BAB IV HASIL DAN ANALISA

Transkripsi

1 BAB IV HASIL DAN ANALISA Penambahan gas hasil elektrolisa air pada motor bakar 4 langkah ini bertujuan untuk mengurangi penggunaan BBM sebagai bahan bakarnya. Pengaruh penambahan gas hasil elektrolisa air pada motor bakar 4 langkah ditinjau pada konsumsi bahan bakar minyak dan emisi gas buangnya. 4.1 Hasil pengujian konsumsi bahan bakar Percobaan pertama dilakukan pada motor bakar tanpa penambahan gas hasil elektrolisa air, hal untuk mengetahui seberapa besar laju konsumsi BBM yang dibutuhkan motor bakar dalam kondisi tanpa penambahan gas hasil elektrolisa air. Berikut adalah contoh perhitungan dan hasil dari percobaan yang dilakukan: Vbb = 10 ml = 0.01 L t = detik fc (L/h) = Vbb (L) X 3600 / t (s) = X 3600 / = L/h Pengambilan data konsumsi BBM tanpa penambahan gas elektrolisa air pada putaran 2500 rpm hanya dilakukan dengan pembebanan hingga 300 watt. Hal ini dikarenakan pada pembebanan 400 watt, motor bakar yang digunakan sudah tidak mampu beroperasi dengan stabil. Hasil pengujian konsumsi BBM tanpa penambahan gas elektrolisa air secara keseluruhan dapat dilihat pada Gbr Universitas Indonesia

2 34 Gbr 4.1 Laju konsumsi BBM tanpa penambahan gas elektrolisa air. Selanjutnya dilakukan percobaan pada motor bakar dengan dilakukan penambahan gas hasil elektrolisa air. Besarnya penambahan jumlah gas hasil elektrolisa air terhadap motor bakar adalah sebagai berikut: Tabel 4.1 Konsumsi gas elektrolisa air pada posisi injeksi setelah karburator. RPM Beban 0 watt watt watt watt watt watt Jumlah penambahan gas hasil elektrolisa air pada percobaan ini nilainya berubah-ubah. Hal ini dikarenakan proses elektrolisa air pada reaktor berlangsung tidak stabil. Selain dari pada itu sistem injeksi yang masih sederhana, dengan

3 35 memasukan gas hasil elektrolisa air langsung ke intake manifold, jumlah laju aliran gas hasil elektrolisa air tidak dapat dikendalikan dengan stabil. Jumlah BBM yang dikonsumsi motor bakar dengan penambahan gas hasil elektrolisa air yang diinjeksikan setelah karburator dapat kita lihat pada gambar berikut: Gbr 4.2 Laju konsumsi BBM dengan penambahan gas elektrolisa air. Dengan membandingkan hasil yang didapat antara jumlah konsumsi BBM pada motor bakar tanpa penambahan gas elektrolisa air dengan jumlah konsumsi BBM pada motor bakar yang diinjeksikan gas elektrolisa air, terlihat bahwa terdapat perubahan jumlah konsumsi BBM diantara keduanya.

4 36 Gbr 4.3 Grafik konsumsi BBM terhadap beban pada putaran 2500 rpm. Gbr 4.4 Grafik konsumsi BBM terhadap beban pada putaran 2750 rpm.

5 37 Gbr 4.5 Grafik konsumsi BBM terhadap beban pada putaran 3000 rpm. Gbr 4.6 Grafik konsumsi BBM terhadap beban pada putaran 3250 rpm.

6 38 Gbr 4.7 Grafik konsumsi BBM terhadap beban pada putaran 2500 rpm. Dari yang terlihat pada grafik-grafik diatas, secara keseluruhan percobaan yang dilakukan dengan menambahkan gas hasil elektrolisa air membutuhkan jumlah BBM lebih sedikit dibandingkan dengan percobaan yang dilakukan tanpa menambahkan gas hasil elektrolisa air, hal ini menunjukan adanya penghematan konsumsi BBM. Besarnya persentase penghematan konsumsi BBM pada percobaan yang dilakukan dengan menambah gas hasil elektrolisa air dapat kita lihat pada Gbr 4.8 berikut: 7,5% Gbr 4.8 Grafik persentase penghematan BBM.

7 39 Dengan melihat gambar 4.8, terlihat bahwa penghematan bahan bakar minyak yang maksimal terjadi pada rpm 3500 dengan beban 400 watt yaitu 7,5 %. Nilai persentase penghematan BBM pada motor bakar dengan penambahan gas hasil elektrolisa air dari motor bakar tanpa penambahan gas hasil elektrolisa air didapat dari perhitungan berikut: Contoh perhitungan pada putaran 3500 rpm dan pembebanan 400 watt. fc tanpa = L/h fc +gas = 0,528 L/h fc = fc tanpa fc +gas =0,571 0,528 = 0,043 L/h Maka persentase penghematan BBM adalah: % = ( fc /fc tanpa ) X 100 = (0,043 / 0,571) X 100 = 7,5 % Namun secara kesetimbangan energi, penghematan penggunaan bahan bakar minyak tidak diikuti dengan penghematan energi yang digunakan. Jumlah energi yang digunakan untuk menghasilkan gas elektrolisa air lebih besar dibandingkan dengan jumlah energi pada bahan bakar minyak yang berkurang, sehingga terjadi kerugian dalam hal penggunaan jumlah energi. Sebagai contoh pada putaran 2500 rpm dan beban 100 watt adalah sebagai berikut: Dik : t tanpa = 95,90 det. => t dengan = 96,03 det. => fc tanpa = 0,375 L/h fc dengan = 0,374 L/h W air = 0,38 g I = 6 A, E bensin = 38,4 MJ/L V = 12 volt E H2 = 121 MJ/kg

8 40 Perhitungan : E listrik = V x I x t = 12 x 6 x 3600 = Joule W H2 = ( W air / t dengan ) x (2/18) x 3600 = (0,38/96,03) x (2/18) x 3600 = 1,58 gram/h E H2 = ( /1000) x 1,58 = Joule fc = fc tanpa fc dengan = 0,375 0,374 = 0,001 L E bensin = x 0,001 = Joule η H2 = E H2 / E listrik = Joule / Joule = 0,73 η bensin = E bensin / E H2 = Joule / Joule = 0,18 η total = η H2 x η bensin = 0,73 x 0,18 = 0,13 = 13 % 4.2 Analisa emisi gas buang Gbr kadar CO pada pengujian dengan gas hasil elektrolisa air. Dari gambar 4.9 kadar CO yang terbaik terdapat pada pembebanan 400watt.

9 41 Gbr 4.10 kadar CO2 pada pengujian dengan gas hasil elektrolisa air. Gbr 4.11 kadar HC pada pengujian dengan gas hasil elektrolisa air. Kadar emisi gas buang yang dihasilkan dari motor bakar dengan menambahkan gas hasil elektrolisa air nilai kadar CO dan HC semakin turun dengan bertambahnya putaran mesin dan nilai beban yang berlaku. Sedangkan nilai CO2 semakin besar. Ini menunjukan bahwa pada motor bakar ini, semakin tinggi putaran

10 42 motor dan semakin besar beban yang diberlakukan maka semakin baik proses pembakaran yang terjadi pada ruang bakar. Kadar O2 dengan penambahan gas elektrolisa air O2 (vol) Putaran (rpm) beban 0 beban 100 beban 200 beban 300 beban 400 beban 500 Poly. (beban 0) Poly. (beban 100) Poly. (beban 200) Poly. (beban 300) Poly. (beban 500) Gbr 4.12 Kadar O2 pada pengujian dengan gas elektrolisa air. Bila dibandingkan dengan emisi gas buang yang tanpa menggunakan gas hasil elektrolisa, nilai gas buang pada pengujian dengan menambahakan gas hasil elektrolisa air nilai CO dan HC menjadi lebih rendah sedangkan CO2-nya meningkat. Hal ini menunjukan bahwa emisi gas buang yang dihasilkan oleh motor bakar dengan penambahan gas elektrolisa air menjadi lebih baik. Untuk kadar O2, jumlah yang dihasilkan, keseluruhanya berada dibawah 1 %vol. Jumlah ini masih berada dibawah batas standarnya yang sebesar 2 %. Namun nilai gas buang pada pengujian tanpa gas elektrolisa air pun semakin tinggi putaran mesin dan semakin besar beban, semakin rendah emisinya. Pada gambar 4.13, terlihat bahwa nilai CO pada motor bakar dengan menambahkan gas elektrolisa air, semakin tinggi putaran mesin, semakin rendah kadar CO nya, dan kadarnya masih lebih rendah dari pada kadar gas CO yang dihasilkan oleh motor bakar tanpa penambahan gas elektrolisa air. Besarnya penurunan kadar gas CO pada motor bakar dengan penambahan gas elektolisa air adalah sebesar 27,1 % pada putaran 3500 rpm dan beban 400 watt dengan nilai 6,5 %vol, sedangkan pada motor bakar tanpa gas elektrolisa air nilainya 8,9 %vol.

11 43 Gbr 4.13 Grafik perbandingan gas CO pada pembebanan 300 watt. Begitu pula dengan gas HC yang dihasilkan, trendline grafiknya tidak jauh berbeda dengan gas CO. Dimana kadar gas HC yang dihasilakan oleh motor bakar dengan penambahan gas elektrolisa air lebih rendah dari pada motor bakar tanpa penambahan gas elektrolisa air sehingga dapat kita sebut gas HC yang dihasilkanya lebih baik. Besarnya penurunan kadar gas HC pada motor bakar dengan penambahan gas elektrolisa air adalah sebesar 15,7 % pada putaran 2500 rpm dan beban 200W yang nilainya 564 ppmvol sedangkan pada motor bakar tanpa gas elektrolisa air nilainya 669 ppmvol. Kadar HC dengan beban 300 watt tanpa gas elektrolisa HC (ppm) Putaran motor (rpm) injeksi setelah karburator Poly. (tanpa gas elektrolisa) Poly. (injeksi setelah karburator) Gbr 4.14 Grafik perbandingan gas HC pada pembebanan 300 watt

12 44 Kadar gas CO2 pada motor bakar dengan maupun tanpa gas elektrolisa air cenderung meningkat dengan meningkatnya beban dan putaran motor. Namun pada motor bakar dengan gas elektrolisa air, kadar gas CO2 yang dihasilkan lebih tinggi dari motor bakar tanpa gas elektrolisa air. Hal ini menunjukan bahwa pada motor bakar dengan gas elektrolisa air, pembakaran yang terjadi di ruang bakar menjadi lebih sempurna. Besarnya peningkatan kadar gas CO2 pada motor bakar dengan gas elektrolisa air adalah sebesar 14,4 % pada putaran 3500 rpm dengan beban 400 watt yang nilainya 9.8 %vol, sedangkan pada motor bakar tanpa gas elektolisa air nilainya sebesar 8,5 %vol. Kadar CO2 dengan beban 300 watt CO2 (%vol) tanpa gas elektrolisa injeksi setelah karburator Poly. (tanpa gas elektrolisa) Poly. (injeksi setelah karburator) Putaran motor (rpm) Gbr 4.15 Grafik perbandingan gas CO2 pada pembebanan 200 watt. Kadar O2 dengan pada 500 watt O2 (%vol) Putaran (rpm) Tanpa gas elektrolisa air jeksi setelah karburator Poly. (jeksi setelah karburator) Poly. (Tanpa gas elektrolisa air) Gbr 4.16 Perbandingan kadar O2 pada beban 500 watt.

13 45 Kadar O 2 menandakan bahwa tingkat penggunakan udara (oksigen) dalam proses pembakaran, semakin rendah kadar O 2 semakin banyak udara yang dipergunakan untuk proses pembakaran yang berarti pembakaran yang terjadi semakin baik, namun sebaliknya jika kadar O 2 tinggi maka banyak udara masuk yang tidak dipergunakan pada proses pembakaran yang berarti reaksi pembakaran kurang sempurna dan akan menghasilkan CO (karbon monoksida) pada gas buang, yang seharusnya menjadi CO 2. Kadar O2 yang dihasilkan oleh motor bakar dengan penambahan gas elektrolisa air lebih rendah dibandingkan dengan motor bakar tanpa penambahan gas elektrolisa air. Hal ini menunjukan bahwa oksigen yang digunakan saat proses pembakaran pada motor bakar dengan penambahan gas elektrolisa air lebih banyak dapri pada motor bakar tanpa penambahan gas elektrolisa air. 4.3 Analisa perbandingan posisi injeksi (sebelum dan sesudah karburator) Perbandingan konsumsi bahan bakar Perbandingan konsumsi BBM rpm 3000 fc (L/h) Beban (watt) Tanpa gas elektrolisa injeksi setelah karburator injeksi sebelum karburator Poly. (Tanpa gas elektrolisa) Poly. (injeksi sebelum karburator) Poly. (injeksi setelah karburator) Gbr 4.17 Perbandingan konsumsi BBM pada putaran 3000 rpm. Pada gambar 4.17, grafik konsumsi BBM menunjukan bahwa penambahan gas elektrolisa air pada posisi setelah karburator terjadi penghematan BBM lebih

14 46 besar daripada penambahan gas elektrolisa air pada posisi sebelum karburator. Hal ini menunjukan bahwa posisi injeksi gas elektrolisa juga berpengaruh terhadap efektifitas injeksi gas elektrolisa air, sehingga dapat kita simpulkan bahwa penambahan gas elektrolisa dengan posisi injeksi setelah karburator lebih efektif daripada posisi injeksi sebelum karburator Perbandingan emisi gas buang Gbr 4.18 Perbandingan Kadar CO dengan beban 300 watt. Dari gambar 4.18 memperlihatkan perbandingan kadar gas CO antara motor bakar tanpa penambahan gas elektrolisa, pengujian dengan penambahan gas elektrolisa dengan posisi injeksi setelah dan sebelum karburator. Dimana grafik penurunan kadar CO pada kondisi injeksi setelah karburator lebih baik dibandingkan dengan dengan kondisi injeksi sebelum karburator. Dengan begitu berarti proses pembakaran yang terjadi pada motor bakar dengan menggunakan gas elektrolisa air dengan posisi injeksi setelah karburator lebih sempurna dibandingkan dengan motor bakar dengan penambahan gas elektrolisa air yang di injeksikan sebelum karburator. Besarnya perbedaan kadar gas CO yang dihasilkan oleh keduanya adalah 26,8 % pada putaran 3500 rpm dan beban 400 watt,, nilainya 6,5 %vol pada motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator dan 8,8 %vol pada motor bakar dengan posisi injekasi sebelum karburator.

15 47 Begitu pula pada emisi gas HC, apabila gas HC meningkat maka gas CO-nya pun meningkat dan sebaliknya. Seperti grafik kadar HC pada gambar 4.17, terlihat bahwa kadar HC pada motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator lebih kecil dibandingan dengan motor bakar dengan posisi injeksi sebelum karburator. Dengan kata lain, emisi gas HC pada motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator lebih baik hasilnya dibandingan dengan motor bakar dengan posisi injekasi sebelum karburator. Besarnya perbedaan kadar gas HC yang dihasilkan yaitu 23,9 % pada putaran 2750 rpm dengan beban 100 watt, nilainya 660 ppm pada motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator dan 867 pada motor bakar dengan posisi injekasi sebelum karburator. Kadar HC pada beban 300watt HC (ppm vol) tanpa gas elektrolisa injeksi setelah karbu injeksi sebelum karbu Poly. (tanpa gas elektrolisa) Poly. (injeksi setelah karbu) Poly. (injeksi sebelum karbu) Putaran (rpm) Gbr 4.19 Perbandingan Kadar HC dengan beban 300 watt. Grafik perbandingan kadar CO2 dapat dilihat pada gambar 4.20, dengan kadar CO2 yang tinggi menunjukan proses pembakaran di ruang bakar sempurna. Pada grafik tersebut kadar CO2 pada pengujian dengan menambahkan gas elektrolisa air dengan posisi injeksi setelah karburator lebih tinggi dibandingan dengan pengujian dengan gas elektrolisa satunya. Hal ini menunjukan bahwa proses pembakaran pada pengujian dengan menambahkan gas elektrolisa air dengan posisi injeksi setelah karburator lebih baik.

16 48 Gbr 4.20 Perbandingan Kadar CO2 dengan beban 200 watt. Dari keseluruhan kadar emisi gas buang yang dihasilkan pada pengujian dengan menambahkan gas hasil elektrolisa air, nilai CO, HC, dan CO2 pada motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator lebih baik daripada motor bakar dengan posisi injeksi sebelum karburator. Sehingga motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator lebih efektif menurunkan konsumsi BBM dan emisi gas buang dibandingkan dengan motor bakar dengan posisi injeksi sebelum karburator. Kadar O2 dengan beban 300 w att O2 (%vol) Putaran (rpm) Tanpa gas elektolisa air injeksi setelah karburator Injeksi sebelum karburator Poly. (Tanpa gas elektolisa air) Poly. (injeksi setelah karburator) Poly. (Injeksi sebelum karburator) Gbr 21. Perbandingan kadar O2 dengan beban 300 watt.

17 49 Pada putaran mesin rendah (2500 rpm), kadar O2 yang dihasilkan oleh motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator rendah dari pada motor bakar dengan posisi injeksi sebelun karburator. Namun pada putaran 3250 rpm hingga 3500 rpm, kadar O2 yang dihasikan oleh motor bakar dengan posisi injeksi setelah karburator lebih tinggi dari motor bakar dengan posisi injeksi sebelum karburator.