PENGARUH JENIS ALIRAN SILENCER MUFFLER KNALPOT TERHADAP TINGKAT KEBISINGAN DAN EMISI GAS BUANG PADA KENDERAAN RODA EMPAT KAPASITAS 1600 CC

Transkripsi

1 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No.2 PENGARUH JENIS ALIRAN SILENCER MUFFLER KNALPOT TERHADAP TINGKAT KEBISINGAN DAN EMISI GAS BUANG PADA KENDERAAN RODA EMPAT KAPASITAS 1600 CC Kristian Tarigan*, Amin Suhadi** SMK Immanuel Medan, Sumatera Utara* Magister Teknik Mesin, Program Pascasarjana, Universitas Pancasila** Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh aliran silencer muffler knalpot terhadap emisi gas buang dan kebisingan dengan memvariasikan jenis aliran dan putaran mesin. Penelitian dilakukan di Bengkel Resmi Auto 2000 Medan, dengan menggunakan kenderaan roda empat 1600 CC bahan bakar bensin melalui tingkat putaran 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm dan 5000 rpm dengan media yang diuji mulai dari K0 (tanpa knalpot) dan jenis aliran silencer muffler knalpot K1, K2, K3, K4 dan K5, diuji kebisingannya dengan menggunakan alat ukur Sound Level Meter dan emisi gas buang dengan menggunakan alat ukur Automotive Emission Analyzer. Data ditabulasi dan dilanjutkan analisis menggunakan analisis of varians. Hasil penelitian menyimpulkan bahwa jenis aliran silencer muffler knalpot dan variasi putaran mesin berpengaruh terhadap penurunan emisi gas buang dan kebisingan (db), semakin panjang aliran silencer muffler knalpot maka semakin besar pengaruh terhadap emisi gas buang dan kebisingan (db). knalpot berpengaruh 3 % terhadap emisi gas buang CO (%), 6 % terhadap emisi gas buang HC (ppm) dan 27 % terhadap kebisingan. I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sistem buang adalah saluran untuk membuang sisa gas hasil pembakaran yang sangat panas dari dalam silinder ke atmosfer. Knalpot merupakan media pembuangan gas buang, dimana pipa pembuangan diharapkan mampu membawa semua sisa gas hasil pembakaran dari ruang bakar kelingkungan, gas buang keluar dari ruang pembakaran melalui sebuah pipa menuju exhaust manifold, catalytic converter, dan muffle. Muffler/knalpot adalah sistem pembuangan yang juga berfungsi untuk meredam kebisingan, baik itu sepeda motor, mobil maupun kenderaan lainnya. Sistem pembuangan dirancang sedemikian rupa diharapkan mampu meredam kebisingan yang begitu keras yang dikeluarkan oleh kenderaan bermotor. Kebisingan di luar ambang batas dapat menggangu kesehatan dan konsentrasi manusia sehingga menurunkan kinerja dan tingka produktifitas manusia, selain itu merusak telinga dan bisa menaikkan tekanan darah serta dampak lainnya. Dalam Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No. 07 Tahun 2009 disebutkan bahwa batas maksimal kebisingan motor bermesin dibawah 80 cc adalah 80 desibel (db) dan motor bermesin cc maksimal 90 db. Sedangkan untuk yang bermesin diatas 175 cc kebisingan tidak boleh lebih dari 90 db. Selain dari pada itu kuranglebih 70% pencemaran udara disebabkan oleh emisi kendaraan bermotor. Emisi gas buang dari kendaraan bermotor dapat menimbulkan dampak negatif, baik terhadap kesehatan manusia maupun lingkungan. Pertumbuhan jumlah kendaraan bermotor yang semakin meningkat dari tahun ketahun, menurut data terakhir dari Gaikindo pertumbuhan pasar penjualan kendaraan baru untuk roda 4 naik hampir 25% pada tahun Sedangkan pertumbuhan pasar penjualan kenderaan naik hampir 35 % pada tahun2013 [2] sehingga polusi akibat emisi kendaraan akan semakin berbahaya bagi kehidupan manusia dan lingkungannya. Ambang batas emisi gas buang menurut Keputusan Gubernur DIY No. 67 Tahun 2003 Tentang Ambang Batas Baku Mutu Emisi Sumber Bergerak, untuk emisi gas buang karbon monoksida (CO) adalah sebesar 4,5 persen serta Hidrocarbon HC 1200 ppm. Salah satu faktor penyebab kebisingan dan emisi gas buang tersebut terletak pada jenis aliran silencer yang terdapat pada muffler, karena banyak sekali beredar di pasar knalpot yang tidak memikirkan tentang emisi yang dihasilkan namun hanya berdasarkan pada bentuk dan desain yang menarik serta suara yang disukai oleh konsumen tetapi tidak memikirkan efek samping dari pada rancangan tersebut. Jenis aliran silencer pada muffler sangat berpengaruh pada emisi suara dan gas buang yang dihasilkan oleh muffler dimana semakin panjang dan luas aliran yang dilalui gas buang maka kemampuan daya serap dari pada muffler tersebut terhadap suara dan gas buang pun semakin baik. Berdasarkan bebera permasalahan diatas, maka perlu dilakukan penelitian tentang pengaruh jenis aliran silencer muffler knalpot terhadap tingkat kebisingan dan emisi gas buang dan diharapkan penelitian ini bisa menjadi solusi untuk permasalahanpermasalan tersebut. 71

2 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No Identifikasi masalah Berdasarkan latar belakang yang telah disusun diatas maka dapat ditarik beberapa permasalahan yang timbul dari pengaruh knalpot terhadap emisi gas buang dan kebisingan antara lain : a. Kebisingan di luar ambang batas dapat menggangu kesehatan dan konsentrasi manusia sehingga menurunkan kinerja dan tingka produktifitas manusia, selain itu merusak telinga dan bisa menaikkan tekanan darah serta dampak lainnya. b. Emisi gas buang dari kendaraan bermotor dapat menimbulkan dampak negatif, baik terhadap kesehatan manusia maupun lingkungan. c. Banyak sekali beredar di pasar knalpot yang tidak memikirkan tentang emisi yang dihasilkan namun hanya berdasarkan pada bentuk dan desain yang menarik serta suara yang disukai oleh konsumen tetapi tidak memikirkan efek samping dari pada rancangan tersebut. 1.3 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas maka permasalahan dalam penelitian ini adalah : a. Bagaimana pengaruh variasi jenis aliran silencer muffler knalpot terhadap kebisingan pada putaran 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm dan 5000 rpm? b. Bagaimana pengaruh variasi jenis aliran silencer muffler knalpot terhadap emisi gas buang pada putaran 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm dan 5000 rpm? 1. Tujuan Penelitian Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui: a. Mengetahui pengaruh variasi jenis aliran silencer muffler knalpot terhadap kebisingan pada putaran 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm dan 5000 rpm b. Mengetahui pengaruh variasi jenis aliran silencer muffler knalpot terhadap emisi gas buang pada putaran 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm dan 5000 rpm 1.4 Manfaat penelitian a. Setelah diketahui jenis knalpot mana yang paling baik menurunkan kebisingan dan emisi gas buang akan sangat bermanfaat bagi masyarakat luas untuk lebih tepat lagi dalam memilih knalpot yang dipakai pada kenderaanya sehingga mengurangi kebisingan dan emisi gas buang. b. Sebagai bahan pertimbangan dan perbandingan bagi pengembang penelitian dimasa yang akan datang. II METODOLOGI PENELITIAN Metode yang dipilih untuk penelitian adalah eksperimen. Dengan metode eksperimen dapat digunakan untuk mencari pengaruh perlakuan terhadap faktor lain pada kondisi yang terkendali. Variasi uji yaitu mulai dari pengujian tanpa knalpot (K0), variasi knalpot K1, variasi knalpot K2, variasi knalpot K3, variasi knalpot K4 dan variasi knalpot K5. Variasi putaran mesin yang berbeda yaitu kondisi 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm, dan 5000 rpm. 1. Variabel Penelitian Variabel penelitian ini ada dua yaitu, variabel terikat dan variabel bebas. Variabel terikat ada 3 yaitu kebisingan (db) emisi gas buang Carbon Monoksida CO, dan Hydro Carbon HC. 2. Media dan Peralatan Uji Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mobil Daihatsu 1600 CC bahan bakar bensin, Sound level meter digunakan untuk mengukur tingkat kebisingan dan Automotive Emission Analyzer digunakan untuk mengukur emisi gas buang yang dihasilkan. Tacho Meter digunakan untuk mengukur variasi putaran mesin. 3. Teknik Analisis Data Untuk menganalisis data penelitian digunakan statistik parametrik Analisis of Variance. Dengan teknik analisis ini dapat diketahui pengaruh terhadap emisi gas buang CO, HC dan kebisingan db melalui variasi jenis aliran muffler. III DASAR TEORI Motor bakar empat langkah adalah mesin pembakaran dalam dimana dalam satu kali siklus pembakaran akan mengalami empat langkah piston. Sekarang ini, mesin pembakaran dalam pada mobil, sepeda motor, truk, kapal, alat berat dan sebagainya, umumnya menggunakan siklus empat langkah.empat langkah tersebut meliputi langkah hisap (pemasukan), kompresi, tenaga dan langkah buang.yang secara keseluruhan memerlukan dua putaran poros engkol (crankshaft) per satu siklus pada mesin bensin atau mesin diesel. (1). 1. Sistem pembuangan Ketika piston hampir mendekati TMA, busi menyala dan memicu terjadinya pembakaran yang mengakibatkan piston kembali bergerak ke TMB untuk melakukan langkah kerja. Piston memindahkan energi dari hasil pembakaran untuk menggerakkan crankshaft dan kemudian katub buang terbuka untuk memulai terjadinya pembuangan gas sisa pembakaran keluar silinder. Berhubung tekanan gas buang tersebut masih cukup tinggi, hal ini menyebabkan keluarnya gas sisa pembakaran secara cepat (blowdown). Gelombang tekanan terus tercipta 72

3 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No.2 selama katup buang terbuka. Gas ini bergerak pada kecepatan tinggi. Gas buang ini akan cepat menuju saluran buang menuju muffler/knalpot. Didalam knalpot, gas buang berekspansi seiring dengan menjalarnya gelombang tekanan tersebut ke seluruh bagian dalam knalpot sesuai rancangannya dan berakhir ke luar ke tail/pipe/ mulut knalpot 2. Knalpot atau muffler Saat katup buang terbuka, gas yang terbakar dibebaskan ke pipa buang pada kecepatan yang sangat tinggi, dengan tekanan sekitar 3-5 kg/cm 2 dan suhu sekitar o C. Jika gas buang dengan temperatur dan tekanan yang tinggi ini langsung dilepaskan ke atmosfir, gas akan mengembang sangat cepat, menghasilkan suara ledakan yang keras. Aksi ini menimbulkan gelombang suara yang merambat sepanjang aliran gas dan bergerak jauh lebih cepat dari gasnya sendiri. Perdam suara (muffler) digunakan untuk mencegah terjadinya hal tersebut. Gas buang disalurkan melalui peredam suara (muffler) agar tekanan dan suhunya turun sehingga suara ledakan yang keras dapat diredam. Penggunaan pipa berlubang dan bafle memungkinkan gas buang berekspansi ke area antara tabung dan selubung terluar dari muffler. Ekspansi ini memperlambat dan mendinginkan aliran gas buang sehingga mengurangi suara kebisingan tanpa menghalangi aliran gas buang. 3. Bising Bising adalah suara keras yang mengganggu, ini umumnya disebabkan oleh kenaikan tekanan bunyi itu sendiri. Kebisingan dapat dirasakan apabila pada bunyi tersebut mempunyai tekanan diatas 60 db. 4. Absorpsivitas dan refleksitas bunyi Penyeparan bunyi (Acoistic Absorption) merujuk pada kehilangan energi terjadi ketika gelombang bunyi menabrak menabrak dan dipantulkan dari suatu permukaan benda.kata Absorpsi sering digunakan oleh orang-orang dengan mengakaitkan aksi dari sebuah bunga karang ketika terendam air. Proses pemindahan daya bunyi dari suatu ruang tertentu, dalam mengurangi tingkat tekanan bunyi dalam volume tertentu, dikenal sebagai penyerapan bunyi. Proses ini berkaitan dengan penurunan jumlah energi bunyi dari udara yang menjalar hingga ia mengenai suatu media berpori atau fleksibel. Bagian energi terserap ketika gelombang bunyi dipantulkan darinya disebut dengan koefisien serapan bunyi dari material.harga koefisien ini bergantung dari sifat material, frekuensi bunyi dan sudut gelombang bunyi ketika mengenai permukaan material tersebut. Secara matematis dapat dituliskan seperti rumus berikut : Yang mana : Z 2 = 5. Emisi Gas Buang Bila bensin terbakar, maka akan terjadi reaksi dengan oksigen membentuk karbon dioksida (CO 2 ) dan air (H 2 O). Gas bekas umumnya terdiri dari gas yangtidak beracun N 2 (Nitrogen), dan H 2 O (uap air) dan sebagian kecil merupakan gas beracun seperti gas CO 2 (gas Carbon), CO, HC, dan Nox (Oksid Nitrogen) yang sekarang sangat populer dalam gas bekas maupun gas buang adalah gas yang beracun. Tabel 1 Sifat sifat Gas Buang Hasil Pembakaran CO (Carbon Monokside) HC (Hydro Carbon) Nox (Oxide Nitrogen) - Zat gas tidak berwarna dan tidak berbau - Sebelum zat yang merupakan ikatan - Terutama berbentuk NO, NO2, dan N2O. - Tidak mudah larut dalam air kimia hanya dari carbon (C) dan - NO adalah gas yang tidak berwarna tidak berbau, sukar - Perbandingan berat Hydrogen (H) saja laut dalam air, di dalam udara terhadap udara (1 Atm 0 C) 0,967 - Bentuk kimianya dibagi menjadi karena gesekan akan menjadi NO2. - Didalam udara bila diberikan api akan terbakar dengan mengeluarkan asap biru dan menjadi CO 2 (Carbon diokside) parafine, naftaline, olefine dan aromatic N2O karena tidak aktif, tidak menjadi persoalan - NO2 adalah zat gas berwarna agak kemerahan dan sedikit berbau, mudah larut dalam air bereaksi dengan air menjadi asam nitrit atau nitrat. 73

4 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No. 2 IV HASIL dan PEMBAHASAN Tabel 2 Data Hasil Pengujian CO (%) CO (%) Standar 4,5 % 1 K ,4 1,5 1,55 1,6 1,4 1,21 2 K , ,1 0,82 3 K ,62 0,61 0,68 0,68 0,99 0,518 4 K ,58 0,59 0,58 0,57 0,58 0,464 5 K ,71 0,72 0,71 0,73 0,7 0,574 6 K ,19 1,2 1,17 1,21 1,18 1,19 7 K ,81 0,79 0,8 0,81 0,82 0,806 8 K ,41 0,4 0,42 0,41 0,43 0,414 9 K ,47 0,48 0,46 0,47 0,45 0, K ,81 0,83 0,81 0,8 0,83 0, K ,15 1,13 1,17 1,16 1,13 1, K ,7 0,71 0,7 0,81 0,79 0, K ,19 0,2 0,19 0,19 0,21 0, K ,37 0,38 0,4 0,38 0,41 0, K ,71 0,73 0,75 0,74 0,73 0, K ,01 0,98 0,95 0,99 1,03 0, K ,66 0,66 0,68 0,67 0,67 0, K ,48 0,46 0,48 0,47 0,49 0, K ,3 0,31 0,32 0,3 0,29 0, K ,21 0,2 0,23 0,21 0,26 0, K ,73 0,72 0,73 0,71 0,72 0, K ,67 0,66 0,68 0,67 0,66 0, K ,53 0,52 0,53 0,52 0,51 0, K ,36 0,35 0,34 0,35 0,34 0, K ,23 0,2 0,23 0,24 0,21 0, K ,64 0,61 0,63 0,62 0,64 0, K ,51 0,51 0,52 0,53 0,52 0, K ,42 0,42 0,43 0,41 0,43 0, K ,37 0,34 0,36 0,36 0,35 0, K ,19 0,16 0,17 0,25 0,22 0,198 a. Data Pengujian Emisi Gas Buang HC (ppm) Tabel 3 Uji emisi gas buang HC dengan menggunakan Automotive Emission Analyzer HC (ppm) standar 1200 ppm 1 K ,4 2 K ,8 3 K K K K ,4 7 K ,4 8 K ,6 9 K ,8 74

5 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No.2 HC (ppm) standar 1200 ppm 10 K ,4 11 K K ,8 13 K ,4 14 K ,8 15 K K ,6 17 K ,2 18 K ,4 19 K ,6 20 K K ,6 22 K ,2 23 K ,2 24 K ,8 25 K ,2 26 K K ,8 28 K ,8 29 K ,8 30 K ,4 b. Data Pengujian Tingkat Kebisingan. Tabel.4 Data Hasil Pengujian tingkat kebisingan (db) Tingkat kebisingan (db) standar 90 db 1 K ,4 73,6 73,9 73,68 73,6 73,9 2 K ,8 76,4 76,2 76,52 76,3 76,9 3 K ,5 83,1 82,3 82,68 82,6 82,9 4 K ,8 91,4 91,5 91,26 90,1 91,5 5 K ,5 103,4 104,6 104,14 102,9 105,3 6 K ,2 71,7 71,3 71,4 70,9 71,3 7 K ,3 75,1 75,5 75,3 75,5 75,34 8 K ,7 81,8 82,4 81,3 82,4 81,72 9 K ,3 89,5 89,9 89,5 89,5 89,54 10 K ,3 93,1 93,2 93,1 92,9 92,92 11 K ,3 68,9 69,2 68,8 70,1 69,26 12 K ,9 73,1 73,8 73,8 74,1 73,74 13 K ,9 79,1 79,1 78,9 79,2 79,04 14 K ,2 87,3 88,4 87,3 87,9 87,62 15 K ,4 92,1 91,3 92,1 92,1 91,8 16 K ,3 66,9 67,1 66,8 67,2 67,06 17 K ,1 70,3 69,3 70,1 70,3 69,82 18 K ,3 73,7 73,6 73,9 74,3 73,96 19 K ,1 79,9 80,1 79,8 79,7 79,92 20 K ,2 87,3 88,4 87,3 87,9 87,62 21 K ,9 67,1 67,2 66,8 66,7 66,94 75

6 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No. 2 Tingkat kebisingan (db) standar 90 db 22 K ,1 69,8 68,4 68,9 68,1 68,66 23 K ,4 73,9 72,3 72,3 73,2 73,02 24 K ,1 79,1 78,9 78,5 78,9 78,9 25 K ,9 86,2 85,9 87,1 86,9 86,6 26 K ,7 67,1 66,9 66,8 66,7 66,84 27 K ,9 68,1 88,2 68,3 67,9 72,08 28 K ,9 73,1 72,3 72,3 73,1 72,74 29 K ,1 78,9 78,7 78,5 80,1 79,26 30 K , ,7 85,8 86,1 85,9 c. Grafik Respon Rerata Dari data-data penelitian maka dapat disajikan grafik rerata respon penelitian emisi gas buang CO, HC dan Kebisingan db. Gambar 1 Grafik Respon Rerata Pengujia Emisi CO (%) 76

7 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No.2 Gambar 2 Grafik Respon Rerata Emisi Gas Buang HC (ppm) Gambar 3 Grafik Kebisingan Vs Putaran V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang diambil berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan selama proses penelitian adalah sebagai berikut : 1. Terdapat pengaruh jenis aliran silincer muffler knalpot terhadap emisi gas CO (%) dimana output emisi CO (%) menurun seiring dengan panjang aliran silincer muffler knalpot, penurunan emisi CO (%) terbesar terjadi pada jenis aliran silincer knalpot 5 diikuti dengan knalpot 4,3,2,1,dan 0. Faktor variasi putaran berpengaruh sangat besar terhadap emisi gas buang CO (%) yaitu sebesar 84 % (berpengaruh signifikan). Sementara untuk variasi knalpot berpengaruh 3 % terhadap emisi gas buang CO (%) yang dihasilkan. Total keseluruhan adalah 87% selebihnya adalah persentase interaksi faktor dan faktor error. 2. Terdapat pengaruh jenis aliran silincer muffler knalpot terhadap kebisingan dimana output emisi gas buang HC (ppm) menurun seiring dengan panjang aliran silincer knlpot muffler, penurunan emisi gas buang HC (ppm) terbesar terjadi pada jenis aliran silincer knalpot 5 diikuti dengan knalpot 4,3,2,1, dan 0. Faktor variasi putaran berpengaruh sangat besar terhadap emisi gas buang HC (ppm) yaitu sebesar 89 % (berpengaruh signifikan). Sementara variasi knalpot berpengaruh 6 % terhadap emisi gas buang HC (%) yang 77

8 Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 5 No. 2 dihasilkan. Total keseluruhan adalah 95,4% selebihnya adalah persentase interaksi faktor dan faktor error. 3. Terdapat pengaruh jenis aliran silincer muffler knalpot terhadap kebisingan dimana output kebisingan knalpot menurun seiring dengan panjang aliran silincer muffler knalpot, penurunan output kebisingan terbesar terjadi pada jenis aliran silincer knalpot 5 diikuti dengan knalpot 4,3,2,1,dan 0. Besar pengaruh tiap variabel terhadap kebisingan (db) faktor putaran berpengaruh sangat besar terhadap kebisingan, yaitu sebesar 65 % (berpengaruh signifikan), sementara knalpot berpengaruh 27 % terhadap kebisingan yang dihasilkan. Total keseluruhan adalah 92,1% selebihnya adalah persentase interaksi faktor dan faktor error. 5.2 Saran 1. Untuk peneliti lanjutan, perlu dilakukan variasi putaran yang lebih variatif sehingga mendapat hasil yang lebih sempurna. 2. Penelitian ini hanya sebatas dilakukan di laboratorium, dalam penelitian ini tidak memperhitungkan jumlah bahan dan biaya konstruksi yang digunakan. Daftar Pustaka 3. Wu.T.W. Boundary Element Analis of Reactive Mufflers and Packed Silincers with Catalyst Convewrters. T.W.wu /Electronic Journal of Boundary Element. Vol 1,no2. pp WirantoArismunandar Motor Bakar Torak, Edisi Kelima :ITB 5. BPM Arends Motor Bensin : Erlangga 6. Jebasinki. Roff, Eberspacer.J, Calculation Of The Tail Pipe Noise Of Exhaust System with Wave, Germany. 7. Martinus Putra, Efek Perubahan Aliran Gas Buang Dalam Knalpot Untuk Diterapkan Pada Mesin Kapal Klotok 10 HP 8. Supriyadi Pengaruh Variasi Putaran Mesin Terhadap Kebisingan (Noise) Pada Knalpot Komposit Yang Dilengkapi Saluran Dalam Ganda Pada Mobil Bensin 7K. 9. Departemen Pendidikan dan Keudayaan OTO KR Informasi Memelihara/Service Sistem Kontrol Emisi, Jakarta 10. Astra Daihatsu Motor, PT Training Manual Jakarta. Service Division 11. Eyanoer, H. Isranurni I. Pengendalian Kebisingan Industri, Program Pasca Sarjana USU. 1. Philip Kristanto, Motor BakarTorak, Jogyakarta: Andi 2. Gerges. S.N.Y and Jordan R Muffler Modeling by Transfer Matrix Method and Experimental Verification, 78