diesel

STUDI PERFORMA MOTOR DIESEL DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR BIODIESEL DARI MINYAK GORENG BEKAS TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Strata1 (S1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Disusun Oleh : JAJANG NURJAMAN 3331-08-0740 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON - BANTEN 2014 ii iii PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Sayamenyatakandengansesungguhnyabahwaskripsidengan judulSTUDI PERFORMAMOTORDI ESELDENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR BI ODI ESEL MI NYAK GORENG BEKAS yang dibuatuntukmemenuhi persyaratan menjadisarjanateknik diJurusanTeknikMesinUniversitasSultanAgengTirtayasaadalahhasil karyasayasendiridanbukanmerupakantiruanatauduplikasidariskripsi yangsudahpernahdipublikasikandanataupernahdigunakanuntuk mendapatkangelarkesarjanaandilingkunganUniversitasSultanAgeng Tirtayasamaupundiperguruantinggiataudiinstansimanapun.Sumber informasiyangberasalataudikutipkaryayangtelahditerbitkanmaupun tidakditerbitkandaripenulislaintelahdisebutkandalamteksyang dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini. Cilegon,Januari 2014 Jajang Nurjaman NIM . 3331080740 iv ABSTRAK Minyakgorengbekassangatberbahayajikadikonsumsikarenamengandung senyawakarsiogenikyangmemicutimbulnyakanker,namunminyakgoreng bekasdapatdimanfaatkanmenjadibahanbakarpenggantisolardengancara transesterifikasimenjadibiodiesel.Padapengujianperformamesindiesel menggunakanbahanbakarbiodieselminyakgorengbekasini,digunakanmesin dieselDongFengR175Ayangdihubungkandengangearpumpdenganvariasi putaranmesin1000,1500dan2000rpmdanvariasicampuranbahanbakarB50, B70danB100.Hasilpengujianmenunjukkanbahwaperformamesin menggunakanbiodieselmasihlebihrendahdibandingkansolar,halituterlihat dari penurunan nilai torsi mesinrata-rata sebesar 20,53% dan nilai dayarata-rata sebesar20,24%.Konsumsibahanbakarmenggunakanbiodiesellebihboros dibandingkansolarpadasetiapputaranmesin.Konsumsibahanbakarbiodiesel lebihborosdibandingkansolar,dengannilaikenaikanrata-ratamencapai42,56 %.Nilairata-rataefisiensithermalbiodiesellebihrendahdibandingsolar,yaitu sebesar28,59%.Variabelcampuranbahanbakaryangmenghasilkanperforma mesinpalingmendekatisolaradalahB50.,dilihatdarinilaitorsi,dayadan efisiensi thermal melebihi B70 dan B100. Kata kunci : Biodiesel minyak goreng bekas, torsi,daya, efisiensi thermal. v ABSTRACT Used cooking oil is very dangerous if consumed, because it contains carcinogenic compounds that cause cancer, but it can be used as an alternative fuel to subtitute the diesel fuel with transesterification way to be a biodiesel. On this testing of the performance of a diesel engine using biodiesel from used cooking oil, used Dong FengR175Adieselenginethatconnectedwithagearpump,withvariationsof enginerotation1000,1500and2000rpm,andalsovariationsofmixturefuel B50,B70andB100.Theresultofthestudyshowsthattheengineperformance usingbiodieselfuelislowerthanusingdieselfuel,itcanbeseenfromthe decrease of the average value of engine torque reached 20,53 % and the average valueofenginepowerreached20,24%.fuelconsumptionsofengineusing biodieselismorewastefulthanusingdieselfuelineachenginerotation,with averagevalueoftheincreasereached42,56%.Theaveragevalueofthermal efficiency of biodiesel is lower than diesel fuel, which is 28,59 %. The variation of mixturefuelwhichgeneratesengineperformancethatmostapproachingusing dieselfuelisB50,itcanbeseenfromthetorquevalue,powerandthermal efficiency, which it surpasses B70 and B100. Keyword : Biodiesel from used cooking oil, torque, power, thermal efficiency, fuel consumption. vi KATA PENGANTAR Assalamualaikkum Wr.Wb. SegalapujihanyamilikAllahazzawajallayangtelahmemberikanrahmat,karuniasertanikmat-Nyasehinggatugasakhirini dapatterselesaikan.SholawatdansalamkepadaRasullullahSAWyang telahmembawaumatmanusiadalamkehidupanyangsaratilmu pengetahuan dan menjunjung tinggi nilai-nilai akhlakul karimah. Tugasakhiriniberisikanmengenaihasildariperencanaanyang telahdilakukan,dimanadalampenyusunannyamerupakanaplikasidari beberapamatakuliahyangdipelajaridibangkukuliah.Tugasakhirini disusun sebagai salah satusyaratkelulusanuntukmeraihgelarsarjanateknikpadaJurusanTeknik Mesin FT. UNTIRTA. Tersusunnya tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk itu ucapan terima kasih disampaikan kepada: 1. Bapak Kurnia Nugraha, ST., MT. selaku Dekan FT.UNTIRTA. 2.Bpk.Sunardi.,ST.,M.Eng.selakuKetuaJurusanTeknikMesin FT.UNTIRTA. 3. IbuDr.NiKetutCaturwati,Ir.,MT.selakuDosenPembimbingI. Terimakasihatasbimbingandanilmuyangtelahdicurahkanserta membantu penyusun selama penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini, semoga Tuhan YME membalas semua kebaikan ibu. 4.BapakDr.Eng.AgungSudrajat,ST.,M.EngSelakuDosen PembimbingII.Terimakasihtelahmemberikanjudultugasakhir dansolusisaatdihadapkandengankebuntuan,semogaAllahSWT membalas kebaikan bapak selama ini.5.Bapak Erwin, ST., MT selaku Kordinator Tugas Akhir 6. Bapak Slamet Wiyono, ST., MT. selaku Pembimbing Akademik. vii 7.SeluruhDosenJurusanTeknikMesinFT.UNTIRTAyangtidak bisadisebutkansatupersatu,terimakasihatassemuailmuyang diberikan. 8.Babeh&Enyayangtelahmelahirkandanikhlasmembesarkan penyusunsampaihariini,terimakasihatassemuadoa,cintadan dukunganyangtidakbisapenulisbalasmeskisampaiakhirhayat. Semoga Allah menambahkan ridho kepada beliau.9.Kakak kakak ku, Sahrudin, Yusuf, Yuyun, Susanto, Evi, Juju dan seluruh keluarga. Terimakasih atas doa dan dukungannya. 10. MieaNurjaman,atassemangatdanperhatianyangdiberikan kepada penyusun, terima kasih telah sabar menunggu. 11. Teman-temanTeknikMesin2008:fatwa(pontang),taufik (ucup),Cahyo,Yohan,Adit(patim),Nurul,Hepi,Faldi,Hamidi, Siran,Adi(Jawa),Alzero,Fahmi,Bayu,Akbar,Eka,Eko,Abbi, Denis,Fajar(ompong),Tomo,Ipang,Imam(jawa),Andrianto, Heri,Angga,Moning,Ale,sertasemuarekan-rekanTeknikMesin 2008yangtidakbisapenyusunsebutkansatupersatu.Terima kasih atas bantuan & kebersamaan selama ini. Semoga Allah SWT memuliakan derajatnya dan memohon maaf atas segalakesalahanyangpernahdilakukanselamaprosespenyelesaian LaporanTugasAkhirini.Akhirkatapenyusunmengharapkanlaporanini dapatbermanfaatbagisemuapihakyangmemerlukan,walaupunpenyusun taumasihbanyakkekurangan.Olehkarenanyapenyusunsangat mengharapkanmasukansertasaranyangmembangundemimemperbaiki laporan ini. Wassalamualaikum Wr. Wb. Cilegon,Januari 2014 Penyusun viii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...............LEMBAR PENGESAHAN DEWAN PENGUJI .................................................. PERNYATAANKEASLIAN SKRIPSI ............................................................ ABSTRAK ............................... KATA PENGANTAR ........................................................................................... DAFTAR ISI ............... DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. DAFTAR TABEL................................................................................................... DAFTAR SIMBOL ................................................................................................. BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ...................................... 1.2Rumusan Masalah ................... 1.3Batasan Masalah .................... 1.4Tujuan Penelitian ...................... .................... 1.5Hipotesa Awal ............................... BAB II TEORI DASAR 2.1Motor Diesel ......................................................................................... 2.1.1Klasifikasi Motor Diesel ................................................................. 2.1.2Prinsif Kerja Motor Diesel . 2.1.3Performa Motor Diesel .. 2.2Rem Blok Tunggal 2.3Bahan Bakar 2.3.1Solar ... 2.3.2Biodiesel i ii iii iv vi viii x xi xii 1 3 3 4 4 5 6 7 14 18 23 23 25 ix BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1Metodologi Penelitian ............................................................................ 3.2Diagram Alir Penelitian.......................................................................... 3.3Alat dan Bahan ....................................................................... 3.4Skema Pengujian............................................................. 3.5Prosedur Pengujian ................................................................................. BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengujian ............................................................................... 4.2Perhitungan Performa Motor .................................................................. 4.2.1 Perhitungan Gaya Pengereman Pulley... 4.2.2 Perhitungan Torsi Motor .. 4.2.3 Perhitungan Daya Motor .... 4.2.4 Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik.. 4.2.5Perhitungan Efisiensi Thermal 4.3Analisa .. 4.3.1Analisa Perbandingan Torsi Motor 4.3.2Analisa Perbandingan Daya Motor 4.3.3Analisa Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik 4.3.4Analisa Perbandingan Efisiensi Thermal BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 5.2 Saran ....................................................................................................... DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN 27 28 29 37 3 45 45 47 49 50 52 54 55 57 60 61 62 63 63 37 37 40 42 42 44 46 47 49 51 51 52 54 57 59 60 x DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1Siklus Kerja Motor Diesel 4 Langkah................. Gambar 2.2Siklus Kerja Motor Diesel 2 Langkah........ Gambar 2.3Siklus Kerja Motor Diesel 4 Langkah................. Gambar 2.4Siklus Kerja Motor Diesel 2 Langkah................. Gambar 2.5Prinsif Kerja Prony Brake..... Gambar 2.6Rem Blok Kondisi Pertama..... Gambar 2.7Rem Blok Kondisi Kedua. Gambar 2.8Rem Blok Kondisi Ketiga.... Gambar 2.9Skema Pembuatan Biodiesel Minyak Goreng Bekas.............. Gambar 3.1Diagram Alir Prosedur Penelitian .. Gambar 3.2Motor Dong Feng R175A . Gambar 3.3Tachometer Gambar 3.4Termokopel & Termodisplay . Gambar 3.5Loadcell & Display Indikator . Gambar 3.6Stopwatch Gambar 3.7Gelas Ukur .. Gambar 3.8Pressure Gauge Gambar 3.9Biodiesel Minyak Jelantah .. Gambar 3.10Skema Pengujian . Gambar 4.1Gaya Pengereman Pada Pulley Gambar 4.2Grafik Perbandingan Torsi Motor ... Gambar 4.3Grafik Perbandingan Daya Motor .. Gambar 4.4Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik .. Gambar 4.5Grafik Perbandingan Efisiensi Thermal . 6 7 9 12 15 19 21 22 26 28 30 30 31 32 32 33 33 34 37 42 51 53 55 57 xi DAFTAR TABEL Tabel 3.1Spesifikasi Motor Diesel ................... Tabel 3.2Spesifikasi Solar ....................................................................... Tabel 3.3Spesifikasi Biodiesel Minyak Goreng Bekas ........................... Tabel 3.4Form Pengambilan Data ................................................................ Tabel 4.1Data Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar Muri ........................ Tabel 4.2Data Hasil Pengujian Bahan Bakar B50 ................................... Tabel 4.3Data Hasil Pengujian Bahan Bakar B70 ................................... Tabel 4.4Data Hasil Pengujian Bahan Bakar B100 ................................ Tabel 4.5Perbandingan Nilai Torsi .......................................................... Tabel 4.6Perbandingan Nilai Daya .......................................................... Tabel 4.7Perbandingan Nilai Konsumsi Bahan Bakar Spesifik .............. Tabel 4.8Perbandingan Nilai Efisiensi Thermal ...................................... 29 35 36 39 40 40 41 41 45 46 49 50 xii DAFTAR SIMBOL F= gaya tekan tuas rem Q= gaya tekan blok rem = koefisien gesek sepatu rem = koefisien gesek equivalen f= gaya pengereman T= torsi P= daya r= jari-jari pulley N= putaran mesin fc= konsumsi bahan bakar perjam vf= volume bahan bakar perjam f= massa jenis bahan bakar sfc= konsumsi bahan bakar spesifik th = efisiensi thermal LHV= nilai kalor bahan bakar BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Minyak bumi merupakansumber energi utama dan sumber devisa negara, namundemikiancadanganminyakbumiyangdimilikiIndonesiajumlahnya terbatas.Sementaraitu,kebutuhanmanusiaakanenergisemakinmeningkat sejalandenganlajupertumbuhanekonomidanpertumbuhanpenduduk.Oleh karenanyaberbagaiupayatelahdilakukanuntukmencaribahanbakaralternatif yangmemilikisifatdapatdiperbaharui(renewable)danramahlingkungan. Potensienergiyangterbarukanantaralain,energipanasmatahari,panasbumi, angin, tanaman penghasil minyak dan sebagainya. Pemanfaatanenergiyangbersumberdarimatahari,angindanaruslaut masihmengalamikesulitandalamhalpenampungan(storage)khususnyauntuk bendabergerak.Untukitulahmuncullahpemikiranuntukpenggunaanminyak daribahannabati.BahanBakarNabati(BBN)BioethanoldanBiodiesel merupakanduakandidatkuatpenggantibensindansolaryangselamaini digunakan sebagai bahan bakar motor Otto dan Diesel. PemerintahmencabutsubsidiBBMdengansegalakonsekuensinyatelah mulai diwujudkan dengan mencari berbagai solusi bahan bakar alternatif. Diantara berbagaisolusiituadalahpengembanganbahanbakaralternatifberbahanbaku nabati.Pemerintahseriusmenggarapprograminisecaramenyeluruh,halini ditunjukkanolehterbitnyaPeraturanPresidenNo.5/2006tentangKebijakan 2 EnergiNasionaldanInstruksiPresidenNo.1/2006tentangPenyediaandan PemanfaatanBahanBakarNabati(biofuel).Salahsatubahanbakarnabatiyang sekarangmulaidilirikmasyarakatadalahpemanfaatanmiyaksisamenggoreng atau minyak jelantah. Sebanyak 49% permintaan minyak goreng adalah konsumsi rumah tangga dansisanyauntukkeperluanindustri,termasukdiantaranyaindustriperhotelan danrestoran.Pertumbuhanpendudukdanjugaperhotelansertarestoran menyebabkanpermintaanakanminyakgorengsemakinmeningkat.Halini menyebabkan dihasilkan minyak jelantah yang cukup tinggi. Penggunaanminyakgorengbekassangatberbahayauntukkonsumsi,hal inidikarenakanminyakjelantahmengandungsenyawakarsiogenikdanakrolin yangdapatmemicutimbulnyakankerhatidanrasagatalpadatenggorokan. Namun kondisi ini sering kali menjadi sebuah dilema, di satu sisi masyarakat kita cenderung masihberorientasi pada nilai ekonomis dibanding nilai kesehatannya. Sehubungan dengan banyaknya minyak jelantah dari sisa industri maupun rumah tangga dalam jumlahyang tinggi dan menyadari adanya bahaya konsumsi minyakjelantah,makadiperlukanupayaupayauntukmemanfaatkanminyak jelantahtersebutagartidakterbuangdanmencemarilingkungan.Salahsatu pemanfaatanminyakjelantahiniadalahsebagaicampuranbahanbakarsolar untuk motor diesel. Hasilpenelitianparaahlimenunjukanbahwabahanbakarnabatiini menghasilkan nilai emisi gas buang yang lebih rendah dibandingkan dengan nilai emisiyangdihasilkanolehbahanbakarsolarmurni.Untukituperluadanya 3 pengujianpenggunaanminyakjelantahsebagaicampuranbahanbakarsolar dengan variabel performa motor diesel dan nilai emisi yang dihasilkan. 1.2Rumusan Masalah Berdasarkanlatarbelakangmasalahdiatasdapatdirumuskan permasalahanyaitubagaimanamengetahuiperforma(dayaoutput,efisiensi)dan emisigasbuangpadamotordieseldenganmenggunakanbahanbakarcampuran solar dan biodiesel minyak goreng bekas. 1.3Batasan Masalah Agarpenelitianiniterarahdanprosespenulisantidakterlalumelebar, maka penelitian skripsi ini memiliki batasan batasan masalah, yaitu: 1.Penelitianhanyaberfokuspadapenggunaanbiodieselminyakgoreng bekas untuk mengetahui performa (daya output, efisiensi) motor diesel. 2.Tidakmembahassecaradetailcarapembuatanbiodieseldariminyak goreng bekas. 3.MotordieselyangdipakaiadalahmotordieselmodelDongFengR175A dengan kecepatan maksimum 2600 rpm dan beban tetap (2 bar). 4 1.4Tujuan Penelitian Tujuan dari pembuatan tugas akhir iniadalah untuk mengetahui performa motordieselyaitutorsi,daya,konsumsibahanbakardanefisiensibahanbakar dengan menggunakan bahan bakar biodiesel dari minyak goreng bekas 1.5Hipotesa Awal Berdasarkan latar belakang dari tugas akhir ini yang berjudul studi performa motor diesel dengan menggunakan bahan bakar biodiesel dari minyak goreng bekas maka penulis memiliki hipotesa awal bahwa biodiesel dapat diaplikasikan sebagai bahan bakar alternatif pengganti solar untuk motor diesel, akan tetapi performa motor yang dihasilkan masih relatif lebih rendah dibandingkan menggunakan bahan bakar solar. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1MOTOR DIESEL Motordieselditemukanpadatahun1892olehRudolfDiesel,yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah motor untuk dapatdigunakandenganberbagaimacambahanbakartermasukdebubatubara. DiamempertunjukkannyapadaExpositionUniverselle(PameranDunia)tahun 1900denganmenggunakanminyakkacang.Kemudiandiperbaikidan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. Motordieseladalahsebuahmotorataumotordengansistempembakaran dalam,yangmenggunakanpanasataukalorsebagaiakibatdaripengkompresian udarahinggatekananmaksimaluntukmembakarfuelataubahanbakar,yang disemprotkankedalamruangbakarataucombustionchambersaatlangkah kompresiterjadipadamotorataumotortersebut.Berbedahalnyadenganmotor bensin, motor diesel tidak menggunakan busi. Karena pada awalnya, motor diesel diciptakanuntukdapatbekerjadenganmenggunakanbebagaimacambahan bakar. Seperti apayang dipirkan oleh Rudolf Diesel. Selain itu saat motordiesel diciptakan, busi atau sparkplug belum ditemukan. 6 2.1.1Klasifikasi Motor Diesel Salahsatuklasifikasimotordieseladalahberdasarkansikluskerjanya. Berdasarkan klasifikasi tersebut motor diesel dibagi menjadi dua, yaitu: 1.Motor diesel 4 langkah Dalammotorempat-strokecamshaftdiarahkansehinggaberputarpada kecepatan setengah dari crankshaft (1:2). Hal ini berarti bahwa crankshaft harus membuatduaputaranlengkapsebelumcamshaftakanmenyelesaikansatu putaran atau dalam sekali langkah piston terjadi 4 kerja. Gambar 2.1. Siklus Kerja Motor Diesel 4 Langkah 7 2.Motor diesel 2 langkah Padamotordieseliniketikacrankshaftmelakukansatuputaranmaka akanterjadidualangkahkerja,yaituputaranpertamaterjadiintakeudaradan kompresidanputarankeduaterjadipembakarandanexhaustgassisa pembakaran. Gambar 2.2. Siklus Kerja Motor Diesel 2 Langkah 2.1.2Prinsip Kerja Motor Diesel 1.Motor diesel 4 stroke Padamotordiesel4stroketerdapat4langkahdalamsatuputaran crankshaft, yaitu: 1.Langkah Hisap (intake) PistonbergerakdariTMAkeTMB,kemudiankatupmasuk terbukadankatupbuangtertutup.Karenapistonbergerakke bawah,makadidalamsilinderterjadikevakumansehinggaudara 8 bersihakanterhisapdanmengalirmasukkedalamruangsilinder melalui katup masuk. 2.Langkah Kompresi (compression) PistonbergerakdariTMBkeTMA,keduakatupakantertutup. Karenapistonbergerakkeatasdankeduakatuptertutup,maka udarabersihdidalamsilinderakanterdorongdimampatkandi ruangbakar,akibatnyasilindertertekandantemperaturmenjadi tinggi. 3.Langkah Usaha (power) PadaakhirlangkahkompresisebelumpistonmencapaiTMA, injectorakanmengabutkanbahanbakardanakanbercampur denganudarayangtertekandantemperaturtinggi.Gayaakibat tekananpembakaranyangmendorongpistonkebawahditeruskan olehbatangpiston(torak)untukmemutarporosengkol.Poros engkolinilahyangberfungsisebagaipengubahgeraknaikturun torakmenjadigerakputaryangmenghasilkantenagaputarpada motor diesel. 4.Langkah Buang (exhaust) KatupbuangterbukadanpistonbergerakdariTMBkeTMA. Karena adanya gaya kelembaman yang dimiliki oleh roda gaya (fly 9 wheel)yangseporosdenganporosengkol,makasaatlangkah usahaberakhir,porosengkoltetapberputar.Haltersebut menyebabkantorakbergerakdariTMBkeTMA.Karenakatup buangterbuka,makagassisapembakaranterdorongkeluaroleh gerakantorakdariTMBkeTMA.Setelahlangkahiniberakhir, langkahkerjamotordiesel4langkah(4tak)akankembalilagike langkahhisap.Prosesyangberulang-ulangtersebutdiatasdisebut dengan siklus diesel. Dambar 2.3 Siklus Kerja Motor Diesel 4 Langkah Keuntungan motor 4 langkah Karena proses pemasukan, kompresi, kerja dan buang prosesnya berdiri sendiri-sendiri, sehingga lebih presisi, efisien dan stabil. jarak putaran rendah ketinggi lebih lebar (500 10.000 rpm) 10 Kerugian langkah karena tekanan balik (blow by) lebih kecil dibanding motor 2 langkah. Putaran rendah lebih baik, dan panas motor lebih dapat didinginkan oleh sirkulasi oli. Langkah pemasukan dan buang lebih panjang, sehingga efisiensi pemasukan, dan tekanan efektive rata-rata lebih baik sehingga pemakain bahan bakar lebih hemal. Panas motor lebih rendah dibandingkan motor 2 langkah. Kerugian motor 4 langkah Mekanisme penggerak klep masuk dan buang lebih rumit, sehingga perawatan lebih sulit. Suara berisik mekanis lebih gaduh (noise) Langkah kerja terdiri dari 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putaran tidak stabil perlu jumlah silinder yang lebih dari satu dan damper penahan getaran. 2.Motor Diesel 2 Stroke Padamotordiesel2stroketerdapat2langkahdalamsatuputaran crankshaft, yaitu: 1.Langkah Hisap dan Buang (intake and exhaust) Piston bergerak dari TMA ke TMB. 11 a)Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruangbilasyangberadadibawahpiston.Semakinjauhpiston meninggalkan TMA menuju TMB, tekanan di ruang bilas semakin meningkat.b)Padatitiktertentu,piston(ringpiston)akanmelewatilubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubangtergantungdaridesainperancang.Umumnyaringpiston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu.c)Padasaatringpistonmelewatilubangpembuangan,gasdidalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.d)Padasaatringpistonmelewatilubangpemasukan,gasyang tertekandalamruangbilasakanterpompamasukdalamruang bakar sekaligus mendorong gas yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.e)PistonterusmenekanruangbilassampaititikTMB,sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar.2.Langkah kompresi dan pembakaran (compression and power) Piston bergerak dari TMB ke TMA. a)PadasaatpistonbergerakTMBkeTMA,makaakanmenghisap gashasilpercampuranudara,bahanbakardanpelumasmasukke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi.12 b)Saatmelewatilubangpemasukandanlubangpembuangan,piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar.c)Pistonakanterusmengkompresigasdalamruangbakarsampai TMA.Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, campuran udara dan bahanbakaryangtelahterkompresipadatekananyangtinggi akhirnyamenimbulkanledakanpembakaranyangkemudian menggerakkan piston ke bawah Gambar 2.4 Siklus Kerja Motor Diesel 2 Langkah Keuntungan : Untuk volume ruang bakar yang sama (panjang dan diameter ruang bakar) diesel engine 2 langkah akan memberikan tenaga yang lebih besarkalaudibandingkandenganmotor4langkah. Halini dikarenakan pada 2 langkah untuk menghasilkan tenaga diperlukan 2langkahtorak,sedangkan4langkahbutuh4gerakantorak, 13 sehinggasecarahitunganpraktis, Motordiesel2langkah mempunyaitenaga2kalilebihbesardibandingkanmotordiesel4 langkah.Untukmendapatkandayayangsamamotordieseldualangkah akan mempunyai volume ruang bakar yang separoh lebih kecil dari padamotordieselempatlangkah,sehinggadimensidarimotor secara keseluruhan juga akan lebih kecil.Konstruksiyangsederhana,karenatidakmemerlukankatup exhaustmaupuninlet(meskipundalamperkembangannyamulai digunakanjugakatupbuang/exhaust),sehinggadalamperawatan akanlebihmudahdibandingkandenganmotordieselempat langkah.Putaranmotordieseldualangkahbiasanyalebihrendahdaripada motordieselempatlangkah,sehinggakadangkaladapatlangsung dihubungkandenganpropeller(tanpamenggunakangigi reduksi/reduction gear)Kerugian : Karenaadanyaport(lubang)buangdanlubanghisap/lubangbilas makapanjangkeseluruhandarisilinderakanbertambah,sehingga motordieseldualangkahmempunyaitinggiyanglebih,ini mungkinakankurangmenguntungkanapabiladigunakanpada kamar motor yang mempunyai ketinggian rendah14 Motordieseldualangkahlebihborosdibandingkandenganmotor dieselempatlangkah,halinidisebabkanpembilasanyangkurang sempurna yang mengakibatkanpembakaran kurang sempurna. 2.1.3Performa Motor Diesel Dalam mencari performa motor diesel dibutuhkan beberapa data informasi sebagai berikut : 1.Torsi Torsi adalah ukuran kemampuanmotor untuk menghasilkan kerja. Dalamprakteknya,torsidarimotorbergunauntukmengatasihambatan sewaktukendaraanjalanmenanjak,atauwaktumempercepatlaju kendaraan(otomotif).Dalamlaboratoriumtorsi(momenputar)diukur denganmenggunakandinamometer.Besartorsidapatdihitungdengan rumus : T = W.R (Nm). . . . . . . . . . (2.1) Dengan: W= gaya tangensial pada dinamometer (W = m.g) (Nm) m= beban terbaca pada timbangan (kg) g= percepatan gravitasi (9,8 m/det2) R= jari-jari dinamometer (m) 15 Gambar 2.5 Prinsif kerja prony brake T = F.b (Nm) . . . . . . . . . . (2.2) Dengan: F= Gaya = berat yang diberikan (W) = m.g(Nm) b= panjang lengan / jarak dari titik gaya ke pusat rotasi (m) 2.Daya motor (power) Dayamotoradalahkemampuanmotormenghasilkantenagakeluaran. Daya motor berhubungan dengan torsi, maka rumusnya adalah: Untuk satuan Kilo watt (Kw)

. . . . . . . . . . (2.3) Dengan: P = daya(Kw) 16 T = torsi (Nm) N = putaran poros (rev/s) Untuk satuan Horse power (Hp)

Dengan: P = daya(Hp) T = torsi (lb.ft) n = putaran poros (rpm) 3.Konsumsi Bahan Bakar Banyaknya bahan bakar yang digunakan persatuan waktu Konsumsi bahan bakar didapat dengan rumus: fc = vf * f . . . . . . . . . . (2.5) Dimana: fc= konsumsi bahan bakar (Kg/h) vf= volume bahan bakar per jam (L3/h) dengan: 17 vf = h/t h = penurunan bahan bakar di gelas ukur (L3) t= waktu (h) f= massa jenis bahan bakar (kg/L3), massa jenis solar 0,85 kg/L3 4.Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Pemakaianbahanbakarspesifikmenyatakanbanyaknyabahan bakaryangdikonsumsimotorperjamuntuksetiapdayakudayang dihasilkan.Hargapemakaianbahanbakarspesifikyanglebihrendah menyatakanefisiensiyanglebihtinggi.Konsumsibahanbakarspesifik didapat dengan rumus : SFC = fc / P . . . . . . . . . . (2.6) Dimana:SFC=konsumsi bahan bakar spesifik fc= konsumsi bahan bakar (kg/h) P=daya motor (kW) 18 5.Effisiensi Thermal Efektif Menyatakanefisiensipemanfaatanpanasdaribahanbakaruntuk diubahmenjaditenagamekanis(poros).Besarefisiensitermalefektif dapat dihitung dengan :

Dengan: th= efisiensi termal (%) P= daya (Kw) fc= konsumsi bahan bakar (kg/h) LHV= nilai kalor bahan bakar (kj/kg) atau (kw.h/kg) 2.2Rem Blok Tunggal Rem(brake)adalahkomponenmotoryangberfungsiuntuk menghentikan putaran poros,mengaturputaranporosdanmencegah putaran yangtidak dikehendaki. Efek pengereman diperoleh dari : -gesekanjika secara mekanik -serbukmagnet,aruspusar,fasayangdibalik,arussearahyangdibalik, penukaran kutupjika secara listrik. 19 Salah satu komponen rem yang sederhana adalah rem blok tunggal, reminiterdiridariblokremdantuasrem.Konstruksidariremblok secaraumumdapatdibedakandalamtigakondisiberdasarkandesain tumpuanhandelpenggerakrem.Rumusumumyangdigunakandalam perhitungan adalah : Gaya tangensial : Ft = . Fn Torsi (T) = Ft . r = . Fn .r 1.kondisi pertama Gambar 2.6 Rem blok kondisi pertama Padakonstruksirembloktunggaldiatasdapatdilihatbahwapusatporos tuasremsejajardengantitikgesekanblokrem,makaperhitungannya sebagai berikut: Roda berputar berlawanan arah jarum jam maka Ft ke kiri 20 Roda berputar searah jarum jam maka Ft ke kanan Gunakan persamaan keseimbangan statis : MA = 0 F . L Fn . X = 0 Fn =

Maka besarnya torsi: T = . Fn . r = .

. r Dimana : F: gaya normal Fn : gaya pengereman Ft : gaya tangensial : koefisien gesekr: jari-jari roda 2: sudutkontakantararodadan bidang gesek (brake shoe) 1.kondisi kedua Kasus ini terjadi karena tumpuan sendi dan gaya tengensial mempunyai jarak a sehingga menimbulkan momen Ft . a Analisis : (roda Bjj) MA = 0 F . L Fn x + Ft . a = 0 Fn . x = F . L + Ft .a Fn . x = F . L + Ft .adimana Ft = . Fn 21 Fn . x Ft .a = F . L Fn . x ( . Fn . a) = F .L Fn (x - .a) = F.L Maka gaya pengeremannya : Fn =

Besarnya torsi : T = Ft . r = . Fn =

Untuk roda berputarSJJ, maka : Ft ke kanan. MA = 0 F . L Fn . x Ft . a = 0 Fn . x + Ft . a = F . L Fn . x + . Fn . a = F. L Fn (x + a) = F . L Maka gaya pengeremannya : Fn =

Besarnya torsi : T = Ft . r = . Fn =

Gambar 2.7 Rem blok kondisi kedua 22 2.kondisi ketiga Pada konstruksi rem blok tunggal ini, pusat poros tuas rem menjauhi titik gesekan blok rem, maka perhitungannya sebagai berikut: Analisis untuk roda berputar CCW : MA = 0 F . L Fn . x Ft . a = 0 Fn . x + Ft . a = F . L Fn . x + . Fn . a = F . L Maka gaya pengeremannya : Fn = .

Besarnya torsi : T = Ft . r = . Fn = .

Untuk roda berputar CW: Maka gaya pengeremannya : Fn =

Besarnya torsi : T = Ft . r = . Fn =

Gambar 2.8Rem blok kondisi ketiga 23 jika sudut kontak lebih dari 60 atau 2 >60, maka koefisien gesek yang digunakan adalah koefisien gesek ekuivalen (), yaitu: =

. . . . . . . . . . (2.8) sehingga torsinya menjadi: . . . . . . . . . . (2.9) 2.3Bahan Bakar 2.3.1Solar Pada awal perkembangan motor diesel digunakan bahan bakar yang dihasilkan dari biji bijian yang diambil minyaknya atau menggunakan serbuk batu bara sebagai bahan bakar. Namun setelah ditemukan bahn bakar diesel yang berasal dari penyulingan minyak bumi, hampir semua motor diesel menggunakan bahan bakar diesel ini. Karakteristikdaribahanbakarsangatmempengaruhiprestasidan kehandalan dari motor itu sendiri. Berikut ini beberapa karakteristik bahan bakar diesel: a)Flash point Titiknyalamerupakantemperatureterendahdariuapcampuran bahanbakardanudarauntukmenyaladanterbakarsaatterkena sumber api b)Pour point Titiktuangmerupakantemperaturebahanbakardimanaminyak 24 mulai membeku atau berhenti mengalir karena pengaruh gravitasi. c)Specific Gravity Perbandingan berat minyak dan air pada volume yang sama d)Ash Ash merupakan sebuah aditif yang dimiliki minyak itu sendiri yang berfungsi sebagai pelumas. e)Cetane Number Suatuindeksyangdigunakanuntukbahanbakardieseluntuk menunjukkan tingkat kepekaannya terhadap detonasi. f)Heating Value Merupakanpanasyangdihasilkandarireaksikimiapembakaran satu kilogram bahan bakar dan oksigen yang terbakar sempurna. g)Viscosity Merupakankekentalansuatuminyakyangdinyatakanolehjumlah detikyangdigunakanuntukvolumetertentudariminyakuntuk mengalir melalui lubang dengan diameter tertentu. Bahanbakarsolaradalahbahanbakarminyakhasilsulingandari minyakbumimentahbahanbakariniberwarnakuningcoklatyangjernih (Pertamina:2005).Penggunaansolarpadaumumnyaadalahuntukbahan bakarpadasemuajenismotorDieseldenganputarantinggi(diatas1000 rpm),yangjugadapatdigunakansebagaibahanbakarpadapembakaran langsungdalamdapur-dapurkecilyangterutamadiinginkanpembakaran 25 yangbersih.MinyaksolarinibiasadisebutjugaGasOil,Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel (Pertamina: 2005). 2.3.2Biodiesel Biodieseldidefinisikansebagaimetilesteratauetilesterdariasamlemak (fattyester)yangdiproduksidariminyaktumbuhanatauhewandan memenuhikualitasdengancaratransesterifikasiuntukdigunakansebagai bahanbakarmotordiesel.Biodieselmemilikisifatmenyerupaiminyak diesel/solarsehinggadapatmenjadibahanbakaralternatifbagimotor dieselbaikmotorkendaraanbermotor,kendaraanindustri,alat-alat pertanian,genset,sertamotorkapalnelayan.Transesterifikasiatau alkoholisismerupakanreaksiyangterjadiantaraminyak(Trigliserida, Digliserida,Monogliserida)denganalkoholdenganmenggunakankatalis. Secara umum reaksi transesterifikasi dapat dituliskan sebagai berikut: 26 Pada reaksi di atas dapat dilihat bahwa gliserol dihasilkan sebagai produk sampingandariprosesproduksibiodiesel.Haltersebutmerupakannilai tambahtersendiri,karenagliserolsendirimemilikiaplikasiyangluas, salah satunya di bidang kosmetika. Jenisalkoholyangumumnyadigunakandalamreaksitrasesterifikasi biodieseladalahmethanoldanethanoldenganalasanutamakarena harganya yang murah dibandingkan dengan jenis alkohol yang lain, seperti propanol, isopropanol dan alkohol lainnya. Gambar 2.9 Skema pembuatan biodiesel dari minyak goreng bekas BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Metodologi Penelitian Metodologi penelitian yang digunakan adalah metode studi literatur dan metode eksperimen terhadap motor diesel yang akan diuji. a.Metode Eksperimen Suatumetodeuntukmengujiperformapadamotordieselyangakandiuji dengan bahan bakar biodiesel dari minyak goreng bekas. Pengujian yang dilakukan antara lain : Pengujianperformadarimotordieselberupadayaoutputdanefisiensi pada putaran yang variabel yaitu: 1000 rpm, dengan beban tetap 1500 rpm, dengan beban tetap 2000 rpm, dengan beban tetap Pengujian dilakukan dengan variabel perbandingan bahan bakar, yaitu: 100% biodiesel dari minyak goreng bekas 50% solar : 50% biodiesel dari minyak goreng bekas 30% solar : 70% biodiesel dari minyak goreng bekas 28 3.2Diagram Alir Prosedur Penelitian ANALISA Gambar 3.1 Diagram alir prosedur penelitian START PERUMUSAN MASALAH STUDI LITERATUR PENGUJIAN SOLAR- PERFORMA MOTOR DIESEL - KONSUMSI BAHAN BAKAR KESIMPULAN LAPORAN SELESAI PENGUJIAN B50 - PERFORMA MOTOR DIESEL - KONSUMSI BAHAN BAKAR PENGUJIAN B70 - PERFORMA MOTOR DIESEL - KONSUMSI BAHAN BAKAR PENGUJIAN B100 - PERFORMA MOTOR DIESEL - KONSUMSI BAHAN BAKAR CEK KELENGKAPAN DATA UJI SUDAHH BELUMM 29 3.3 Alat dan bahan Alat alat yang digunakan : 1.motor diesel Motor diesel yang digunakan pada pengujian ini adalah motor diesel modelDongFengtypeR175Adenganspesifikasiberdasarkantabel 3.1. Tabel 3.1 Spesifikasi Motor Diesel ModelDong Feng R175A Type1 cylinder, 4 cycles Combustion SystemPrecombustion chamber Bore x Stroke (mm)75 x 80 Displacement (L)0.353 Maximum Output (Hp)7 Hp Rated Speed (rpm)2600 FuelConsumption (g/Hp.h) 206 Cooling SystemEvaporative Net Weight (Kg)65 Sumber : Katalog spesifikasi motor diesel 30 Gambar 3.2 Motor Dong Feng R175A 2.Tachometer Alatinidigunakanuntukmengukurputaranporosmotor.Prinsip kerjaalatiniadalahmengubahsinyalinframerahyangdipantulkan ke reflectoryang kemudian dibaca oleh sensor pada tachometer lalu kemudian menampilkannya pada layar indikator. Gambar 3.2 Tachometer 3.Thermokopel Alatinidigunakanuntukmengukurtemperaturgasbuangmotor. Prinsifkerjaalatiniadalahmengubahpanasyangmengenaibatang 31 termokopelyangmanakemudianbatangtersebutmengirimkan sinyal kepada sensor yang terbaca oleh indikator, setelah terbaca oleh sensor kemudian ditampilkan oleh layar indikator (thermo display). Gambar 3.4 Termokopel dan Termo display 4.Load cell Alatinidigunakanuntukmengukurseberapabesargayayang diberikanuntukmenekantuasrempadamekanismepengereman. Prinsifkerjaalatiniadalahsensoryangadapadaloadcellakan bekerja ketika load cell yang dihubungkan ke tuas rem menggunakan slingbajaditarik.Sinyalyangterbacakemudiandiolaholehsensor yangakanterbacaolehindikator,kemudianindikatorakan menampilkannya melalui layar. 32 Gambar 3.4 Load cell dan display indicator 5.Stop watch Alat ini digunakan untuk mengukur waktu pengujian Gambar 3.6 Stopwatch 6.Gelas ukur Alatiniselaindigunakansebagaiwadahbahanbakarjugauntuk mengukurseberapabanyakkonsumsibahanbakarselamawaktu pengujian. Alat ini dalam satuan mili liter (ml). 33 Gambar 3.7 Gelas ukur 7.Pressure gauge Alat ini digunakan untuk mengukur tekanan. Pada percobaan ini, alat inidigunakanuntukacuanbebanyangdiberikanuntukmotor pengujian yaitu dua bar (2 bar). Gambar3.8 pressure gauge Bahan bahan : 1.Solar murni 2.Variasi campuran solar dan biodiesel minyak jelantah 34 Gambar 3.9 Biodiesel Minyak Jelantah B50= campuran 50% solar dan 50% biodiesel minyak goreng bekas. B70= campuran 30% solar dan 70% biodiesel minyak goreng bekas. B100 = 100% biodiesel minyak goreng bekas. 35 Tabel 3.2 Spesifikasi Solar Karakteristik Unit Batasan Metode Uji ASTM MinimumMaksimum Densitas @ 15 oCkg/m3815870D 1298 Angka setana48D 613 Indeks setana terhitung51D 976 Viskositas kinematik at 40CcSt1,65,8D 445 Kandungan sulfur%m0,35D 2622 Distilasi: T 95 OC370D 86 Titik nyala OC60D 93 Conradson carbon residue%m0,1D 189 Kandungan airmg/kg500D 1744 Kandungan FAME%v/v10Biological grouth-Nihil Kandunganmethanol& etanol %v/vTak terdeteksiD 4815 Sedimen%m0,01D 473 Titik tuang OC18D 97 Kadar abu%/m0,01D 482 Neutralisasi:Bilangan asam kuat Bilangan asam total mg KOH/g mgKOH/g Nil 0,6 D 664 Korosi lempeng tembagaNo.No.1D 130 WarnaASTM No. 3D 1500 ASTM= American Standard Testing Material 36 Tabel 3.3 Spesifikasi Biodiesel Minyak Goreng Bekas DeterminationUnitResultMethod Specific Gravity 40Cgr/cm30,8794ASTM D. 1298 Kinematic viscosity at 40 CcSt2,77ASTM D. 445 Cetane number-62,4ASTM D. 613 Flash pointC211,0ASTM D. 92 Cloud pointC20ASTM D. 2500 Copper strip 3h/50C-1bASTM D. 130 Micro carbon residu%wt0,1323ASTM D. 4530 Water and sedimen%vol0ASTM D. 1796 Temp. distilasi at 90%C-ASTM D. 1160 Sulfated ash%wt0ASTM D. 874 Sulfur content%wt0,0026ASTM D. 1266 Phosphor%wt0,003ASTM D. 1091 Total acid numbermg KOH/g0,6987ASTM D. 664 Gliserol bebas&wt0,0204AOCS Ca 14-56 Total gliserol%wt0,2134AOCS Ca 14-56 Kadar Ester Alkyl%83,2302AOCS Angka lod%38,2693AOCS Uji halpen-negatifAOCS cb 1-25 Sumber: PT. Bumi Energi Equatorial. Bogor ASTM= American Standard Testing Material AOCS= American Oil Chemists Sochiety 37 3.4Skema Pengujian Gambar 3.10 Skema Pengujian 3.5Prosedur Pengujian a)Pencampuran solar dan biodiesel sebelum melakukan pencampuran, terlebih dahulu ditentukan volume hasil pencampuranyangdiinginkan.Sebagaicontohkitainginmenghasilkan campuranB50(50%solar+50%biodiesel)sebanyak1liter,makarasio pencampurannya adalah: solar: 50% x 1 liter = 0,5 liter = 500 ml biodiesel: 50% x 1 liter = 0,5 liter = 500 ml setelah mengukur masing-masing volume bahan bakar solar dan biodiesel berdasarkan perhitungan di atas menggunakan gelas ukur, kemudian kedua bahan bakar tersebut dicampurkan kedalam suatu wadah, lalu diaduk menggunakan mechanical stirrer dengan putaran 200 rpm selama 5 menit. 38 Setelahpengadukanselesai,kemudianbahanbakarhasilpencampuran dituangkankedalamdirigendandiberilabelsesuaipencampuran,untuk hal ini B50. b)Persiapan bahan bakar Setelahhasilpencampuranbahanbakardituangkankedalamdirigendan diberilabelsesuaikodepencampuran,selanjutnyabahanbakarberlabel disiapkan untuk pengambilan data sesuai urutan, yaitu solar, B50, B70 dan selanjutnya B100. c)Pengecekan Isi gelas ukur dengan bahan bakar Cek selang bahan bakar apakah sudah mengalir bahan bakar Cek semua alat uji apakah sudah siap digunakan Cek kabel starter apakah sudah terhubung d)menghidupkan motor 1.Putar kunci saklar starter ke arah kanan hingga motor menyala 2.Tunggu hingga putaran motor stabil ( sekitar 2 menit ) 3.Tembakkan sinar infra merah tachometer ke arah pulley hingga terbaca 1000 rpm 4.Mulai stopwatch. 5.Catat posisi awal bahan bakar pada gelas ukur. 6.Jalankan motor selama 15 menit. 7.Jika sudah 15 menit, catat posisi akhir bahan bakar pada gelas ukur. 39 8.Lakukan pengereman hingga motor mati. 9.Catat besar beban pengereman yang terbaca pada indikator load cell. 10. Ulangi langkah 1 hingga 10 untuk variabel kecepatan motor ( 1500 dan2000rpm)danuntukvariabelbahanbakar(B50,B70dan B100 ). Table 3.4 Form Pengambilan Data. NORPM Waktu Pengujian (menit) Volume Bahan Bakar yang terpakai (l) Gaya Tekan Tuas Rem(kg) 11000 21500 32000 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1Data Hasil Pengujian Tabel 4.1 Data hasil pengujian bahan bakar solar murni NORPMWaktu Pengujian (menit) Volume Bahan Bakar yang terpakai (l) Gaya Tekan Tuas Rem(kg) 11000150.0916,4 21500150,11521,6 32000150,12529 Tabel 4.2 Data hasil pengujian bahan bakar B50 NORPMWaktu Pengujian (menit) Volume Bahan Bakar yang terpakai (l) Gaya Tekan Tuas Rem (kg) 11000150,09514,8 21500150,12819 32000150,1524,8 41 Tabel 4.3 Data hasil pengujian bahan bakar B70 NORPMWaktu Pengujian (menit) Volume Bahan Bakar yang terpakai (l) Gaya Tekan Tuas Rem (kg) 11000150,11113,2 21500150,14218,4 32000150,18022,8 Tabel 4.4 Data hasil pengujian bahan bakar B100 NORPMWaktu Pengujian (menit) Volume Bahan Bakar yang terpakai (l) Gaya Tekan Tuas Rem(kg) 11000150,11812,8 21500150,14418,2 32000150,18522,06 42 4.2Perhitungan Performa Motor 4.2.1Perhitungan Gaya Pengereman Pulley Untuk mengetahui nilai torsi motor, kita memerlukan data perhitungan gaya pengereman pada pulley seperti gambar di bawah ini. Gambar 4.1 Gaya Pengereman Pada Pulley Jika pada saat pengereman diperoleh nilai 16,4 Kg pada indicator load cell, makagayapengeremandapatditentukandenganperhitunganmomen berikut: Mo = 0 F (a+b) sin - Q (a) f (c) = 0 . . . . . . . . . . (4.1) 43 Dimana: F= gaya tekan tuas rem = 16,4 Kg x 9,8 = 160,72 N Q= gaya tekan blok rem =

a= 0,17 m b= 0,78 m c= 0,11 m = 80 r= 0,1625 m = 65 = koefisien gesek = 0,35 (sumber: Elemen Motor) Maka gaya pengereman (f) : Mo = 0 F (a+b) sin - Q (a) f (c) = 0 160,72 (0,17+0,78) sin 80 -

(0,17) f (0,11) = 0 150,34

0,11 f = 0 44 150,34 0,485 f 0,11 f = 0 150,34 0,595 f = 0 f =

f = 252,672 N didapat besar gaya pengereman pada pulley adalah 252,672 N 4.2.2perhitungan Torsi Motor Setelahdidapatkannilaigayapengeremanpadapulleyyaitusebesar 252,672N,makatorsimotordapatditentukandenganmenggunakan persamaan sebagai berikut: . . . . . . . . . . (4.2) Dimana: T: torsi motor (Nm) f: gaya pengereman (N) r: jari jari pulley (m) : koefisien gesek equivalenkarena sudut kontak lebih dari 60 atau 2 >60, maka koefisien gesek yang digunakan adalah koefisien gesek ekuivalen (), yaitu: 45 =

=

= 0,304 maka dapat dihuitung torsi motor sebagai berikut:

Nilai torsi motor didapat untuk putaran motor 1000 rpm yaitu 12,482 Nm UntukhasilperhitungantorsimotormenggunakanbahanbakarB50,B70 dan B100 dapat dilihat pada tabel 4.5 Tabel 4.5 Perbandingan Nilai Torsi NoRPMNilai Torsi (Nm) SolarB50B70B100 1100012,48411,26610,0489,743 2150016,44214,46314,00613,854 3200022,07518,87817,35516,799 46 4.2.3Perhitungan Daya Motor Setelahdiketahuinilaitorsimotordiatas,selanjutnyadapatmenghitung daya motor dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

(Kw) . . . . . . . . . . (4.3) P = 2 (3,14) x

x 12,482 x 10-3 P = 1,306 Kw P = 1,306 x 1,43102 = 1,752 Hp Nilaidayamotoryangdidapatmenggunakanbahanbakarsolarmurni untukputaranmotor1000rpmyaitu1,306kW.Dimana(P)merupakan daya motor, (N) merupakan putaran motor dan (T) merupakan torsi motor. Untuk hasil perhitungandaya motor menggunakan bahan bakarB50, B70 dan B100 dapa dilihat pada tabel 4.6 Tabel 4.6 Perbandingan Nlai Daya Motor NoRPMNilai Daya (kW) SolarB50B70B100 110001,3061,1791,0511,019 215002,5812,2702,1992,175 320004,6213,9513,6333,516 47 4.2.4Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Setelahdayamotordidapatdariperhitungandiatas,makadapatdihitung seberapa banyak konsumsi bahan bakar spesifik untuk menghasilkan daya tersebut, yaitu dengan persamaan berikut ini:

Dimana: Sfc = Konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kWh) fc = konsumsi bahan bakar per jam (kg/h) fc = vf * f vf = volume bahan bakar per jam (l/h) f= massa jenis bahan bakar (kg/l), massa jenis solar 0,85 kg/l P = daya motor (kW) Berdasarkandatavolumebahanbakaryangterpakaidalamsatuperiode pengujian (vf) dan daya dari hasil perhitungan (p) : vf= = = 0,36 l/hP= 1,306 kW 48 Makauntukmenghitungkonsumsibahanbakarspesifik,terlebihdahulu menghitung laju konsumsi bahan bakar per-jam, seperti dibawah ini: fc= vf * f . . . . . . . . . . (4.5) = 0,36 l/h x 0,85 kg/l = 0,306 kg/h Setelahdidapatkonsumsibahanbakarper-jam,selanjutnyakonsumsi bahan bakar spesifik dapat dihitung sebagai berikut: Sfc= fc / P =

= 0,234 kg/kWh = 234,184 g/kWh Didapatkonsumsibahanbakarspesifikuntukmotormenggunakanbahan bakar solar murni pada putaran motor 1000 rpm adalah 0,234 kg/kWh atau 234,18g/kWh.Untukhasilperhitungankonsumsibahanbakarspesifik motormenggunakanbahanbakarB50,B70danB100dapatdilihatpada tabel 4.7 49 Tabel 4.7 Perbandingan Nilai Konsumsi Bahan Bakar Spesifik NoRPMNilai SFC (g/kWh) SolarB50B70B100 11000234,184279,396370,033407,004 21500151,465195,490226,399232,877 3200091,968131,634173,7185,045 4.2.5Efisiensi termal Efisiensitermaladalahpanasyangdigunakanolehmotordarihasil pembakaran bahan bakar, dapat ditentukan dengan persamaan:

Dengan: th= efisiensi termal (%) P= daya (kW) fc= konsumsi bahan bakar (kg/h) LHV = nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg) berdasarkandatahasilperhitungandiatastentangdayadanlajukonsumsi bahan bakar per-jam motor.: 50 fc= 0,234 kg/h P= 1,306 kW LHV solar= 45300 kJ/kg x

= 12,58 kWh/kg Maka efisiensi termal dapat dihitung sebagai berikut:

= 33,9 % didapat efisiensi thermal pembakaran bahan bakar solar murni untuk kerja motordieselpadaputaran1000rpmsebesar33,9%.Untukhasil perhitunganefisiensithermalmenggunakanbahanbakarB50,B70dan B100 dapa dilihat pada tabel 4.8. Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Efisiensi Thermal NoRPMNilai

(%) SolarB50B70B100 1100033,9331,5224,8824,27 2150052,4645,0640,6742,43 3200086,4066,9153,0153,40 51 4.3Analisa 4.3.1Analisa Torsi Motor Berdasarkanhasilperhitungantorsipadapembahasansebelumnyauntuk setiap variabel bahan bakar, dapat dibuat grafik perbandingan torsi seperti berikut ini: Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Torsi Motor Dari gambar 4.2 terlihat bahwa nilai torsi motor menggunakan bahan bakar campuran berada diantara nilai torsi motor menggunakan bahan bakar solar dan biodiesel minyak goreng bekas (B100). Dari gambar diatas juga dapat dilihat bahwa nilai torsi motor menggunakan bahan bakar solar jauh lebih tinggi dibandingkan menggunakan bahan bakar biodiesel 0.005.0010.0015.0020.0025.001000 1500 2000TORSI (Nm) PUTARAN MOTOR (RPM) solar B50 B70 B10052 minyakgorengbekasuntuksetiapputaranmotor.Padaputaranrendah 1000 rpm, perbedaan nilai torsiyang dihasilkan antara penggunaan bahan bakarsolardanbiodieselminyakgorengbekasmencapai21,93%,pada kondisitercapainyatorsimaksimumyaitupadaputaran2000rpm, perbedaannilaitorsimencapai23,90%.Kenaikannilaitorsiseiring dengankenaikanputaranmotor.Nilaitorsitertinggiyangdihasilkan variabelcampuranbahanbakaryaitupadabahanbakarB50dengannilai torsi maksimum 18,72 Nm. 4.3.2Analisa Perbandingan Daya Motor Berdasarkanhasilperhitungandayamotoruntuksetiapvariabelbahan bakarpadapembahasansebelumnya,dapatdibuatgrafikperbandingan seperti berikut ini: 53 Gambar 4.3Grafik Perbandingan Daya Motor Darigambar4.3terlihatbahwanilaidayamotormenggunakanbahan bakarcampuranberadadiantaranilaidayamotormenggunakanbahan bakar solar dan biodiesel minyak goreng bekas (B100). Dari gambar diatas juga dapat dilihat bahwa nilai daya motor menggunakan bahan bakar solar jauhlebihtinggidibandingkanmenggunakanbahanbakarbiodiesel minyakgorengbekasuntuksetiapputaranmotor.Padaputaranrendah 1000 rpm, perbedaan nilai dayayang dihasilkan antara penggunaan bahan bakarsolardanbiodieselminyakgorengbekastidakjauhberbeda, persentaseperbandingannyamencapai21,97%.Akantetapiseiring dengan kenaikan putaran motor, persentase perbandingannya semakin jelas terlihat,yaitupadaputaranmotor2000rpmdengannilaiperbedaan mencapai 23,91 %. Nilai daya tertinggi yang dihasilkan variabel campuran bahanbakaryangpalingmendekatisolaryaitubahanbakarB50dengan 00.511.522.533.544.551000 1500 2000DAYA (kW) PUTARAN MOTOR (RPM) solar murni B50 B70 B10054 nilai daya maksimum 3,516 kW. Kenaikan dan penurunan nilai daya motor berbandinglurusdengankenaikandanpenurunannilaitorsimotor, semakintinggitorsimotor(T)makasemakintinggipuladayamotor(P), hal ini sesuai dengan persamaan berikut: Dimana : P: daya motor (kW) N: putaran motor (rev/sec) T: torsi motor (Nm) 4.3.3Analisa Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Berdasarkan hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik untuk setiap variabelbahanbakaryangterterapadatabel4.7,dapatdibuatgrafik perbandingan seperti berikut:

. . . . . . . .. . (4.7) 55 Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Darigambar4.4terlihatbahwanilaisfcuntuksetiapbahanbakarkian menurunseiringmeningkatnyaputaranmotor.Darigrafikterlihatbahwa nilaisfcmotormenggunakanbahanbakarcampuranberadadiantaranilai sfc motor menggunakan biodiesel minyak goreng bekas (B100) dan bahan bakarsolar.Darigrafikdiatasjugadapatdilihatbahwanilaisfcmotor menggunakanbahanbakarsolarjauhlebihrendahdibandingkan menggunakanbahanbakarbiodieselminyakgorengbekasuntuksetiap putaranmotor.Padaputaranrendah1000rpm,perbedaannilaisfcyang dihasilkanantarapenggunaanbiodieselminyakgorengbekasdanbahan bakarsolarcukupbesar,denganpersentasenyamencapai42,6%.Pada putaran2000rpm,perbedaannilaisfcmeningkatmenjadi50,29%.Dari grafikdiatasdapatkitalihatbahwapenggunaanbahanbakarbiodiesel minyakgorengbekasmasihtergolongboros,halinidapatdilihatpada 0501001502002503003504004501000 1500 2000SFC (kg/kWh) PUTARAN MOTOR (RPM) solar B50 B70 B10056 grafikbahwanilaikonsumsibahanbakarspesifikuntuksemuavariabel biodieselminyakgorengbekasmasihdiatassolarmurni,yangartinya lebihboros,halinidisebabkanolehviskositasdandensitasdaribiodiesel minyakjelantahyanglebihtinggidibandingsolarmurni.Viskositasyang tinggimengakibatkanpengabutanbahanbakarmenjaditidakmaksimal, begitujugadengandensitas,semakintinggidensitasbahanbakar(f) maka akan semakin tinggi juga konsumsi bahan bakar (fc), dimana selama waktu pengujian didapat besar volume bahan bakar yang terpakai (vf), hal ini sesuai dengan persamaan berikut: Dimana : fc= konsumsi bahan bakar perjam (kg/h) vf= volume bahan bakar perjam yang dipakai (L/h) f= densitas bahan bakar (kg/L) = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kWh) P= daya motor (kW)

9 fc = vf x f. . . . . . . . . .(4.8) 57 4.3.4Analisa Perbandingan Efisiensi Thermal Berdasarkanhasilperhitunganefisiensithermaluntuksetiapvariabel bahan bakaryang tertera pada tabel 4.8, dapat dibuat grafik perbandingan seperti berikut ini: Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Efisiensi Thermal. Darigrafikdapatdilihatbahwanilaiefisiensithermaluntuksetiapbahan bakar mengalami kenaikan seiring meningkatnya putaran motor. Dari grafik diatasjugadapatdilihatnilaiefisiensithermalbahanbakarbiodiesel minyakgorengbekasmasihjauhdarisolarmurniuntuksetiapkenaikan putaran motor. Persentase perbedaan nilai efisiensi thermal antara solar dan biodieselpadaputaranrendah1000rpmmencapai28,47%.Namunpada putaran2000rpmpersentaseperbedaannyameningkatmenjadi38,19%. Efisiensithermaltertinggidarivariabelcampuranbiodieseldansolaryaitu 01020304050607080901001000 1500 2000EFFISIENSI (%) PUTARAN MOTOR (RPM) solar B50 B70 B10058 padapencampuran50%solardan50%biodiesel(B50)dengannilai efisiensi tertinggi mencapai 66,91 % pada 2000 rpm. Berdasarkangrafik di atasdapatditarikkesimpulanbahwasemakinkecilpersentasekonsumsi bahanbakarmakaakansemakintingginilaiefisiensithermalnya,halini disebabkankarenasemakinrendahkonsumsibahanbakarartinyabahwa bahanbakaryangmasukkeruangbakarterbakardengansempurna.Dari berbagaivariabelcampuranbahanbakarsolardanbiodiesel,B50memiliki nilai efisiensi thermal paling mendekati nilai efisiensi solar karena konsumsi bahanbakarB50palingrendahdibandingkanvariabelcampuranB70dan biodiesel minyak goreng bekas murni (B100). BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Biodieselminyakgorengbekasdapatdiaplikasikansebagaibahanbakar alternatifmesindiesel,akantetapiperformamesindieselmenggunakan bahanbakarbiodieselminyakgorengbekasmasihdibawahperformamesin dieselmenggunakanbahanbakarsolar,denganrataratapersentase perbedaan mencapai 23,21 %. Hal ini dapat dilihat dari: 1.Torsimotordieseldenganmenggunakanbahanbakarbiodiesel minyakgorengbekaslebihrendahdibandingkandengan menggunakan bahan bakar solar murni. Dengan nilai persentase rata - rata penurunan mencapai 20,53 %. 2.Begitupunhalnyadengandayamesinmenggunakanbahanbakar biodieselminyakgorengbekas.Dikarenakantorsiyangdihasilkan lebihrendahdibandingkansolarmurni,makadayakeluaranmotor dieseldenganmenggunakanbahanbakarbiodieselminyakgoreng bekas pun lebihrendah,dengan nilai persentase rata-rata penurunan mencapai 20,24 %. 3.Konsumsibahanbakarmotordieseldenganbahanbakarbiodiesel minyakgorengbekaslebihbanyakdibandingkandengan 60 menggunakanbahanbakarsolar.Dengannilaipersentaserata-rata kenaikan mencapai 42,56 %. 4.Efisiensithermalmotordieselmenggunakanbahanbakarbiodiesel minyakgorengbekaslebihrendahjikadibandingkandengan menggunakan bahan bakar solar murni. Dengan nilai persentase rata - rata penurunan mencapai 28,59 %. 5.2Saran Pengujianemisigasbuangperludilakukangunamengetahuikadarpolutan yang dihasilkan oleh bahan bakar biodiesel minyak goreng bekas. DAFTAR PUSTAKA Aziz.Isalmi.UjiPerformanceMesinDieselMenggunakanBiodieselDari Minyak Goreng Bekas. UIN Syarif Hidayatullah. Jakarta AriefArmandRenaldi.2009.KajianStabilitasOksidasiBiodieselMinyak Jelantah-Solar dan Kinerja Mesin Diesel. FT-Universitas Indonesia. Ganesan. V. 2003. Internal Combustion Engine. New Delhi India: Tatra McGraw-Hill Publishing Co. Hanif. 2004. Uji Prestasi Motor Diesel Berbahan Bakar Biodiesel Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Havendri Adly. 2008. Kaji Eksperimental Perbandingan Prestasi dan Emisi Gas Buang Motor Diesel Menggunakan Bahan Bakar Campuran Solar Dengan Biodiesel CPO, Minyak Jarak dan MInyak Kelapa. FT- Andalas Irawan Agustinus Purna. 2007. Diktat Kuliah Mekanika Teknik. Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara: Jakarta John B. Heywood. Internal Combustion Engine Fundamentals. Massachusetts Institute of Technology. Pudjanarsa, Astu. 2008. Mesin Konversi Energi. Yogyakarta. C.V Andi Offset. Permana. Dian. Putra. Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Biodiesel M30 Dari Minyak Jelantah Dengan Katalis 0,25% NaOH Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel S-1110 LAMPIRAN 63 Tabel Hasil Perhitungan Bahan Bakar Solar NoPutaran (rpm) f.gesek (N) r pulley (m) T (Nm) P (kW) Vf (l/h) f (Kg/l) fc (Kg/h) sfc (g/kWh) lhv (kJ/kg)

(%) t (h) 11000252,7130,3040,162512,4841,3060,3600,850,306234,1844530033,930,25 21500332,8410,3040,162516,4422,5810,4600,850,391151,4654530052,460,25 32000446,8710,3040,162522,0754,6210,500,850,42591,9684530086,400,25 NoPutaran (rpm) f.gesek (N) r pulley (m) T (Nm) P (kW) Vf (L/h) f (Kg/l) fc (Kg/h) sfc (g/kWh) lhv (kJ/Kg)

(%) t (h) 11000228,0580,3040,162511,2661,1790,3800,8670,329279,39636916,4631,520,25 21500292,7780,3040,162514,4632,2700,5120,8670,443195,49036916,4645,060,25 32000379,0690,3040,162518,8783,9510,600,8670,520131,63436916,4666,910,25 Tabel Hasil Perhitungan Bahan Bakar B50 64 Tabel Hasil Perhitungan Bahan Bakar B70 Tabel Hasil Perhitungan Bahan Bakar B100 NoPutaran (rpm) f.gesek (N) r pulley (m) T (Nm) P (kW) Vf (L/h) f (Kg/l) fc (Kg/h) sfc (g/kWh) lhv (kJ/Kg)

(%) t (h) 11000203,4030,3040,162510,0481,0510,4440,87650,389370,03336761,2124,880,25 21500283,5310,3040,162514,0062,1990,5680,87650,497226,39936761,2140,670,25 32000456,1160,3040,162517,3553,6330,7200,87650,631173,736761,2153,010,25 NoPutaran (rpm) f.gesek (N) r pulley (m) T (Nm) P (kW) Vf (l/h) f (Kg/l) fc (Kg/h) sfc (g/kWh) lhv (kJ/Kg)

(%) t (h) 11000243,4670,3040,16259,7431,0190,4720,87940,415407,00436428,824,270,25 21500329,7590,3040,162513,8542,1750,5760,87940,506232,87736428,842,430,25 32000425,2970,3040,162516,7993,5160,7400,87940,650185,04536428,853,400,25 65 Foto Tabel Spesifikasi Biodiesel Minyak Goreng PT. BEE, Bogor