uji juga memberikan efek terhadap slip roda, dengan bertambahnya beban menyebabkan tahanan maju traktor uji akan meningkat, maka traksi untuk menggerakkan traktor lebih besar lagi. Sementara itu untuk dengan menggunakan bahan bakar minyak kelapa slip roda traksi pada lintasan beton dan lintasan tanah tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.
Tabel 8. Hasil pengukuran maksimum kinerja tarik traktor Bromo DX Bahan bakar Solar Minyak kelapa
Drawbar Power Maksimum (kW) Beton tanah 1.07 0.68 1.21 0.71
Drawbar Pull Maksimum (kN) Beton tanah 1.47 1.24 1.44 1.37
Pada lintasan beton ditunjukkan Drawbar power meningkat dari solar terhadap minyak kelapa, sedangkan pada lintasan tanah Drawbar power menurun dari solar terhadap minyak kelapa. Peningkatan Drawbar power disebabkan berkurangnya drawbar pull denganSehingga dengan beban dinamis traktor yang tetap, sementara drawbar pull menurun akibatnya koefisien traksi juga menurun. Slip akan terus meningkat jika beban tarikannya bertambah. Penurunan drawbar power disebabkan drawbar pull semakin kecil untuk mengatasi slip yang semakin besar, serta rendahnya kecepatan. Penurunan drawbar pull terjadi karena banyaknya tenaga yang hilang untuk mengatasai slip, kecepatan untuk menarik beban berkurang dan kekuatan tarik maksimum akan menurun. Kondisi ini telah melebihi batas tarikan maksimum dalam kecepatan rendah, namun roda traktor uji masih berputar dan mesin tidak mati, hanya saja throttle tidak mampu mengatur rpm mesin sehingga putaran mesin traktor uji menurun. Jika kecepatan motor menurun karena kelebihan berat, sistem throttel akan bekerja sehingga kecepatan meningkat lagi.
52
Berdasarkan kejadian seperti diatas slip akan mengurangi kinerja traktor uji terutama pada tingkat kecepatan rendah, yang berarti slip merupakan faktor pembatas tarikan maksimum dan slip tentunya akan bertambah dengan meningkatnya beban yang diberikan pada drawbar. Menurut Hunt, (1995) penambahan slip juga akan menimbulkan nilai tahanan gelinding yang lebih tinggi dengan membesarnya kontak roda pada tanah yang stabil dan akan menyebabkan pertambahan perpindahan tanah. Kemampuan atau kapasitas drawbar traktor terutama tergantung pada tenaga traktor, distribusi berat pada roda penggerak, tipe gandengan, dan permukaan jalan (Hunt, 1995). Slip dapat dikurangi dengan menambah berat, luas permukan kontak atau menambah penetrasi. Minyak kelapa memiliki keunggulan pada komposisi kimianya, karena dalam minyak kelapa terdapat atom-atom oksigen. Minyak kelapa juga memiliki angka setana yang lebih tinggi dari solar yang menyebabkan meningkatnya efisiensi pembakaran. Tabel 9 menyajikan perbandingan karakteristik minyak kelapa dengan solar. Table 9. Perbandingan karakteristik solar dengan minyak kelapa Parameter Angka setana Titik nyala (0C) Bilangan iodium (% wt) Temp. didih (0C) Air & sedimen (% Vol) Kadar abu (% wt) Nilai kalor (MJ/liter)
Solar* 51 49 330 0 0.02 41
Minyak kelapa** 71.9 219 25.96 548.9 0 0.009 37.435
Sumber: * Hambali,et al. 2007 dan ** Hasil pengujian di Lemigas
Secara umum fenomena pengujian dengan menggunakan minyak kelapa tidak mencemari lingkungan terbukti dari asap yang dikeluarkan cendrung lebih sedikit dibandingkan solar. Minyak kelapa juga memiliki keuntungan dibandingkan solar seperti minyak kelapa
terbakar lebih perlahan
dibandingkan solar, yang menghasilkan tekanan lebih stabil terhadap piston yang bergerak dalam silinder mesin. Hal ini dapat menghemat kerja mesin, mengurangi getaran mesin, bahan bakar lebih ekonomis, kualitas lubrikasi mesin lebih baik, sehingga membantu memperpanjang umur mesin. 53
E. EFISIENSI LAPANG Efisiensi lapang adalah perbandingan dari kapasitas lapang efektif atau aktual terhadap kapasitas lapang teoritis yang dinyatakan dalam persen (Hunt,1995). Efisiensi
lapang dapat
dihitung dengan menggunakan
persamaan (13). Pekerjaan di lapang seperti pembajakan perlu dikerjakan dalam waktu yang sesingkat mungkin, karena banyak faktor alam (seperti cuaca) yang tidak dapat kita atur. Jadi semakin cepat pekerjaan pembajakan maka efisinsi pengolahan akan meningkat. Penelitian ini dilaksanakan di area lahan kering, dengan mengolah tanah seluas 200 m2 seperti pada Gambar 33. Traktor uji dan bajak singkal tunggal digunakan untuk mengolah tanah area tersebut. kecepatan putar enjin traktor yang digunakan adalah 1500 rpm. Dari hasil pengujian dengan menggunakan bahan bakar solar diperoleh kapasitas lapang efektif, kapasitas lapang teoritis, dan efisiensi lapang secara berurut sebesar 0.0681 ha/jam, 0.0827 ha/jam, dan 82.38 %. Sedangkan pengujian menggunakan bahan bakar minyak kelapa diperoleh kapasitas lapang efektif, kapasitas lapang teoritis ,dan efisiensi lapang secara berurut sebesar 0.0716, 0.0816 ha/jam, dan 87.69 %. Jadi pada penelitian efisiensi pembajakan paling tinggi diperoleh dengan bahan bakar solar.
Gambar 33. Pengukuran Kapasitas Lapang
54
