SKRIPSI PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR

Transkripsi

1 SKRIPSI PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin Disusun Oleh : NURUL ARIFIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015 i

2 LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR Diajukan Kepada : UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin Oleh : Nurul Arifin Diterima dan Disetujui Pada tanggal, 26 Oktober 2015 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Eko Hariyadi, MT Murjito, ST.,MT Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Ir. Daryono, MT ii

3 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) Psw. 127 Fax. (0341) Malang BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA ) Nama : Nurul Arifin Nomer Induk : No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 Tgl. ST. TA keluar : Judul TA :Pengaruh Catalytic coveter Berbahan Tembaga Kuningan Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor. MINGGU KEGIATAN Uraian Asistensi TTD Dosen Pembimbing I Cek penulisan dengan benar Dapat dilanjutkan pada BAB II literatur matrial Buat diagram perbandingan dan di lanjutkan BAB III Kerjakan proses pengambilan data Dapat dilanjutkan BAB V Hitung pengambilan data Lengkapi dengan gerafik Dapat diseminarkan Mengetahui Malang, 28 Oktober 2015 Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing I, Ir. Daryono, MT Ir. Eko Hariyadi, MT iii

4 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) Psw. 127 Fax. (0341) Malang BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA ) Nama : Nurul Arifin Nomer Induk : No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 Tgl. ST. TA keluar : Judul TA :Pengaruh Catalytic coveter Berbahan Tembaga Kuningan Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor NO Tgl Uraian Asistensi Konsultasi Rumusan masalah berkaitan dengan tujuan dan Perbaiki latar belakang Perbaiki penulisan pada BAB I dan lanjut BAB II Penulisan pada BAB II diruntutkan lebih detail Lanjut BAB III Lengkapi dengan prosedur analisa dalam bentuk paragraf ACC BAB IV dan V Persiapkan artikel ilmiah dan gerafik Hitung proses pengembilan data dan Dapat diseminarkan TTD Dosen Pembimbing II Mengetahui Malang, 28 Oktober 2015 Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing II Ir. Daryono, MT Murjito, ST.,MT iv

5 LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertandatangan dibawah ini : Nama : Nurul Arifin Nim : Tempat/Tanggal Lahir : Malang, 04 Oktober 1992 Jurusan Fakultas Instansi : TeknikMesin : Teknik : UniversitasMuhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul Pengaruh Catalytic Converter Berbahan Tembaga Kuningan Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Pada Kendaraan Bermotor yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi ( PLAGIASI ) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 27 Oktober 2015 Nurul Arifin v

6 PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR Nurul Arifin, Eko Hariyadi, Murjito Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) Fax. (0341) Malang ABSTRAK Kendaraan bermotor merupakan alat transportasi yang paling banyak digunakan pada saat ini, seiring dengan kemajuan industri otomotif dunia berpacu untuk menginovasi produk produk kendaraan yang mereka ciptakan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan performa emisi gas buang pada Catalytic Converter dengan katalis berbahan tembaga kuningan berbetuk plat berlubang untuk mengetahui putaran mesin terhadap keluaran emisi HC dan CO kendaraan bermotor. Pengukuran konsentrasi emisi gas buang pada saluran gas buang dilakukan pada kondisi standart dan kondisi pemasangan Catalytic Converter Tembaga Kuningan dengan menggunakan alat Gas Analyzer.Penelitian ini mengunakan tembaga kuningan berbentuk plat lingkaran belubang separuh dari lingkaran yang berjajar dengan jarak antar plat 1,5 cm pada kenalpot motor. Adapun dari hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil prosentase penurunan kadar emisi gas buang dengan Catalytic Converter dan terhadap pengujian emisi gas buang tanpa menggunakan Catalytic Converter. Setelah penggunaan katalis plat tembaga kuningan mampu menurunkan emisi gas HC sebesar 14,89 ppm dari prosentase emisi sebesar 85,10 ppm. Pada emisi gas CO juga demikian dapat turun sebesar 24,29 % volume dari prosentase emisi sebesar 73,45 % volume. Sedangkan pada emisi gas CO2-nya dapat turun sebesar 26,54 % volume dari prosentase emisi sebesar 73,45 % volume. Dan katalis berbahan stainless steel bentuk sarang laba laba ini dapat menurunkan kadar emisi O2 sebesar 36,49 % volume dari prosentase penurunan emisi sebesar 63,51 % volume. Banyak sedikitnya jumlah keping katalis dan rapat tidaknya sirip sirip katalis akan mempengaruhi prosentase penurunan emisi gas buang yang terjadi. Kata kunci : Catalityc Converter, Tembaga Kuningan, Emisi Gas Buang, Hidrocarbon, Carbon monoksida vi

7 THE EFFECTS OF CATALYC CONVERTER MADE OF COPPER BRASS PERFORATED PLATE SHAPED TOWARD THE EXHAUST EMISSIONS ON MOTOR VEHICLES Nurul Arifin, Eko Hariyadi, Murjito Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) Fax. (0341) Malang Abstract Nowadays, motor vehicles are the means of transportation mostly used along with the advance of global automotive industry race to innovate their created vehicle products. The purpose of this study is to get the performance of the exhaust emissions on Catalytic Converter with catalyst made of copper brass perforated plate shaped to determine the rotation of engine towards HC and CO emission outputs of motor vehicle. The measurement of concentration of exhaust emission on exhaust gas channel is conducted on standard condition and installation condition of Catalytic Converter Copper Brass using Gas Analyzer tool. This study uses a copper brass perforated circle plate shaped half of the circle which is lined with a distance between 1.5cm plates on the motorcycle exhaust. The result of this study is found that the use and testing of Catalytic Converter on exhaust emission is able to reduce the percentage of gas emission levels. After the trial, the use of copper brass catalyst is able to reduce the percentage of gas emission of HC from 85, 10 ppm to 14, 89 ppm. On the gas emission of CO as well, the percentage of emission is reduced from 73, 45 % volume to 24, 29 % volume while the percentage of CO2 gas emission is able to reduce from 73, 45 % volume to 26, 54 % volume. And for the catalyst which is made of stainless steel with cobweb shaped is able to reduce the percentage of O2 gas emission from 63, 51% volume to 36, 49% volume. The amount of catalyst pieces and the density of catalyst fins will influence the percentage of reduction in gas emission that occurs. Key terms: Catalytic Converter, Copper Brass, Exhaust Emissions, Hydrocarbon, Carbon Monoxides vii

8 KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syuku rkepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan judul PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BERMOTOR ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini.ungkapan terima ksi htersebut disampaikan kepada : 1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan. 2. Bapak Ir.Eko Hariyadi.MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 3. Bapak Murjito ST,.MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini. 4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM. 5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM. viii

9 6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung mau pun tidak langsung. 7. Teman teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2011 A, B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini. 8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semuannya. Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas.oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca. Malang, 28 Otober 2015 Nurul Arifin ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii BERITA ACARA... iii LEMBAR PERNYATAAN... v ABSTRAK... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Metode Penelitian Gambar Disaine Catalytic Converter... 8 II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Catalytic Converter Pengertian Catalytic Converter Cara Kerja Catalytic Converter x

11 2.1.3 Jenis-Jenis Catalytic Converter Katalis Monolith Energi Aktifasi dan Katalis Kecepatan Reaksi Uutuk Reaksi Katalis Homogen Substrac Ceramic Pellet Ceramic Honeycomb Metallic Homeycomb Matrial Katalis Logam Tembaga Kuningan Sefat-sifat Baja Tembaga Kuningan Bentuk Disain Katalis Model Lingkaran Perbandingan Udara Bahan Bakar (A/F) Atau AFR Reaksi Pembakaran Analisa Gas Buang Standarisasi Emisi Internasional Karbon Monoksida ( CO) Hidrokarbon (HC) BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Merencanakan Dan Merancang Catlytic Converter Perhitungan Dimensi xi

12 3.1.2 Desaine Chasing Catalytic Converter Alat Dan Bahan Untuk Pembuatan Katalis Pembuatan Katalis Pelaksanaan Pengujian Persiapan Pengujian Prosedur Pengujian Variabel Pengujian Prosedur Pengambilan Data Analisa Data Tempat penelitian Sekema Pengujian BAB IV ANALISA DATA 4.1 Data Hasil Pengujian Data Pengujian Gas Buang Tanpa Catalytic Converter Pembahasan Dan Perhitungan Data Hasil Pengujian Analisa Emisi Gas Buang Hidrocarbon ( HC ) Analisa Emisi Gas Buang Carbon Monoksida ( CO ) Analisa Emisi Gas Buang Carbon Dioksida ( CO2 ) Analisa Emisi Gas Buang Oksigen ( O2 ) Analisa Visual Terhadap Katalis Proses Pengujian Analisa Kadar Penurunan Emisi Gas Buang Pada Katalis BAB V KESIMPULAN DAN SARAN xii

13 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR TABEL No Judul Halaman 1 Pengaruh A/F Pada Daya Bahan Bakar Dan Emisi 2 Standarisasi Emisi Internasional 3 Data Pengujian Tanpa Menggunakan Catalytic Converter 4 Data Pengujian Dengan Menggunakan Catalytic Converter 5 Data Hasil Pengujian dengan Catalytic Converter 6 Emisi Gas Buang tanpa Catalytic Converter Tembaga Kuningan 7 Emisi Gas Buang dengan Catalytic Converter Tembaga Kuningan xiv

15 DAFTAR GAMBAR No Judul Halaman 1 Gambar Disain Catalytic Converter 8 2 Tempat Ctalytic Converter Pada Kendaraan Bermotor 11 3 Tempat Keberadaan Catalytic Converter Pada Kendaraan 12 Bermotor 4 Single Bed Oksidasi 12 5 Sing Bed Three Way 14 6 Catalytic Converter Ceramic Pellet 19 7 Catalytic Converter Ceramic Honeycomb 20 8 Catalytic Converter Metallic Honeycomb 21 9 Chasing Catalytic Converter Proses Pembentukan Plat Proses Pengeboran Hasil Pembentukan Plat Katalis Yang Sudah Jadi Dan Siap Untuk Di Uji Gas Analyzer Star Gas Pengujian Tanpa Menggunakan Catalytic Converter Pengujian Dengan Menggunakan Catalytic Converter SkemaPengujian Grafik Hubungan Antara Emisi Gas HC Dengan Variabe 40 Putaran 19 Grafik hubungan antara Emisi Gas CO dengan Variable Putaran Grafik hubungan Emisi Gas CO2 dengan variable putaran Grafik hubungan antara Emisi Gas O2 dengan Variable putaran Tampak katalis setelah proses pengujian Tampak Atas katalis setelah proses pengujian Gerafik Hubungan Antara Proses Emisi Terhadap Penurunan 53 Emisi xv