BAB III METODOLOGI 3.1. Diagram Alir Penelitian Rangkaian ...

26

BAB III

METODOLOGI

3.1. Diagram Alir Penelitian

Rangkaian kegiatan penelitian secara garis besar dapat dilihat pada

Gambar 3.1 dibawah ini:

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian.

Kesimpulan

Analisa DataDalam Grafik

Selesai

Mulai

Persiapan

Penelitian

Pengujian BahanBakar

Hasil

Pengujian

E0 E5 E10 E15

Pencampuran bahan bakar

Pengujian beban tetapputaran berubah

Pengujian Bebanberubah putaran tetap

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

27

3.2. Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.3. Alat dan Bahan

Beberapa peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut :

1. Astrea Prima

Berfungsi sebagai mesin pembakaran dalam, dimana bahan bakar yang

digunakan adalah bensin jenis premium, E5, E10, E15. Motor bakar yang

digunakan dalam pengujian ini adalah mesin Astrea Prima dengan spesifikasi

seperti Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Spesifikasi mesin

Tipe Mesin SOHC, 4 langkah, pendingin udara

Susunan silinder Satu silinder, kemiringan 80o dari vertikal

Diameter x langkah 50 x 49,5 mm

Volume langkah 97,1 cc

Perbandingan kompresi 9 : 1

Karburator Keihin 16 mm

Daya maksimum 8,9 PS/8000 rpm

Torsi maksimum 0,93 kgf.m/6000 rpm

2. Dynamometer on chassis

Alat ini digunakan untuk mengetahui unjuk kerja mesin uji. Alat ini dapat

memperoleh data berupa putaran mesin dalam satuan (Rpm), torsi mesin dalam

satuan (Nm), laju aliran bahan bakar dalam satuan (kg/h). Dinamometer yang

digunakan adalah dynamometer on chassis tipe generator AC. Pada

dinamometer tipe ini mesin terpasang di rangka sepeda motor yang dinaikkan

di atas alat dynamometer tersebut. Roda belakang dari sepeda motor dijaga

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

28

agar berada di atas roller dengan cara menyesuaikan penahan roda depan dan

mengikat sepeda motor tersebut ke pengikat di bagian rangka dinamometer.

3. Papan lampu

Alat ini berfungsi untuk menyerap keluaran energi listrik dari generator pada

dinamometer generator. Papan lampu terdiri dari 30 lampu pijar dan 2 buah

lampu sorot dengan masing-masing daya 200 W dan 1000 W sehingga daya

maksimalnya 8000 W. Pada alat ini juga terdapat voltmeter dan amperemeter.

4. Neraca pegas

Neraca pegas digunakan untuk mengukur beban pada lengan housing

generator. Beban yang didapat digunakan untuk menghitung besaran torsi yang

terjadi pada generator. Pemasangan neraca pegas yaitu pada lengan yang

dipasang pada sisi housing generator. Neraca yang digunakan memiliki skala

satuan kg dan ketelitian 0,1 kg.

5. Tachometer

Tachometer yang digunakan dalam pengujian berfungsi untuk mengukur

kecepatan rotasi. Terdapat dua tachometer yang digunakan, pertama

tachometer untuk mengukur rotasi poros engkol yang menggunakan sinyal

pulser sebagai acuan pengukuran dan yang kedua adalah tachometer untuk

mengukur putaran poros generator. Untuk mengukur rpm poros engkol

menggunakan digital tachometer variasi untuk sepeda motor merk TDH yang

disambung pada kabel pulser, + aki dan – aki. Sedangkan untuk mengukur rpm

dinamometer menggunakan digital photo tachometer model DT – 2234C +

yang diarahkan pada poros dynamometer yang telah diberikan pengembali

sinyal dari tachometer. Spesifikasi dari digital photo tachometer adalah sebagai

berikut:

• Display : 5 digits, 18mm (0.7”) LCD.

• Test range : 2,5 to 99.999 RPM.

• Resolution : 0.1 RPM (2.5 to 999.9 RPM). 1 RPM (over 1,000 RPM).

• Accuracy : ± (0.05% + 1 digit).

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

29

• Detecting distance: 50 to 200mm / 2 to 10 inch (LED) 50 to 500mm / 2 to

20 inch (Laser).

• Operating temp.: 0 to 500C (32 to 1220F).

6. Blower

Mesin yang digunakan merupakan mesin dengan pendinginan sirip udara

dimana tipe pendinginan ini memanfaatkan aliran udara dari arah depan motor

untuk mengalirkan panas yang berlebih pada mesin. Pada saat dilakukan

pengujian mesin, blower digunakan untuk menciptakan aliran udara yang

berguna sebagai fluida pendigin. Blower yang digunakan memiliki spesifikasi

sebagai berikut:

Type : Centrifugal air blower

Model : CZR

Voltage : 220 V

Wind amount : 2,5 m3/min

Frequency : 50 Hz

Rotating speed: 2820

Wind pressure : 450 Pa

7. Power supply

Rangkaian power supply merupakan rangkaian yang terdiri dari regulator

voltage dan rangkaian transformator step down. Regulator voltage berfungsi

untuk mengatur arus AC dari listrik PLN yang diteruskan ke rangkaian

transformator step down. Rangkaian transformator step down terdiri dari

transformator step down, dioda 4 kaki, dan kapasitor. Rangkaian tersebut

berfungsi untuk menurunkan tegangan dan penyearah tegangan. Rangkaian

power supply digunakan untuk mengatur tegangan DC pada magnet generator

yang digunakan untuk mengatur variasi pembebanan pada generator.

8. Voltmeter

Voltmeter yang digunakan merupakan sebuah multimeter yang merupakan

multimeter yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik (Volt), arus listrik

(Ampere) dan hambatan atau resistensi (Ohm). Pada dinamometer yang

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

30

digunakan, multimeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik yang terjadi

pada output generator dan pada power supply pembuat medan magnet

generator. Pengukuran tegangan listrik pada output generator menggunakan

Ampermeter AC sedangkan pada input magnet generator menggunakan

Ampermeter DC.

9. Ampermeter

Ampermeter yang digunakan merupakan sebuah clampmeter. Penggunaan

clampmeter memiliki kelebihan pengukuran arus listrik tanpa harus memiliki

kontak dengan terminal listriknya dengan demikian kita tidak perlu merubah

rangkaian listrik yang kita ukur.

10. Gelas ukur

Menggunakan gelas ukur 100 ml dan 1000 ml. Gelas ukur 100 ml digunakan

untuk mengukur konsumsi bahan bakar. Gelas ukur tersebut diberi lubang

dibagian bawah untuk diberikan selang ke karburator sepeda motor. Gelas ukur

1000 ml digunakan untuk mencampur bensin dan etanol dengan menggunakan

fraksi volume. Cara mencampurkan etanol dengan bensin dilakukan dengan

cara menuangkan bensin sebanyak % volume campuran yang diinginkan dan

kemudian menuangkan etanol hingga total kedua bahan bakar tersebut menjadi

satu liter. Setelah dilakukan pencampuran dari kedua bahan bakar tersebut

kemudian dilakukan pengadukan agar didapatkan campuran yang homogen

dari kedua bahan bakar tersebut.

11. Alat pengukur waktu

Alat pengukur waktu yang digunakan adalah aplikasi stopwatch dalam

smartphone android. Aplikasi stopwatch tersebut digunakan untuk mengukur

waktu konsumsi bahan bakar per sepuluh mililiter. Dari data tersebut dapat

diketahui laju aliran bahan bakar per satuan waktu.

12. Alat bantu perbengkelan

Terdiri dari kunci pas, kunci ring, kunci inggris, obeng, tang, palu, dan alat

mekanik lainnya. Alat- alat tersebut digunakan untuk mengganti oli,

membersihkan karburator, menguras bahan bakar sisa dan lain sebagainya.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

31

13. Premium

Bahan bakar premium digunakan sebagai campuran dengan ethanol dan

sebagai pembanding dengan campuran premium-etanol. Bahan bakar premium

yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari SPBU.

14. Etanol

Digunakan sebagai campuran bahan bakar premium-etanol dengan E5 (5%

etanol), E10 (10% etanol), dan E15 (15% etanol). Bahan bakar etanol tersebut

menggunakan ethanol (ethyl alcohol) absolute Merck 100983.2500

Rangkaian dari alat dynamometer on chassis tipe generator AC serta alat

yang digunakan dalam proses pengujian dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.2 Rangkaian alat dynamometer on chassis

3.4 Prosedur Penelitian

Beberapa tahap penelitian pada pengujian pengaruh bahan bakar terhadap

unjuk kerja mesin ini antara lain adalah:

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

32

3.4.1 Persiapan

Pada tahap ini terbagi dua untuk persiapan yaitu:

a. Persiapan campuran premium-etanol

Pencampuran bahan bakar premium-etanol dengan variasi E0 (0% etanol), E5

(5% etanol), E10 (10% etanol), dan E15 (15% etanol) dilakukan sebelum

dimasukan ke dalam tabung ukur konsumsi bahan bakar.. Pencampuran etanol

menggunakan tabung ukur ukuran 1 liter menggunakan perbandingan volume.

b. Persiapan mesin

Sebelum melakukan pengujian dan pengambilan data, mesin sepeda motor

masih dalam keadaan dingin sehingga perlu dilakukan pemanasan mesin.Untuk

pemanasan mesin bahan bakar yang digunakan adalah premium. Hal ini

dilakukan dengan tujuan antara lain :

Mencegah Keausan. Bila mesin tidak beroperasi dalam waktu yang agak

lama, biasanya oli berada di panci oli. Itulah sebabnya pemanasan pada

akhirnya membantu mencegah keausan mesin. Sebab dengan pemanasan,

anda memberi kesempatan pada oli untuk bergerak dari panci oli dan masuk

kembali ke bagian mesin yang perlu dilumasi.

Mengurangi kebocoran kompresi. Ada bagian-bagian komponen mesin yang

berada pada temperatur tinggi yang memang tidak dibuat presisi. Para

desainer sengaja menciptakan celah dan celah ini secara otomatis akan

berkurang (menjadi presisi) ketika komponen-komponen tersebut terkena

suhu tinggi (memuai). Ini yang kemudian akan mengurangi kebocoran

kompresi. Karena apabila kebocoran kompresi terjadi, maka tekanan pada

mesin akan menurun. Akibatnya, temperatur mesin tidak mampu membakar

campuran bahan bakar dan udara dengan sempurna. Efeknya tenaga yang

dihasilkan tidak optimal.

Membuat proses pembakaran sempurna. Pembakaran yang tidak sempurna

bukan hanya mengakibatkan tenaga mesin kurang optimal. Tapi juga

membuat mesin lebih boros bahan bakar. Hal ini karena kondisi mesin

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

33

masih dingin, sehingga suplai bahan bakar harus lebih besar agar tetap

terjadi pembakaran yang sempurna.

Mencegah kerusakan akibat timbulnya karat jika tidak dipakai dalam waktu

yang cukup lama.

3.4.2 Tahap pengujian

Pengujian dilakukan dengan 2 metode. Metode yang pertama adalah

metode beban tetap putaran berubah. Metode yang kedua adalah metode beban

berubah putaran berubah.

a. Pengujian beban tetap putaran berubah

Prosedur metode pengujian beban tetap putaran berubah adalah sebagai

berikut:

a. Menghidupkan beban lampu pada kondisi maksimun (8.000 W) dengan

kondisi bahan bakar menggunakan premium.

b. Menghidupkan digital tachometer untuk memantau putaran mesin sepeda

motor.

c. Mengatur bukaan throttle agar putaran mesin stabil.

d. Menaikkan beban dengan cara menaikkan tegangan power supply hingga

mencapai beban ringan pada putaran mesin idle.

e. Mencatat tegangan dan arus power supply, tegangan dan arus pada output

listrik AC, putaran dinamometer, waktu pemakaian bahan bakar. Data

tersebut dicatat di lembar tabel pengambilan data yang terlampir pada

lampiran 1.

f. Mengulangi langkah d-e untuk beban sedang pada putaran mesin 3000,

4000, 5000, 6000, 7000, dan 8000 rpm.

g. Mengulangi langkah d-e untuk beban tinggi pada putaran mesin 3000, 4000,

5000, 6000,7000 dan 8000 rpm.

h. Mengganti bahan bakar dengan variasi ethanol awal E5 (5% etanol), E10

(10% etanol), dan E15 (15% etanol).

i. Melakukan pemberian beban ringan, sedang dan berat (langkah d-e) pada

putaran mesin 3000, 4000, 5000, 6000,7000 dan 8000 rpm.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

34

j. Menurunkan tegangan power supply dan bukaan throttle gas sampai pada

kondisi mesin stasioner (idle).

k. Mematikan mesin sepeda motor dan digital tachometer.

b. Pengujian beban berubah putaran tetap

Prosedur metode pengujian beban berubah putaran tetap adalah sebagai

berikut:

a. Menghidupkan beban lampu pada kondisi maksimun (8.000 W) dengan

kondisi bahan bakar menggunakan premium.

b. Menghidupkan digital tachometer untuk memantau putaran mesin sepeda

motor.

c. Mengatur bukaan throttle pada posisi terbuka penuh.

d. Menaikkan beban dengan cara menaikkan tegangan power supply hingga

mencapai putaran mesin 9000 rpm.

e. Mencatat nilai beban lengan generator, putaran mesin, putaran generator,

dan waktu konsumsi bahan bakar. Data tersebut dicatat di lembar tabel

pengambilan data yang terlampir pada lampiran 2.

f. Melakukan penyesuaian tegangan power supply untuk putaran mesin 8000,

7000, 6000, 5000, dan 4000.

g. Ulangi langkah e untuk putaran mesin 8000, 7000, 6000, 5000, dan 4000.

h. Mengganti bahan bakar dengan variasi etanol E5 (5% etanol), E10 (10%

etanol), dan E15 (15% etanol).

i. Melakukan langkah d-f untuk masing – masing variasi bahan bakar etanol

j. Menurunkan tegangan power supply dan bukaan throttle gas sampai pada

kondisi mesin stasioner (idle).

k. Mematikan mesin sepeda motor dan digital tachometer.

3.5 Hasil Pengujian dan Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari hasil pengujian yaitu:

1. Waktu komsumsi bahan bakar per 10 ml.

2. Putaran poros dinamometer (rpm).

3. Putaran mesin (rpm).

4. Arus (A) Power Supply

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

35

5. Tegangan (V) Power Supply

6. Arus (A) keluaran generator.

7. Tegangan (V) keluaran generator.

8. Beban pada lengan housing generator (kg)

Setelah mendapatkan data hasil pengujian, tahap selanjutnya menghitung

data yang akan dihubungkan dengan grafik. Hasil perhitungan data yang didapat

pada tahap ini adalah:

1. Torsi (T)

2. Daya mesin (BHP)

3. Konsumsi bahan bakar spesifik (BSFC)

4. Tekanan efektif rata-rata (BMEP)

5. Efisiensi termal (ηt)

3.6 Analisis Data Dalam Grafik

Pada tahap ini setelah mendapat data yang dibutuhkan pada tahap

pengujian, selanjutnya menganalisa dengan membuat grafik untuk mengetahui

perbandingan unjuk kerja mesin dengan campuran bahan bakar premium-ethanol

dengan variasi E0 (0% ethanol), E5 (5% ethanol), E10 (10% ethanol), dan E15

(15% ethanol). Grafik yang ditampilkan adalah:

1. Torsi terhadap putaran mesin.

2. Daya mesin (BHP) terhadap putaran mesin.

3. Konsumsi bahan bakar spesifik (BSFC) terhadap putaran mesin.

4. Tekanan efektif rata-rata (BMEP) terhadap putaran mesin.

5. Efisiensi termal (ηt) terhadap putaran mesin.

6. Konsumsi bahan bakar spesifik (BSFC) terhadap daya mesin (BHP)

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user