Studi Eksperimen Pengaruh Campuran Bahan Bakar Premium Dengan Bioetanol Nira Siwalan Terhadap Performa Motor 4 Langkah

Transkripsi

1 Studi Eksperimen Pengaruh Campuran Bahan Bakar Premium Dengan Bioetanol Nira Siwalan Terhadap Performa Motor 4 Langkah Sarjono * ) Febrian Eka Adi Putra** ) * ) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin STTR Cepu ** ) Mahasiswa S1 Jurusan Teknik Mesin STTR Cepu Jl. Kampus Ronggolawe Blok B No. 1. Mentul Cepu smk_mh_pangle@yahoo.co.id sarjono58@yahoo.co.id Abstrak Penelitian Pengaruh campuran bahan bakar premium dengan bioetanol Nira siwalan Terhadap Performance kendaraan motor 4 Tak dilatar belakangi dengan menipisnyabahan bakar fosil yang semakin hari semakin berkurang maka diperlukan suatu bahan bakar baru yang dapat diperbarukan dengan cepat dan juga ramah lingkungan yaitu berupa bioethanol. Bioethanol adalah alkohol yang diproduksi dari tumbuhan dengan menggunakan mikroorganisme melalui proses fermentasi. Ada 3 kelompok bahan penghasil bioetanol yaitu nira bergula, pati, dan bahan serat. Bioethanol memiliki angka oktan 117 atau lebih tinggi dibanding bensin yang hanya 87-88, sehingga campuran premium dengan bioetanol secara langsung akan meningkatkan angka oktan. Pada penelitian ini variasi campuran bahan bakar biopremium yang dipakai yaitu BE5,BE,BE15,BE2,BE25,BE3. Untuk melaksanakan pengujian performance kendaraan motor ber 4 langkah 1 silinder volume langkah 156,7 cc merk Honda megapro 29, dengan campuran bahan biopremium tersebut berada di mototech Jogya dengan menggunakan dynamometer atau dynotest kemudian range putaran yang diambil yaitu antara 45- Rpm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa campuran biopremium BE25 pada putaran 7 daya dan torsinya maksimal sedangkan penggunaan bahan bakarnya (Sfc) paling irit (rendah). Kata kunci : bioetanol, Nira siwalan,daya, torsi, SFC. 1. Pendahuluan Suatu saat bahan bakar fosil yang ditambang dari perut bumi akan habis mengingat bahwa bahan bakar yang tidak dapat diperbarui (unrenewable). Minyak bumi merupakan salah satu bahan bakar fosil, dimana suplai sudah semakin berkurang. Hal ini yang membuktikan bahwa cadangan minyak bumi semakin menipis. Penggunaan bahan bakar fosil juga telah menimbulkan dampak negatif pada lingkungan. Salah satu sumber penyumbang karbondioksida adalah pembakaran bahan bakar fosil. Penggunaan bahan bakar fosil mulai meningkat pesat sejak revolusi industri pada abad ke-18. Pada saat itu, batu bara menjadi sumber energi dominan untuk kemudian digantikan oleh minyak bumi pada pertengahan abad ke-19. Sumber utama penghasil emisi karbondioksida secara global ada 2 macam. Pertama, pembangkit listrik bertenaga batu bara. Kedua, pembakaran kendaraan bermotor. Emisi gas rumah kaca harus dikurangi, jadi harus dibangun sistem industri dan transportasi yang tidak bergantung pada bahan bakar fosil yaitu minyak bumi dan batubara. Maka untuk mengatasi hal ini diperlukan sumber energi alternatif yang dapat mengurangi penggunaan bahan bakar fosil sekaligus dapat mengurangi emisi karbondioksida. Salah satu sumber energi yang dapat mengurangi penggunaan bahan bakar fosil adalah bahan bakar nabati yaitu bioetanol. Bioetanol adalah alkohol yang diproduksi dari tumbuh-tumbuhan dengan menggunakan mikroorganisme melalui proses fermentasi. Pengenalan energi alternatif ini juga merupakan upaya untuk mengurangi penggunaan bahan bakar minyak di Indonesia. Bioetanol merupakan bentuk sumber energi alternatif yang menarik untuk dikembangkan karena kelimpahanya di Indonesia dan sifatnya yang dapat diperbarui. Ada 3 kelompok bahan penghasil bioetanol yaitu nira bergula, pati, dan bahan serat. Semua bahan baku bioethanol itu mudah didapatkan dan dikembangkan diindonesia yang memiliki lahan luas dan subur. Di Indonesia saat ini, penggunaan etanol sudah meluas. Selain digunakan sebagai campuran premium, etanol juga digunakan dalam dunia industri sebagai pelarut (solven) dan juga sebagai bahan baku kimia yang lain seperti pembuatan etil asetat Tinjauan Pustaka 2.1. Kajian Pustaka Agustinus Eka.P dan Amran Halim; (24) dalam penelitian Pembuatan Bioethanol Dari Nira Siwalan Secara Fermentasi Fase Cair Menggunakan Fermipan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui yield maksimum, waktu optimum dan persen starter optimum fermentasi nira siwalan menjadi ethanol dengan skala laboratorium. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah yield yang diperoleh adalah 48,6 % pada hari ke-4 dengan persen starter 15 %. Yield yang diperoleh belum memenuhi persyaratan hasil SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 1

2 ethanol yang baik sebagai alternatif bahan bakar. Oleh karena itu, untuk mendapatkan bioethanol yang sesuai standar, disarankan untuk melakukan prosedur penyimpanan bahan baku dengan baik, jangan biarkan nira siwalan terbuka bebas sehingga terkontaminasi mikroba lain. Yolanda j. lewerissa; (agustus 211), dalam penelitiannya Pengaruh campuran bahan bakar bensin dan etanol terhadap prestasi bensin, Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui prestasi pada campuran bahan bakar bensin dan etanol yang dihasilkan oleh enduro XL. untuk mengetahui prestasi maka dilakukan perhitungan daya efektif, pemakaian bahan bakar, pemakaian bahan bakar spesifik, laju aliran massa sebenarnya, laju aliran massa teoritis, perbandingan udara bahan bakar, efisiensi volumetrik, efisiensi termal. dan juga penelitian dilakukan pada kondisi lima variasi putaran dengan beban konstan serta bahan bakar yang digunakan hanya satu jenis yaitu premium (bensin) dengan etanol %, 5%, %, 15% dan 2%. Dari hasil pengujian bahwa rata-rata daya untuk bahan bakar campuran lebih besar dari premium murni, adanya kenaikan pemakaian bahan bakar seiring dengan meningkatnya putaran karena angka oktan campuran bahan bakar bensin dan etanol lebih besar dibandingkan dengan bensin murni sehingga mudah terbakar, semakin tinggi campuran bahan bakar maka semakin rendah perbandingan udara dengan bahan bahan bakar maka pembakaran yang terjadi kurang sempurna masuk kedalam ruang bakar, efisiensi thermal yang dihasilkan bahan bakar campuran rata-rata lebih rendah dari premium murni kecuali pada campuran 5 %. Untuk itu prestasi yang menggunakan bahan bakar campuran lebih tinggi dari prestasi yang menggunakan bahan bakar premium.konsumsi bahan bakar untuk bahan bakar campuran lebih besar dibandingkan bahan bakar premium murni. Ridho Daniel Sihaloho; (29), dalam penelitian Uji eksperimental perbandingan unjuk kerja motor bakar berbahan premium dengan campuran premium + bioetanol (GASOHOL BE-5 dan BE-), Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan nilai kalor, unjuk kerja, emisi gas buang pembakaran bahan bakar premium dengan nilai kalor, unjuk kerja, emisi gas buang pembakaran bahan bakar campuran premium + bioetanol (GASOHOL BE-5 dan BE-). Dari hasil uji menyimpulkan bahwa bahan bakar gasohol E-5 dan BE- menghasilkan nilai kalor lebih tinggi namun daya dan torsi lebih rendah tetapi emisi gas buang yang lebih baik daripada premium. Dimana kadar CO, CO 2 dan UHC yang dihasilkan oleh berbahan bakar gasohol BE- 5 dan BE- rendah serta kadar sisa O 2 tinggi Landasan Teori Motor Bakar Torak Motor bakar Torak merupakan pembakaran dalam atau Internal Combustion Engine (ICE) dimana pada saat sekarang ini masih banyak digunakan untuk berbagai keperluan terutama dibidang transportasi. Perananya dibidang transportasi sangat besar, karena hampir semua kendaraan terutama yang beroperasi didarat menggunakan motor bakar torak sebagai penggeraknya. Motor bakar torak sendiri terbagi menjadi dua jenis utama, yaitu motor bensin dan motor diesel. Perbedaan yang utama terletak pada sistem penyalaanya, bahan bakar pada motor bakar otto dinyalakan oleh loncatan api listrik diantara kedua elektroda busi, karena itu motor otto dinamakan juga spark Ignition engines. Didalam motor diesel, yang biasa juga disebut Compresion Ignition Engines. Didalam motor diesel, yang biasa juga disebut Compresion Ignition Engines, terjadi proses penyalaan sendiri, yaitu karena bahan bakar disemprotkan kedalam silinder berisi udara yang bertemperatur dan bertekanan tinggi (arismunandar, W.,1988, penggerak mula motor bakar) Motor bakar torak 4 langkah Dr. N.A.Otto (1876), berhasil membuat motor bakar dengan siklus kerja 4 langkah yang pertama. Proses pembakaran dalam motor bakar torak tidak terjadi secara terus-menerus, tetapi terjadi secara periodik. Dimana sebelum terjadi proses pembakaran berikutnya terlebih dahulu gas hasil pembakaran harus dibuang, baru kemudian silinder diisi lagi dengan campuran bahan bakar dan udara segar ( pada motor Otto). Gambar 1. Siklus motor 4 langkah Sumber : PT. Toyota- Astra motor,1995, new step 1 training manual Langkah yang terjadi : (1) Langkah hisap (Intake) Terjadi pada saat gerakan piston (torak) dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB) akan menghasilkan tekanan yang sangat rendah di dalam ruang silinder sehingga campuran bahan bakar udara akan masuk mengisi silinder melalui katup masuk yang terbuka saat langkah SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 2

3 isap sampai torak meninggalkan TMB, sementara katup buang dalam keadaan tertutup, (2) Langkah Kompresi (Compression), Terjadi pada saat gerkan torak dari titik mati bawah (TMB) ketitik mati atas (TMA) setelah langkah hisap, dimana katup isap tertutup dan katup buang tertutup (pada saat torak hampir mencapai titik mati atas (TMA) campuran bahan bakar dan udara segar itu dibakar), (3) Langkah kerja (power, Terjadi pada gerakan torak dari titik mati atas (TMA) ketitik mati bawah (TMB) setelah kompresi dan pembakaran, dimana katup hisap dan katup buang juga tertutup, dan (4) Langkah buang (Exhaust), Terjadi pada gerakan torak dari titik mati bawah (TMB) ketitik mati atas (TMA) setelah langkah kerja dimana katup hisap tertutup dan katup buang terbuka. Langkah berikutnya kembali keproses langakah hisap sehingga terjadilah siklus secara berulang. Pada motor bakar torak gerakan bolakbalik torak digunakan untuk memutar poros engkol sehingga gerakanya menjadi gerakan rotasi, dari gerakan torak diatas maka terlihat bahwa satu siklus terjaddi dua kali putaran poros dan gerakan torak selama satu siklus adalah: TMA-TMB-TMA- TMB-TMA karena dalam satu siklus terjadi gerakan 4 langkah maka motor ini disebut motor 4 langkah. Pada siklus otto dapat digambarkan dengan sebuah grafik P-V yang menggambarkan Proses terjadinya langkah pemasukan bahan bakar, kompresi, usaha atau tenaga, dan langkah buang gas hasil pembakaran. Siklus otto sangat ideal untuk dengan kecepatan tinggi, dapat dilihat bahwa pada saat langkah kompresi volume (V) tetap konstan tetapi tekananya (P) naik. Bentuknya pada diagram P-V ditunjukan pada gambar berikut: Gambar 2. Diagram P-V dan T-S Otto ideal pada siklus Berikut ini sifat ideal yang dipergunakan dan keterangan mengenai proses siklusnya yaitu : 1. Proses 1 adalah langkah hisap tekanan konstan yaitu campuran bahan bakar dan udara yang di hisap kedalam silinder. 2. Proses 1 2 adalah langkah kompresi adiabatic reversibel yaitu campuran bahan bakar dan udara dikompresikan. 3. Proses 2 3 adalah proses pembakaran volume konstan, campuran udara dan bahan bakar dinyalakan dengan bunga api. 4. Proses 3 4 adalah langkah ekspansi adiabatic reversibel, kerja yang ditimbulkan gas panas yang berekspansi. 5. Proses 4 1 adalah proses pembuangan panas pada volume konstan, panas dibuang melewati dinding ruang bakar. 6. Proses 1 adalah proses pembuangan kalor, katup buang terbuka maka gas sisa pembakaran terbuang keluar menuju ke knalpot. Proses lengkap pada siklus diatas memerlukan empat langkah dari torak, dua kali putaran poros engkol. Selama proses kompresi dan ekspansi tidak terjadi pertukaran panas, oleh karena itu selisih panas yang masuk dengan panas yang keluar merupakan usaha yang dihasilkan tiap siklus Bahan Bakar Bahan bakar Premium Ditinjau dari sudut teknis dan ekonomis, bahan bakar diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar dapat terus meneruskan proses pembakaran tersebut dengan sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor. Bahan bakar dibakar dengan tujuan untuk memperoleh kalor tersebut, untuk digunakan baik secara langsung maupun tak langsung. NO Karakteri stik Satu an Hasil uji sampel Pool taxi gamya Premiu m Batasan spesifikasi Metode Uji Min Maks. ASTM 1 Bilangan Oktan angka oktana RON D 2699 riset (RON) 2 Angka oktana kpa D Tekanan uap % m/m D Berat jenis Kg/m D1298 pada 15 C 5 Destilasi D 86 % vol. penguapan C % vol. penguapan C %vol. penguapan C Titik didih akhir C residu % Vol Induction periode menit Kandungan timbal g/l Nil Nil -.13 AAS 8 Washed gum Mg/ ml D Korosi bilah No. tembaga ASTM 1b 1b Kelas 1 D13 Uji doctor Neg Neg Negative IP 3 11 Sulfur mercaptan % wt UOP Penampilan visual Jernih dan terang Jernih dan terang Visual 13 Warna Kuning Kuning Kuning 14 Kandungan pewarna g/ l gravimetri 15 Bau Dapat dipasarkan Sumber : Spesifikasi BBM Jenis Bensin 88 sesuai dengan SK Dirjen Migas No K/24/DJM/26 tanggal 17 Maret 26 Premium atau bensin adalah salah satu produk dari hasil penyulingan minyak bumi. Rumus kimia bensin C 8 H 18, ikatan Hydrocarbon SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 3

4 pada bahan bakar akan hanya bereaksi dengan oksigen pada saat proses pembakaran sempurna, dan menghasilkan air (H 2 O) serta karbondioksida (CO 2 ) sedangkan nitrogen akan keluar sebagai N 2. Premium mempunyai kalor pembakaran dengan: nilai kalor atas = 21898,24 BTU/lb, dan nilai kalor bawah = 25 BTU/lb dengan nilai oktan 88 sesuai dengan Peraturan Direktur Jenderal Minyak Dan Gas Bumi Nomor: 18K/72/DDJM/199 tanggal 2 April 199. Penggunaannya pada kendaraan bermotor, bensin (gasoline) harus memiliki sifat-sifat fisika dan kimia tertentu agar proses penyaluran bahan bakar dari tangki ke karburator ataupun injektor akan berjalan dengan baik. Selain itu bensin juga harus bisa membentuk campuran yang homogen dengan udara sehingga dapat terbakar dengan sempurna dan dapat menghasilkan energi yang dibutuhkan Ethanol Salah satu bahan bakar yang dapat digunakan untuk menggantikan bensin adalah etanol.etanol sering juga disebut etil alkhohol rumus kimianya adalah C 2 H 5 OH, bersifat cair pada temperature kamar. Etanol dapat dibuat dari proses pemasakan, fermentasi dan distilasi, beberapa jenis tanaman seperti nira siwalan, aren, tebu, singkong atau tanaman lain yang kandungan karbohidratnya tinggi, bahkan dalam penelitian ternyata etanol juga dapat dibuat dari selulosa atau limbah hasil pertanian (biomassa). Sehingga etanol memiliki potensi cukup cerah sebagai pengganti bensin (utami handayani, sri.pemanfaatan bioethanol sebagai bahan bakar pengganti bensin, fakultas teknik universitas diponegoro, 29, Semarang). Etanol adalah bahan bakar beroktan tinggi dan dapat menggantikan timbal sebagai peningkat nilai oktan dalam bensin. Mencampur etanol dengan bensin akan mengoksigenasi campuran bahan bakar sehingga dapat terbakar lebih sempurna dan mengurangi emisi gas buang (seperti karbondioksida / CO). Archibald Scott Couper (1858), menerbitkan rumus bangun etanol. Dengan demikian etanol adalah salah satu senyawa kimia pertama kali ditemukan rumus bangunya.etanol sering ditulis dengan rumus C 2 H 5 OH atau rumus empiris C 2 H 6 O atau rumus bangunya CH 3 -CH 2 - OH. Etanol merupakan bagian dari kelompok metil (CH 3 -) yangterangkai pada kelompok metilen (- CH 2 -)dan terangkai dengan kelompok hidroksil(- OH). Secara umum rumus bangun dari etanol adalah C 2 H 5 OH Gambar 3. Rumus bangun Etanol Penggunaan etanol sebagai tambahan bahan bakar bensin mempunyai kelebihan: (1) Alkohol dapat menyerap kelembaban dalam tangki bahan bakar, (2) Penambahan alkohol sebesar % dapat meningkatkan nilai oktan sebesar ±3 poin, (3) Alkohol dapat membersihkan sistem bahan bakar, (4) Alkohol dapat mengurangi emisi CO karena mengandung unsur oksigen; sedangkan kelemahannya adalah: (1) Penggunaan alkohol dapat menyumbat saringan bahan bakar oleh kotoran akibat sifat membersihkan pada saluran bahan bakar dan pompa bahan bakar, (2) Alkohol meningkatkan volatility bahan bakar sebersar,5 psi dapat menyebabkan masalah saat berkendara pada cuaca panas, dan (3) Alkohol dapat menyerap air lalu terpisah dari bensin, terutama saat temperatur rendah. Alkohol dan air yang terpisah dan mengendap didasar tangki bahan bakar menyebabkan sulit dihidupkan selama cuaca dingin. Alkohol tidak mudah menguap pada temperatur rendah (Halderman & Linder, 26:85-86). Pada umumnya ethanol mempunyai angka oktan 7-9, density,79 kg/l, A/F rasio 9, LHV sebesar 26.9 kcal/kg, panas untuk penguapan sebesar 84 kj/kg dan autoignation temperatur 423 C. Oleh sebab itu kemampuan ethanol untuk diuapkan (volatility) menjadi lebih rendah dan energi yang dihasilkan bahan bakar ini lebih rendah dibandingkan dengan premium akan tetapi dengan angka oktannya yang lebih tinggi dari premium dapat digunakan untuk kompresi rasio engine yang lebih tinggi. Ethanol tidak berwarna dan tidak berasa tapi memiliki bau yang khas. Bahan ini dapat memabukkan jika diminum. Karena sifatnya yang tidak beracun bahan ini banyak dipakai sebagai pelarut dalam dunia farmasi dan industri makanan dan minuman Pembuatan Bioetanol Pembuatan bioetanol dari nira siwalan meliputi beberapa tahap. Tahap (1) Fermentasi, Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) fungsi dari ragi adalah untuk mencerna gula dan menghasilkan etanol dan karbondioksida. Reaksi Kimianya adalah: C 6 H 12 O 6 2CH 3 CH 2 OH + 2CO 2, Tahap (2) Distilasi, distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat di didihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 4

5 Bahan bakar Biopremium (Campuran Premium dengan Etanol ) Bahan bakar biopremium atau sebagian masyarakat menyebutnya dengan bioethanol adalah campuran antara bahan bakar premium (bensin) dengan bahan bakar ethanol.pencampuran antara premium dan etanol sangat bervariasi, tergantung prosentase yang diinginkan. Biopremium E5 adalah campuran premium 95% dan 5% etanol, biopremium E adalah campuran premium 9% dan % etanol, biopremium E15 adalah campuran premium 85% dan 15% etanol pada bahan bakar biopremium E akan didapatkan hasil pencampuran antara bahan bakar premium dan etanol dengan perbandingan % dan 9 %. Dengan begitu angka oktan yang dihasilkan menjadi (% x 118) + ( 9% x 88)= 92, nilai oktan tersebut hampir sama besarnya dengan nilai oktan yang dimiliki oleh pertamax ( diakses tanggal agustus 212, jam 2:25:21) Nilai Oktan Nilai oktan adalah indikator dari bahan bakar untuk pembakaran bensin, yang menunjukan seberapa kuat bahan bakar tersebut tidak terbakar dengan sendirinya. Hal ini sangat penting untuk sistem pembakaran pada bensinyang memanfaatkan pembakaran terkontrol yang menuntut terjadinya pembakaran dimulai dari satu titik, yaitu ujung busi. Apabila bahan bakar tersebut terbakar dengan sendirinya dengan api pembakaran yang berasal dari busi belum sampai dititik tersebut, maka akan terjadi fenomena knocking, yang mengakibatkan turunnya efisiensi terpakainya energi hasil pembakaran dan menimbulkan getaran atau sentakan yang kuat pada bagian dengan tidak terkontrol ( 212/8//nilai-octan.html, diakses tanggal agustus 212, jam 19:25:45). Bilangan oktan bioetanol lebih tinggi daripada bensin. Nilai oktan bensin Cuma 87-88, etanol 118 ( diakses tanggal 7 agustus 212,jam :34:55). Bila kedua bahan bakar itu bercampur, akan meningkatkan nilai oktan. Makin tinggi bilangan oktan, bahan bakar akan makin tahan untuk tidak terbakar sendiri sehingga akan menghasilakan kestabilan proses pembakaran untuk memperoleh daya yang lebih stabil, sehingga akan mengurangi terjadinya knocking pada motor bensin Reaksi Kimia Pembakaran Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antaraoksigen dan bahan bakar yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor. Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan bakar mengalami oksidasi perlahan-lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi akan dipakai untuk menaikan suhu bahan bakar secara pelan-pelan sampai mencapai suhu nyala. Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua konstituen yang dapat terbakar didalam bahan bakar membentuk gas CO, uap air (H 2 O), dan gas SO, sehingga tidak ada bahan bakar yang tersisa. Dalam proses pembakaran, elemenelemen utama dalam bahan bakar yang mudah terbakar, hidrogen dan sulfur, tergabung secara kimia dengan oksigen dari udara dan kemudian menghasilkan gabungan (produk) dan panas. Pembakaran ini merupakan oksidasi yang cepat dari bahan bakar untuk menghasilkan panas dengan jumlah yang besar. Reaksi kimia pembakaran campuran bahan bakar premium + Etanol dengan udara menghasilkan Gas karbondioksida CO 2 dan uap air H 2 O. C 8 H 18 + C 5 H 5 OH + (O 2 + 3,76 N 2 ) CO 2 + H 2 O + (3,76) N Parameter Unjuk Kerja Motor Bakar Torsi Torsi adalah ukuran kemampuan suatu motor untuk memberikan gaya tangensial yang berguna untuk menghasilkan kerja. Torsi biasanya dilambangkan dengan T yang mempunyai satuan Lb.ft (british) atau N.m.(SI). Torsi diukur dengan water brake dinamometer, yaitu melihat beban yang ditunjukkan dari timbangan kemudian dikalikan dengan lengan. Adapun rumusannya adalah sebagai berikut: Torsi Torsi (T) = F.L (N.m) = m.g.l keterangan: = Torsi (Nm) = Gaya pada dynamometer (N) = panjang lengan dynamometer (m) = percepatan gravitasi (m/s)² = massa yang terukur dalamdynamometer (Kg) (Sumber : Subroto, 29,skripsi pengaruh penggunaan koil racing terhadap unjuk kerja pada motor bensin) Daya Daya adalah kerja yang dihasilkan persatuan waktu ( Arismunandar, W.,1988, motor bakar torak). Merupakan ukuran kemampuan suatu motor untuk menghasilkan kerja berguna per satuan waktu yang dinyatakan dalam kilowatt (kw) dan dirumuskan sebagai berikut: = (... ) SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 5

6 Keterangan: = Daya motor (kw) = Putaran = Torsi (Nm) (Sumber : Subroto, 29,skripsi pengaruh penggunaan koil racing terhadap unjuk kerja pada motor bensin) Konsumsi bahan bakar spesifik Konsumsi bahan bakar spesifik adalah merupakan parameter yang biasa digunakan pada motor pembakaran dalam untuk mengambarkan pemakain bahan bakar. Spesific fuel consumption didefinisikan sebagai perbandingan antara laju aliran masa bahan bakar terhadap daya yang dihasilkan (out put). Dapat pula dikatakan bahwa specific fuel consumption (SFC) menyatakan seberapa efisien bahan bakar yang disuplai ke untuk dijadikan daya out put. Satuan dalam sistem internasional (SI) adalah kg/kw.hr. Pemakaian konsumsi bahan bakar spesfik dapat dirumuskan dengan: Gambar 4. Hasil campuran premium dan Etanol (Biopremium) Alat Penelitian Satu unit sepeda motor tipe 4 langkah HondaMega-Pro tahun 29. = =. ñbb(kg/h) Keterangan: = Konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kw.hr) = Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan (kg/h) = Daya (kw) b = Volume buret yang dipakai dalam pengujian (cc) t = Waktu yang diperlukan untuk mengosongkan buret (s) ñ bb = Massa jenis bahan bakar (kg/liter) 3. Metodologi Penelitian Penelitian dan pengujian dilakukan di Mototech Jogja dengan menggunakan dynamometer atau dynotest. Penelitian ini dibantu oleh instruktur dari Mototech Jogja yang menguasai pengoperasian alat yang sesuai SOP (Standart Operation Prosedure) Bahan dan Peralatan Penelitian Bahan Penelitian Bahan Bakar Biopremium dengan komposisi: (1) BE 5 (Campuran premium 95% + 5% bioethanol nira siwalan), (2) BE (Campuran premium 9% + % bioethanol nira siwalan), (3) BE 15 (Campuran premium 85% + 15% bioethanol nira siwalan), (4) BE 2 (Campuran premium 8% + 2% bioethanol nira siwalan), (5) BE 25 (Campuran premium 75% + 25% bioethanol nira siwalan), dan (6) BE 3 (Campuran premium 7% + 3% bioethanol nira siwalan) Gambar 5. Sepeda Motor untuk Penelitian Merk Honda Megapro : Tipe : 4 langkah SOHC pendinginan udara Susunan silinder : Satu silinder, sudut kemiringan 15º Diameter x langkah : 63,5 x 49,5 mm Volume langkah : 156,7 cc Perbandingan kompresi : 9, : 1 Busi : Busi X24EP-U9 (DENSO) Minyak pelumas Top 1 oli sintetis : Starter : Pedal kick starter dan starter elektrik Panjang x lebar x 2.34 x 781 x 1.65 mm tinggi : Jarak sumbu roda : mm Berat kosong : 117 kg Kapasitas tangki 13,2 liter ( cadangan 2,5 bahan bakar : liter) Kapasitas minyak.9 liter pada pergantian pelumas : periodik Gigi transmisi : 5 kecepatan, bertautan tetap Pola pengoperan gigi 1-N : Batere : 12 V 5 Ah Sistem pengapian : CDI, jenis DC SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 6

7 Stopwatch Stopwatch merupakan alat untuk mengukur waktu berapa lama konsumsi bahan bakar setiap 5 ml Alat Penelitian 1 unit alat uji dynotest Gambar 6. Alat Distilasi Gambar 7. Aalat Uji Dynotest Gambar 9. Stopwatch Burret. Burret merupakan sebuah peralatan gelas laboratorium berbentuk silinder yang memiliki garis ukur dan katup pada bagian bawahnya, alat ini digunakan untuk mengukur jumlah bahan bakar yang akan dibakar di dalam silinder ruang bakar. Spesifikasi Dynotest yang digunakan sebagai alat penelitian adalah sebagai berikut : Merk : Sportdyno V3.3 Seri model : SD 325 Dimensi (p x l x t): 21 x x 8 mm Berat : 4 kg Wheelbase : mm Daya maksimum : 2 Hp (147 kw) Kecepatan maksimum: 3 km/h Beban maksimum: 45 kg Diameter roller : 3 mm Berat roller : 19 kg Panjang roller : 2 mm Roller inertia : 1,446 kg m² Standart dynamometer: ISO 1585 Tachometer alat untuk mengukur putaran Gambar. Burret volume 25ml Thermometer Thermometer merupakan salah satu alat ukur untuk mengetahui suhu objek (ruang bakar, knalpot/muffler, dan ruangan). Gambar 8. Tachometer Gambar 11. Thermometer Digital SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 7

8 Obeng Obeng min dipakait untuk membuka lubang saluran pembuangan bahan bakar pada samping karburator Gambar 12. Obeng Min 3.3 Proses pembuatan bioethanol nira siwalan 1. Menyiapkan Bahan baku nira siwalan 2 liter. 2. Nira siwalan difermentasi dengan ragi selama 45 hari. 3. Hasil fermentasi nira siwalan kemudian didistilasi dengan alat distilator dengan temperature suhu 78º C etanol menguap sempurna. 4. Hasil distilasi berupa etanol. 5. Hasil etanol nira siwalan diuji di Lab. Pusdiklat Migas Cepu 3.4 Skema penelitian Gambar 13. Skema Alat Pengujian Adapun langkah-langkah skema pengujian sesuai dengan gambar 13. adalah sebagai berikut: 1. Pengecekan ruangan dynamometer dan perlengkapan lain dalam keadaan siap. 2. Pastikan leg shield kiri, kanan dan leg shield tengah pada kendaraan sudah dalam keadaan terlepas agar kendaraan dapat terikat dengan baik pada rangka dynamometer. 3. Pasangkan kabel pengukur putaran pada kabel tegangan busi yang terpasang pada motor. 4. Pastikan putaran ban belakang tepat diatas alat pengukur atau roller yang terdapat pada dynamometer. 5. Apabila kendaraan sudah dalam keadaan siap. Hidupkan kendaraan dan buka gas secara teratur atau stasioner, untuk memastikan motor dalam keadaan stabil pada saat gigi transmisi di masukkan. 6. Apabila kendaraan sudah layak untuk pengambilan data, maka pengemudi berada diatas kendaraan tersebut dan mengikuti panduan yang diberikan oleh instruktur mekanik dynamometer. Apabila sudah ada kata siap dari instruktur, maka pengemudi mengoperasikan kendaraan tersebut sesuai dengan pedoman yang telah diberikan sebelumnya yaitu menghidupkan motor dan memasukkan gigi transmisi sampai 4 percepatan. Buka Throttle pada putaran 4 Rpm keadaan harus stabil pada Rpm 4, kemudian digas secara spontan sampai mencapai. Rpm kemudian gas diturunkan kembali. Pengoperasian tersebut dilakukan berulang-ulang sampai mendapatkan hasil rata-rata dalam penelitian pengaruh penggunaan panjang header pipe dari masing-masing pengujian tersebut diambil hasil rata-rata untuk mendapatkan hasil yang terbaik. 7. Dalam pengambilan data konsumsi bahan bakar dilakukan dengan mengunakan burret atau gelas ukur dan pengambilan waktu dengan mengunakan stopwatch. 8. Instruktur dan pengoperasi kendaraan di atas dynamometer saling ketergantungan dan bekerja sama dengan baik agar mendapatkan data yang benar-benar valid. 4. Data dan Pembahasan Pada gambar 14. menunjukan bahwa penggunaan biopremium (BE5) terlihat bahwa putaran rendah dayanya rendah, seiring bertambahnya putaran semakin tinggi pula daya yang dihasilkan tetapi keadaan tersebut kebalikan dengan torsi yang dihasilkan dimana torsi tinggi terjadi pada putaran rendah dan akan menurun seiring bertambahnya putaran. Pada pengaruh campuran 5% bioethanol nira siwalan daya tertinggi yang dihasilkan sebesar 11,7 HP pada putaran 6.5 dan 8.25, sedangkan torsi tertinggi yang dihasilkan dari daya tersebut sebesar 12,1 N.m pada putaran Daya (HP) dan Torsi (N.m) RPM Daya Torsi Gambar 14. Pengaruh putaran terhadap Daya, dan Torsi biopremium (BE5) SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 8

9 Tabel 1. Hasil Pengujian Sfc Biopremium E5 Volume Burret Massa Sfc Putaran (cc) Jenis Bio mf kg/ Daya Waktu premium (kg/h) kw (kw) (detik) (kg/liter) hr 45 4,92 21,57,746,56, ,95 2,61,746,57, ,2 17,15,746,74,7 7 9,33 14,97,746,87,5 8 8,3 14,21,746,9,8 9 7,64 14,,746,95,125 6,9 13,17,746 1,1,147 Tabel 3. Hasil Pengujian Sfc Biopremium E15 Volume Burret Massa Putaran Sfc (cc) Jenis Bio mf kg/k Daya Waktu premium (kg/h) W hr (kw) (detik) (kg/liter) 45 4,77 23,67,751,57, ,24 22,4,751,6,96 6 7,49 19,23,751,7,93 7 9,26 15,69,751,86,92 8 9,26 15,47,751,87,94 9 8,67 15,11,751,89,3 8,23 14,69,751,92,111 8 Daya kw dan SFC kg/kw.hr Daya SFC 8 Daya kw dan SFC kg/kw.hr DAYA SFC Gambar 15. Pengaruh putaran terhadap daya dan SFC pada BE5 Pada gambar 15. Di atas menunjukkan bahwa pada putaran 7 s/d 8, SFC terendah 1,5 terjadi pada saat putaran 7 dengan daya sebesar 9,33 kw. Tabel 2. Hasil Pengujian Sfc Biopremium E Volume Burret Massa Putaran Sfc (cc) Jenis Bio mf kg/k Daya Waktu premium (kg/h) W hr (kw) (detik) (kg/liter) 45 6,6 24,,748,55, ,9 23,27,748,57,4 6 9,9 19,87,748,67, ,6 17,7,748,78, ,3 16,58,748,81,91 9,4 15,47,748,87,97 9,4 14,52,748,92,113 Daya kw dan SFC kg/kw.hr 5 DAYA SFC Gambar 16. Pengaruh putaran terhadap daya dan SFC pada BE Gambar 17. Pengaruh putaran terhadap daya dan SFC pada BE15 Tabel 4. Hasil Pengujian Sfc Biopremium E2 Volume Burret Massa Putaran Sfc (cc) Jenis Bio mf kg/k Daya Waktu premium (kg/h) W hr (kw) (detik) (kg/liter) 45 4,92 24,15,753,57, ,95 23,71,753,61,2 6 7,2 18,27,753,74,2 7 9,33 15,52,753,87,93 8 9,33 15,4,753,9,96 9 9,11 14,48,753,93,2 8,3 14,31,753,94,113 Daya kw dan SFC kg/kw.hr 5 DAYA SFC Gambar 18. Pengaruh putaran terhadap daya dan SFC pada BE2 SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213 9

10 Tabel 5. Hasil Pengujian Sfc Biopremium E25 Putaran Volume Burret (cc) Daya (kw) Waktu (detik) Massa Jenis Bioprem ium (kg/liter) mf (kg/h) Sfc kg/k W hr 45 6,17 22,7,755,61,99 5 8,1 16,21,755,83,4 6 9,7 14,5,755,96,99 7 9,55 14,1,755,97,1 8 9,11 13,81,755,98,7 9 8,8 12,33,755 1,2,136 9,4 14,52,748,92, Daya kw dan SFC kg/kw.hr 5 Gambar 19. Pengaruh putaran terhadap daya dan SFC pada BE25 Tabel 6. Hasil Pengujian Sfc Biopremium E3 Putar an mesi n Volume Burret (cc) Daya (kw) Waktu (detik) Massa Jenis Bioprem ium (kg/liter) mf (kg/h) Sfc kg/k W hr 45 5,14 18,57,757,73, ,32 17,84,757,73,12 6 7,79 14,24,757,95, ,48 12,68,757 1,7, ,55 12,51,757 1,8, ,18 12,3,757 1,,12 8,1 12,67,757 1,7, Daya kw dan kg/kw.hr 5 DAYA SFC Gambar 2. Pengaruh putaran terhadap daya dan SFC pada BE25 Tabel 7. Pengaruh perbandingan Daya, dan Torsi, terhadap SFC variasi campuran Biopremium (BE5, BE, BE15, BE2, BE25, BE3). Performa Biopremium BE 5 BE BE 15 BE 2 BE 25 BE 3 Daya (HP) 11,7 12,5 12,6 13,4 13,4 13,3 Torsi (N.m) 12,1 11,7 12, ,3 13,2 14 Daya (HP) dan Torsi (N.m) BE 5 BE BIOPREMIUM BE 15 BE 2 BE 25 BE 3 Daya maksimal Torsi maksimal Gambar 21. Grafik Hubungan Daya dan Torsi terhadap penggunaan Biopremium Pada gambar 21. Terlihat bahwa pengaruh campuran bahan bakar biopremium E25 menghasilkan daya dan torsi yang maksimal sehingga mampu memberikan performa yang terbaik jika dibandingkan dengan penggunaan campuran bahan bakar biopremium lainnya. 5. Kesimpulan Bedasarkan data dan analisa tentang Studi Eksperimen Pengaruh campuran bahan bakar premium dengan bioetanol Nira siwalan Terhadap Performance kendaraan motor 4 langkah dapat disimpulkan bahwa: 1. Hasil bioethanol dari nira siwalan di ujikan dilaboratorium pusdiklat migas cepu menghasilkan data-data nilai RON sebesar 115, Density,789 kg/liter dan boiling point 78⁰C. Sehingga dapat dijadikan sebagai bahan aditif untuk campuran bahan bakar premium. 2. Pengaruh Pengunaan bahan bakar campuran premium dengan bioethanol dari nira siwalan menghasilkan performa daya maksimal dan torsi maksimal pada komposisi campuran bahan bakar premium 75% dengan bioethanol nira siwalan 25% (BE25), komposisi campuran bahan bakar ini mampu menghasilkan daya dan torsi maksimala sebesar 13,4 HP dan 13,3 N.m. 3. Pengaruh konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) yang irit dengan daya dan torsi yang dihasilkan tinggi, akan didapatkan bila motor SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni 213

11 dioperasikan pada putaran dikisaran Saran Penelitian berikutnya dapat dilakukan dengan penggunaan etanol dari Nira siwalan dengan variasi waktu fermentasi. 7. Daftar Pustaka Agustinus Eka P dan Amran Halim, 24, Pembuatan Bioethanol Dari Nira Siwalan Secara Fermentasi Fese Cair Menggunakan Fermipan, Jurusan Teknik Kimia, Fak. Teknik, Universitas Diponegoro. Devanta Bayu Prasetyo dan Fajar Patriayudha, 29, Pemakaian gasohol sebagai bahan bakar pada Kendaraan bermotor, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Ir. Sujono. Buku handout teknik pembakaran bahan bakar. Ridho Daniel Sihaloho; 29, Uji eksperimental perbandingan unjuk kerja motor bakar berbahan premium dengan campuran premium-bioetanol (GASOHOL BE-5 dan BE-), Jurusan teknik, Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara. Spesifikasi BBM Jenis Bensin 88 sesuai dengan SK Dirjen Migas No K/24/DJM/26 tanggal 17 Maret 26. Sri Utami Handayani., 29, Pemanfaatan Bio Ethanol Sebagai Bahan Bakar Pengganti Bensin, Program Diploma III Teknik Mesin.Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Yolanda J. Lewerissa, 21, Pengaruh Campuran Bahan Bakar Bensin Dan Etanol terhadap Prestasi Mesin Bensin, Dosen Jurusan Mesin, Politeknik Katolik Saint Paul Sorong. SimetriS Nomor : 16, Tahun 11, Januari - Juni