PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DAN BIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201 PDF

Preview

Summary

PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DAN BIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201 (Skripsi) Oleh YUDA HELMI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2018 ABSTRAK PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DAN BIOETANOL T...

Description

PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DAN BIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201

(Skripsi)

Oleh YUDA HELMI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2018

ABSTRAK PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DAN BIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201

Oleh Yuda Helmi

Menurut Badan Pusat Statistik, pada tahun 2016 jumlah kendaraan bermotor di Indonesia sebesar 128.503.267 unit, meningkat 5,86% dari tahun 2015. Meningkatnya jumlah kendaraan ini berakibat ke semakin tingginya konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia, menurut BPH Migas pada tahun 2016 konsumsi bahan bakar minyak jenis umum di Indonesia sebesar 48.655.005.967 liter atau terjadi peningkatan sebesar 9,45% dari tahun 2015. Oleh sebab itu, perlu dilakukannya upaya penghematan pemakaian bahan bakar. Salah satu upayanya adalah dengan memanfaatkan penggunaan bioetanol sebagai campuran bahan bakar pertalite.

Karena bioetanol memiliki nilai oktan yang tinggi dan kandungan oksigen yang banyak sehingga diharapkan proses pembakaran semakin optimal dan prestasi mesin yang dihasilkan semakin baik. Pada penelitian ini bahan bakar yang digunakan yaitu pertalite (E0), campuran pertalite dan bioetanol dengan variasi volume 5% (E5), 10% (E10) dan 15% (E15). Bahan bakar tersebut diuji

ii

menggunakan mesin bensin 4-langkah 1 silinder TecQuipment TD201 yang terkopel dengan dinamometer tipe water brake dengan variasi putaran mesin 1500 rpm, 2000 rpm, 2500 rpm dan 3000 rpm. Pada pengujian emisi gas buang, dilakukan pada putaran mesin 2500 rpm dengan bukaan katup beban dinamometer 0,5 putaran.

Berdasarkan hasil pengujian, penggunaan bioetanol sebagai campuran bahan bakar pertalite terbukti mampu meningkatkan prestasi mesin dan mereduksi emisi gas buang. Hal ini dapat terjadi karena adanya peningkatan nilai oktan dan efisiensi termal pada campuran bahan bakar pertalite dan bioetanol sehingga proses pembakaran pada ruang bakar lebih sempurna. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa, peningkatan torsi dan daya engkol terbaik didapatkan saat menggunakan bahan bakar campuran pertalite dan bioetanol 15% (E15) pada putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup beban dinamometer 1 putaran, yaitu sebesar 9,52% dan 10,4%. Penurunan konsumsi bahan bakar spesifik engkol terbaik pada saat menggunakan bahan bakar campuran pertalite dan bioetanol 15% (E15) pada putaran mesin 2500 rpm dan bukaan katup beban dinamometer 0,5 putaran, yaitu sebesar 12,99%. Pada pengujian emisi gas buang, penurunan kadar CO dan HC terbaik diperoleh pada saat menggunakan bahan bakar campuran pertalite dan bioetanol 15% (E15), yaitu sebesar 48,46%, dan 47,71%. Kata kunci : Bioetanol, pertalite, prestasi mesin, emisi gas buang

PENGARUH VARIASI CAMPURAN BAHAN BAKAR PERTALITE DAN BIOETANOL TERHADAP PRESTASI MESIN DAN EMISI GAS BUANG MESIN BENSIN 4-LANGKAH TECQUIPMENT TD201

Oleh YUDA HELMI

Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2018

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan didesa Sarwodadi kecamatan Belitang III kabupaten OKU Timur provinsi Sumatera Selatan pada tanggal 07 Februari 1996. Penulis merupakan anak ketiga dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Helmi dan Ibu Hayani. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN 2 Sidowaluyo, Belitang Mulya OKU Timur pada tahun 2007, pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 1 Belitang Madang Raya OKU Timur diselesaikan pada tahun 2010, dan pendidikan menengah atas di SMK YPPB Belitang OKU Timur program studi Teknik Mesin diselesaikan pada tahun 2013. Penulis melanjutkan pendidikan di Universitas Lampung jurusan Teknik Mesin pada tahun 2013 melalui jalur seleksi bersama masuk perguruan tinggi negeri (SBMPTN).

Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai organisasi kemahasiswaan, diantaranya Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) menjabat sebagai Kepala Divisi Advokasi periode 2015/2016 dan Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknik (BEM-FT) menjabat sebagai Kepala Dinas Internal dan Advokasi periode 2016/2017. Pada tahun 2016, penulis telah melaksanakan kerja praktek (KP) di PT. Bukit Asam (Persero) Tbk Bandar Lampung. Penulis juga telah melaksanakan Kuliah Kerja Nyata Tematik (KKN-Tematik) pada tahun 2017

viii

sebagai koordinator mahasiswa di desa Banjar Agung Mataram kecamatan Seputih Mataram kabupaten Lampung Tengah provinsi Lampung. Pada tahun 2017, penulis melakukan penelitian di bidang Konversi Energi dengan judul “Pengaruh Variasi Campuran Bahan Bakar Pertalite Dan Bioetanol Terhadap Prestasi Mesin Dan Emisi Gas Buang Mesin Bensin 4-Langkah TecQuipment TD201”, dibawah bimbingan Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc., dan Bapak Dr. Moh. Badaruddin, S.T., M.T.

Motto

“Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih, Maha Penyayang”

“Hanya kepada Engkaulah kami menyembah dan hanya kepada Engkaulah kami mohon pertolongan”

Persembahan

Segala Puji Bagi Allah SWT, Tuhan Semesta Alam. Sholawat Serta Salam Selalu Tercurah Kepada Nabi Muhammad SAW.

Kupersembahkan karyaku ini sebagai tanda cinta & kasih sayang kepada: Mamak & Papa, serta saudara-saudariku yang telah memberikan cinta, kasih sayang, dukungan, semangat dan do’a kepadaku. Para pendidik, yang telah memberikan ilmu dengan penuh rasa sayang dan kesabaran, semoga menjadi amal jariyah yang terus mengalir. Almamater Universitas Lampung.

SANWACANA

Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Sholawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Nabi Muhammad SAW yang telah membawa perubahan luar biasa, menjadi uswatun khasanah di muka bumi ini.

Skripsi yang berjudul “Pengaruh Variasi Campuran Bahan Bakar Pertalite dan Bioetanol Terhadap Prestasi Mesin Dan Emisi Gas Buang Mesin Bensin 4Langkah TecQuipment TD201” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada Fakultas Teknik, Universitas Lampung. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak.

Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih

kepada : 1.

Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Teknik Universitas Lampung beserta staff dan jajarannya yang telah memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

2.

Bapak Ahmad Suudi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung yang telah memberikan kemudahan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

xii

3.

Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan tugas akhir kepada penulis serta bersedia meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan serta, memberikan perhatian sehingga penulis dapat menyusun laporan skripsi ini menjadi lebih baik dan dapat menyelesaikan studi S1.

4.

Bapak Dr. Moh. Badaruddin, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing II yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing, memberikan masukan guna membangun laporan skripsi ini menjadi lebih baik lagi.

5.

Bapak Agus Sugiri, S.T., M.Eng., selaku Dosen Pembahas yang telah memberikan masukan dan saran-saran membangun agar penulisan laporan ini menjadi lebih baik lagi.

6.

Kedua orang tuaku tercinta, Papa (Helmi) dan Mamak (Hayani) atas perhatian, cinta dan kasih sayang yang telah diberikan serta doa yang tak ada hentinya dilantunkan untuk kesuksesan penulis.

7.

Kak Dedi, Yuk Reni dan Yuk Iin terima kasih atas bantuan, serta dukungan motivasi yang tak henti-hentinya diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi S1.

8.

Bapak dan Ibu dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan kepada penulis sehingga penulis mampu menyelesaikan program studi S1.

9.

Cindy Puri Andini yang selalu memberi semangat, motivasi, saran dan selalu bersedia meluangkan waktu untuk membantu dan berdiskusi selama penulis menyelesaikan program studi S1.

xiii

10. Sahabat-sahabatku sekelik ikam Fachri Surya Nugraha, S.T, Adi Suprianto, S.T, Nurcahya Nugraha, S.T, Rahmad Satria Wijaya, S.T, Rizki Rian Toni, S.T, Tri bandrio, S.T yang banyak memberikan motivasi dan dorongan. 11. Teman-teman keluarga besar Teknik Mesin Angkatan 2013 yang selalu menjadi rumah bagi penulis dan telah menemani selama masa-masa indah perkuliahan. 12. Kakak-kakak dan adik-adik tingkat Teknik Mesin Universitas Lampung serta teman-teman BEM-FT Universitas Lampung periode 2016/2017 terimakasih atas kebersamaan dan do’anya. 13. Almamater Universitas Lampung tercinta. 14. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan, oleh karena itu penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya atas kekurangan dan kekhilafan tersebut. Dengan segala kerendahan hati penulis menerima saran, pendapat serta kritik yang membangun untuk kebaikan bersama. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun bagi semua yang membacanya. Semoga Allah SWT membalas amal baik yang telah membantu dalam penulisan skripsi ini.

Bandar Lampung, 27 Februari 2018 Penulis,

Yuda Helmi NPM 1315021070

DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK .............................................................................................................. i LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ iv LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................v LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. vi RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vii MOTTO ................................................................................................................ ix PERSEMBAHAN...................................................................................................x SANWACANA ..................................................................................................... xi DAFTAR ISI....................................................................................................... xiv DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii DAFTAR GAMBAR........................................................................................ xviii DAFTAR NOTASI............................................................................................ xxii I.

PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ............................................................................1 B. Tujuan Penelitian .......................................................................................6 C. Batasan Masalah ........................................................................................6 D. Sistematika Penulisan ................................................................................7

xv

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Motor Bakar Torak ....................................................................................9 1.

Motor Bensin (Otto)..........................................................................10

2.

Motor Diesel .....................................................................................15

B. Bahan Bakar Hidrokarbon .......................................................................15 1.

Bahan Bakar Bensin..........................................................................16

2.

Bioetanol ...........................................................................................18

C. Proses Pembakaran ..................................................................................20 D. Emisi Gas Buang......................................................................................22 1.

Hidrokarbon (HC).............................................................................22

2.

Karbon Monoksida (CO) ..................................................................23

3.

Nitrogen Oksida (NOX).....................................................................23

4.

Karbon Dioksida (CO2) ....................................................................23

E. Penelitian Terdahulu ................................................................................24 F. Parameter Prestasi Mesin .........................................................................29 1.

Torsi dan Daya..................................................................................29

2.

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ......................................................30

III. METODOLOGI PENELITIAN A. Alat dan Bahan Penelitian........................................................................31 1.

Alat Penelitian...................................................................................31

2.

Bahan Penelitian ...............................................................................35

B. Persiapan Penelitian .................................................................................38 1.

Persiapan Bahan................................................................................38

2.

Pengkondisian Alat ...........................................................................39

xvi

C. Prosedur Pengujian ..................................................................................40 1.

Prosedur Pengujian Prestasi Mesin...................................................40

2.

Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ..............................................44

3.

Prosedur Penggantian Bahan Bakar..................................................45

D. Waktu dan Lokasi Penelitian ...................................................................46 E. Analisis Data............................................................................................47 F. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin ...................................48 G. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang...............................49 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi........................................51 B. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Daya Engkol ...........................66 C. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Engkol (BSFC) .........................................................................................80 D. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Emisi Gas Buang ....................95 1. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Kadar Karbon Monoksida (CO) Gas Buang Yang Dihasilkan......................................................96 2. Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Kadar Hidro Karbon (HC) Gas Buang Yang Dihasilkan ...............................................................98 V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan .................................................................................................100 B. Saran .......................................................................................................102 DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................103 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

1.

Spesifikasi Bahan Bakar Jenis Bensin 90 (Pertalite) ......................................17

2.

Komposisi Campuran Pertalite dan Bioetanol Tiap 1 Liter ............................39

3.

Format Data Hasil Pengujian Prestasi Mesin..................................................43

4.

Debit Air Rata-rata Bukaan Katup Beban Dinamometer................................44

5.

Format Data Hasil Pengujian Emisi Gas Buang .............................................45

6.

Waktu Pelaksanaan Penelitian ........................................................................47

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

1.

Langkah Hisap ................................................................................................11

2.

Langkah Kompresi..........................................................................................12

3.

Langkah Ekspansi ...........................................................................................12

4.

Langkah Buang ...............................................................................................13

5.

Diagram P-V Siklus Otto Motor Bensin 4 Langkah .......................................14

6.

Mesin Bensin Kohler ......................................................................................32

7.

Unit Instrumen VDAS ....................................................................................33

8.

Software TecQuipment VDAS........................................................................34

9.

Gelas Ukur ......................................................................................................34

10. Exhaust Gas Analizer Stargas 898..................................................................35 11. Pertalite ...........................................................................................................36 12. Bioetanol Absolut Kadar 99,39% ...................................................................36 13. Campuran Pertalite dan Bioetanol 5% ............................................................37 14. Campuran Pertalite dan Bioetanol 10% ..........................................................37 15. Campuran Pertalite dan Bioetanol 15% ..........................................................38 16. Diagram Alir Prosedur Pengujian Prestasi Mesin...........................................48 17. Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ......................................49

xix

18. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin 1500 rpm .................................................................................51 19. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin 1500 rpm .........................................................................................................53 20. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin 2000 rpm .................................................................................55 21. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin 2000 rpm .........................................................................................................56 22. Grafik Pengaruh Bukaan Katup Beban Dinamometer Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin 2500 rpm .................................................................................58 23. Grafik Pengaruh Variasi Bahan Bakar Terhadap Torsi Pada Putaran Mesin 2500 rpm .................................................................................