4 KERAGAAN TEKNIS MOTOR BAKAR 6,5 HP DENGAN BAHAN BAKAR BENSIN PREMIUM DAN LPG. Hasil dan Pembahasan

Transkripsi

1 23 4 KERAGAAN TEKNIS MOTOR BAKAR 6,5 HP DENGAN BAHAN BAKAR BENSIN PREMIUM DAN LPG Keragaan teknis dibutuhkan untuk menganalisa performa motor bakar 6,5 HP terhadap bahan bakar yang digunakan saat uji eksperimental yaitu bensin premium dan LPG. Uji eksperimental yang dilakukan adalah pengamatan suhu permukaan mesin, suhu gas buang dan konsumsi bahan bakar/fuel consumption (FC) yang telah dilakukan di laboratorium dan lapang. Agar penelitian penggunaan LPG pada motor bakar bensin dapat dilakukan maka diperlukan sebuah alat konversi atau disebut dengan converter kit yang berfungsi untuk mengkonversi LPG ke dalam bentuk kabut. Selanjutnya kabut LPG dialirkan ke ruang pembakaran melalui mixer yang dipasang pada intake manifold. Lama proses pengujian disesuaikan dengan bahan bakar yang dikonsumsi oleh mesin yaitu bensin premium dan LPG di setiap rpm nya. Pustaka yang membahas tentang penggunaan LPG sebagai bahan bakar lebih banyak difokuskan untuk motor bakar otomotif seperti yang telah dilakukan oleh Yousufuddin dan Mehdi (2008) tentang motor bakar yang menggunakan LPG biasanya beroperasi dengan kondisi campuran bahan bakar yang miskin (lean mixture) sehingga motor akan lebih irit bahan bakar, Durgun et al. (2005) membandingkan penggunaan bensin dan LPG terhadap performa, suhu mesin dan suhu gas buang yang dihasilkan oleh motor menjadi lebih rendah. Adapun Mamidi dan Suryawnshi (2012), melakukan uji eksperimental dengan menggunakan motor bensin satu silinder berbahan bakar LPG dimana hasil yang dikemukakan olehnya adalah, penggunaan LPG sebagai bahan bakar alternatif menjadikan motor lebih irit secara spesific fuel consumption (sfc) dibandingkan saat menggunakan bensin. Kapal penelitian Hasil dan Pembahasan Kapal di daerah Tambaklorok Semarang yang dijadikan objek dari uji eksperimental lapang adalah sebuah kapal nelayan tradisional monohull yang menggunakan motor outboard long tail. Kapal ini berbahan dasar kayu dan tidak memiliki bangunan atas, biasanya hanya diawaki oleh satu atau dua orang saja. Spesifikasi kapal ini memiliki data Loa 5,25 meter, breadth 1,4 meter, draft 0,3 meter dan depth 0,5 meter. Kapal ini menggunakan motor bensin outboard satu silinder berdaya 6,5 HP pada 4000 rpm. Kapal nelayan tradisional ini menggunakan gillnet atau jaring insang sebagai alat tangkapnya. Kapal ini tidak memiliki palka untuk menyimpan ikan hasil tangkapan, sehingga ikan disimpan di dalam cool box yang telah diisi es batu. Gambar 4.1 menunjukkan rancangan umumnya (general arrangement) yang menunjukkan kondisi kapal jika menggunakan converter box yang berukuran panjang 60 cm dan lebar 35 cm sebagai wadah penyimpanan tabung LPG 3 kg beserta converter kit di dalamnya. Dengan adanya converter box ini, maka dapat dipastikan kapasitas muat penyimpanan hasil tangkapan di kapal akan berkurang.

2

3 Suhu o C 25 Suhu Motor Pengukuran suhu motor dilakukan saat motor Yamaha 6,5 HP beroperasi dengan menggunakan bahan bakar bensin premium dan LPG pada kondisi idle di rpm 1600, 2000, 2200 dan Selama mesin beroperasi, suhu motor diukur dengan menggunakan termometer non kontak (inframerah). Hasil yang didapat diterangkan oleh Tabel 4.1 dan dilukiskan oleh Gambar 4.3 dimana suhu motor akan meningkat bersamaan dengan bertambahnya putaran mesin. Hubungan pengaruh antara variabel putaran mesin dan suhu mesin yang menggunakan bensin premium memiliki nilai koefisien determinasi sebesar 0,9961 atau sama dengan 99,61%. Angka tersebut menjelaskan bahwa besarnya pengaruh kenaikan putaran motor dan suhu motor adalah sebesar 99,61%, sedang sisanya sebesar 0,39% dipengaruhi oleh faktor lain diluar model regresi. Begitu pula dengan mesin saat beroperasi dengan LPG memiliki nilai koefisien determinasi sebesar 0,9474 atau sama dengan 94,74%. Angka tersebut menjelaskan bahwa besarnya pengaruh kenaikan putaran mesin dan suhu mesin ketika menggunakan gas LPG adalah sebesar 94,74%, sedang sisanya sebesar 5,26% dipengaruhi oleh faktor lain diluar model regresi. Setelah dibandingkan dari hasil yang ada, suhu motor yang menggunakan LPG secara nyata lebih rendah dari bensin premium karena motor yang berbahan bakar gas LPG memiliki keuntungan berupa suhu motor yang lebih rendah dibandingkan saat menggunakan bensin premium seperti yang ditunjukkan Gambar 4.2 dan Tabel Perbandingan Suhu Mesin (Lab) y = 0, ,012 R² = 0, y = 0,0147x + 60,421 R² = 0, Putaran mesin (RPM) Gambar 4.2 Interaksi pengaruh antara putaran mesin (rpm) dengan bensin premium ( ) dan LPG ( ) terhadap suhu motor ( o C)

4 Tabel 4.1 Suhu permukaan mesin ( o C) yang menggunakan premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000, 2200, dan 2500 rpm pengamatan Premium LPG Premium LPG Premium LPG Premium LPG Tabel 4.2 Selisih suhu permukaan mesin ( o C) yang menggunakan premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000, 2200, dan 2500 Selisih suhu mesin 20 o C * 28 o C * 30 o C * 32 o C * Premium vs LPG 22 C * o 29 C * o 30 C * o 37 C * o 15 o C * 30 o C * 31 o C * 34 o C * Keterangan : Tanda (*) menunjukkan berbeda nyata pada uji-t 0,05 Tabel 4.2 menunjukkan selisih suhu mesin yang nyata antara bensin premium dan LPG. Rata-rata suhu permukaan mesin yang menggunakan bensin premium adalah sebesar 119,67 o C, dan saat menggunakan LPG rata-rata suhunya menjadi sebesar 91,67 o C. Perbedaan rata-rata suhu permukaan mesin sebelum dan sesudah menggunakan gas LPG adalah signifikan dimana hasil uji korelasi beda dua sampel yang berpasangan antara dua variabel yakin bensin premium dan LPG adalah sebesar 0,899 dengan nilai signifikansi sebesar Hal ini menunjukkan bahwa korelasi antara dua rata-rata selisih suhu mesin yang menggunakan bensin premium dan LPG adalah kuat dan signifikan. Dengan demikian, penggunaan gas LPG berpengaruh nyata terhadap penurunan suhu mesin. Suhu gas buang Pengukuran suhu gas buang dilakukan bersamaan ketika pengambilan suhu motor berlangsung. Hasil yang didapat diterangkan oleh Tabel 4.3 dan dilukiskan oleh Gambar 4.4 dimana suhu gas buang akan meningkat dengan bertambahnya putaran mesin. Hubungan pengaruh antara variabel putaran mesin dan suhu gas buang yang menggunakan bensin premium memiliki nilai koefisien determinasi sebesar 0,9789 atau sama dengan 97,89%. Angka tersebut menjelaskan bahwa besarnya pengaruh kenaikan putaran mesin dan suhu gas buang adalah sebesar 97,89%, sedang sisanya sebesar 2,11% dipengaruhi oleh faktor lain diluar model regresi. Hasil menunjukkan ketika mesin beroperasi dengan LPG memiliki nilai koefisien determinasi sebesar 0,9083 atau sama dengan 90,83%. Angka tersebut menjelaskan bahwa besarnya pengaruh kenaikan putaran mesin dan suhu gas buang ketika menggunakan gas LPG adalah sebesar 90,83%, sedang sisanya sebesar 9,17% dipengaruhi oleh faktor lain diluar model regresi. Setelah dibandingkan, suhu gas buang yang menggunakan LPG secara nyata lebih rendah dari bensin premium karena mesin yang berbahan bakar gas LPG menghasilkan suhu gas buang yang lebih rendah dibandingkan bensin premium seperti yang ditunjukkan Gambar 4.3 dan Tabel

5 Suhu ºC Suhu Gas Buang y = 0,0482x + 49,012 R² = 0, y = 0,0104x + 84,901 R² = 0, Putaran mesin (RPM) Gambar 4.3 Interaksi pengaruh antara putaran mesin (rpm) dengan bensin premium ( ) dan LPG ( ) terhadap suhu gas buang ( o C) Tabel 4.3 Suhu gas buang ( o C) yang menggunakan bensin premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000, 2200, dan 2500 rpm pengamatan Premium LPG Premium LPG Premium LPG Premium LPG Tabel 4.4 Selisih suhu gas buang ( o C) yang menggunakan bensin premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000, 2200, dan 2500 Selisih suhu gas buang 22 o C * 42 o C * 51 o C * 55 o C * Premium vs LPG 23 C * o 42 C * o 47 C * o 60 C * o 25 o C * 37 o C * 49 o C * 59 o C * Keterangan : Tanda (*) menunjukkan berbeda nyata pada uji-t 0,05 Selisih suhu gas buang antara bensin premium dan LPG ditunjukkan oleh Tabel 4.4. Hasil perhitungan uji-t membuktikan, rata-rata suhu gas buang yang menggunakan bensin premium adalah sebesar 149 o C, dan saat menggunakan LPG rata-rata suhunya adalah sebesar 105,25 o C. Perbedaan rata-rata suhu gas buang sebelum dan sesudah menggunakan gas LPG dari tabel uji paired samples didapat hasil t hitung (to) sebesar 9,884 dan t tabel adalah 2,18. Karena t hitung (to) ternyata jatuh di daerah penolakan, maka selisih rata-rata suhu gas buang sebesar 43,75 o C menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan yaitu dari ratarata 149 o C saat mengunakan bensin premium dan ketika menggunakan LPG menjadi sebesar 105,25 o C. Dengan demikian perbedaan rata-rata suhu gas buang setelah menggunakan LPG bisa dianggap signifikan karena kondisi turunnya suhu gas buang dari hasil pembakaran gas LPG berkorelasi sebesar 0,374. Artinya

6 FC(cc/menit) hubungan dua kondisi rendah dan tidak signifikan karena nilai probabilitas/sig sebesar 0,231 > 0,05. sehingga kesimpulan dalam eksperimen ini perlakuan penggunaan LPG sebagai bahan bakar tidak berpengaruh terhadap penurunan suhu gas buang. Konsumsi bahan bakar (Fuel Consumption/FC) Pengujian konsumsi bahan bakar (FC) adalah untuk membandingkan berapa banyak volume bensin premium dan LPG yang dikonsumsi oleh motor bensin berkekuatan 6,5 HP di setiap putaran mesinnya. Hubungan pengaruh antara variabel putaran mesin dan FC yang dilakukan saat uji laboratorium dan uji lapang ditampilkan dalam Gambar 4.4 dan 4.5. Konsumsi bahan bakar bensin di laboratorium dan lapang Hasil uji konsumsi bahan bakar bensin premium dari pengujian laboratorium dan lapang dilukiskan oleh Gambar 4.4. Dalam gambar tersebut diterangkan bahwa semakin tinggi putaran motor maka nilai konsumsi bahan bakar (FC) bensin premium atau LPG akan semakin meningkat. Motor yang diroperasikan dengan bensin premium dengan putaran mesin 2000 rpm ketika uji laboratorium menghabiskan bensin sebanyak 15,7 cc/menit dan memiliki nilai koefisien determinasi sebesar 0,9134 atau pengaruh kenaikan putaran mesin terhadap FC bensin premium adalah sebesar 91,34%, sisanya sebesar 8,66% dipengaruhi oleh faktor lain diluar model regresi. Sedangkan konsumsi bensin premium di putaran 2000 rpm dari uji lapang adalah sebesar 9,86 cc/menit. Nilai koefisien determinasi dari uji lapang adalah sebesar 98,41% dan sisanya sebesar 1,59% dipengaruhi oleh faktor lain diluar model regresi y = 0,0114x - 7,705 R² = 0, ,8 9,6 7,07 FC Bensin 15,7 9,86 23,7 19,2 14,84 y = 0,0097x - 9,1009 R² = 0, Putaran mesin (RPM) Gambar 4.4 Hasil uji konsumsi bensin premium di laboratorium ( ) dan lapang ( ) pada putaran mesin 1600, 2000, dan 2500

7 FC (cc/menit) 29 Konsumsi LPG di laboratorium dan lapang Hasil uji konsumsi LPG ketika uji laboratorium dan lapang dilukiskan oleh Gambar 4.5. Hasil uji FC laboratorium menyatakan, motor yang menggunakan bahan bakar LPG pada putaran mesin 2000 rpm menghabiskan 10 cc/menit dan memiliki nilai koefisien determinasi sebesar 0,9883 atau pengaruh kenaikan putaran mesin terhadap FC bensin premium adalah sebesar 98,83%, dan sisanya sebesar 1,17% dipengaruhi oleh faktor lain diluar model regresi. Sedangkan konsumsi LPG di putaran 2000 rpm dari uji lapang adalah sebesar 8,59 cc/menit. Nilai koefisien determinasi dari uji lapang adalah y = 0,0089x - 8,0055 R² = 0, ,01 FC LPG 10 8, y = 0,0089x - 9,3947 R² = Putaran mesin (RPM) Gambar 4.5 Hasil uji konsumsi LPG di laboratorium ( ) dan lapang ( ) pada putaran mesin 1600, 2000, dan 2500 Tabel 4.5 Nilai FC (cc/menit) motor saat menggunakan bensin premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000, 2200, dan 2500 rpm pengamatan Premium LPG Premium LPG Premium LPG Premium LPG 9,6 15,7 16, ,8 6, ,32 22,9 10,45 19,2 14,38 9,7 15,6 21,5 23,7 Tabel 4.6 Selisih FC (cc/menit) motor yang menggunakan bensin premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000, 2200, dan 2500 Selisih FC 3,33* 6,47* 5,65* 6* Premium vs LPG 5,53* 6,77* 12,45* 5,2* 3,43* 6,37* 11,05* 9,7* Keterangan : Tanda (*) menunjukkan berbeda nyata pada uji-t 0,05 Tabel 4.5 adalah nilai FC mesin yang menggunakan bensin premium dan LPG. Tabel 4.6 menunjukkan selisih FC antara bensin premium dan LPG saat uji

8 FC (cc/menit) coba dilakukan di laboratorium. Uji-t membuktikan, rata-rata FC yang menggunakan bensin premium adalah sebanyak 16,82 cc/menit, dan saat menggunakan LPG rata-rata FC adalah 9,75 cc/menit. Perbedaan rata-rata FC sebelum dan sesudah menggunakan gas LPG dari tabel uji paired samples didapat hasil t hitung (to) sebesar 8,488 dan t tabel adalah 2,18. Karena t hitung (to) ternyata jatuh di daerah penolakan dan selisih rata-rata FC sebesar 7,07 cc/menit menunjukkan adanya selisih yang signifikan yaitu dari rata-rata 16,82 cc/menit saat mengunakan bensin premium dan rata-rata sesudah menggunakan LPG ratarata FC menjadi sebesar 9,75 cc/menit. Dengan kata lain nilai efisiensi FC setelah menggunakan LPG adalah signifikan. Kondisi turunnya FC setelah menggunakan LPG berkorelasi sebesar 0,825. Artinya ada hubungan yang signifikan karena nilai probabilitas/sig sebesar 0,000 < 0,05, sehingga kesimpulan dalam uji coba ini perlakuan penggunaan LPG sebagai bahan bakar berpengaruh terhadap penurunan FC. Penurunan konsumsi bahan bakar pada penggunaan gas LPG menurut Ki Hyung Lee et al. (2005) dikarenakan ketika gas LPG mengalir ke ruang bakar sudah berada dalam fase gas, sehingga volume bahan bakar yang bercampur dengan udara dan terbakar di ruang bakar menjadi lebih sedikit daripada bensin yang masih memiliki bentuk fluida. Perbandingan FC bensin dan LPG uji coba lapang Ketika uji coba lapang dilakukan, putaran mesin yang dioperasikan pada uji coba ini disesuaikan berdasarkan service speed nelayan saat melakukan operasi penangkapan, yaitu 1600, 2000 dan 2500 rpm seperti yang ditampilkan Gambar 4.6. Hasilnya, FC yang mengunakan LPG lebih irit daripada motor yang berbahan bakar bensin premium dimana rata-rata FC LPG adalah 8,54 cc/menit sedangkan FC premium adalah 10,79 cc/menit atau persentase penghematan yang didapat setelah menggunakan LPG adalah sebesar 26,35% FC Bensin&LPG y = 0,0107x - 11,09 R² = 0, , ,25 5,01 9,86 8,59 y = 0,0078x - 7,2294 R² = 0, , Putaran mesin (RPM) Gambar 4.6 Perbandingan konsumsi bahan bakar yang menggunakan bensin premium ( ) dan LPG ( ) pada putaran mesin 1600, 2000 dan 2500 rpm

9 31 Tabel 4.7 Nilai FC (cc/menit) mesin saat menggunakan premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000 dan 2500 rpm pengamatan 1600 rpm 2000 rpm 2500 rpm Premium LPG Premium LPG Premium LPG 6,25 9,86 15,82 7,07 9,92 14,84 6,79 5,01 9,94 8,59 15,97 12,03 7,14 10,99 15,87 6,73 9,86 14,84 Tabel 4.8 Selisih FC (cc/menit) mesin yang menggunakan premium dan LPG pada putaran mesin 1600, 2000 dan 2500 Selisih FC 1600 rpm 2000 rpm 2500 rpm 1,24* 1,27* 3,79* 2,06* 1,33* 2,81* Premium vs LPG 1,78* 1,35* 3,94* 2,13* 2,40* 3,84* 1,72* 1,27* 2,81* Keterangan : Tanda (*) menunjukkan berbeda nyata pada uji-t 0,05 Pembahasan Pengaruh bahan bakar LPG terhadap penurunan suhu motor dan gas buang Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, suhu motor dan gas buang yang dihasilkan secara nyata lebih rendah dari motor yang menggunakan bensin premium. Keterkaitan jenis bahan bakar dengan rendahnya suhu yang dihasilkan oleh motor yang digunakan selama penelitian dipaparkan Mustafa (2008) yang menjelaskan bahwa rendahnya suhu mesin yang menggunakan LPG dikarenakan gas LPG memiliki angka oktan sebesar 112 sedangkan bensin premium di Indonesia umumnya memiliki nilai oktan Selain itu berdasarkan Tabel 2.1, LPG memiliki titik bakar yang tinggi sehingga ketika proses pembakaran di dalam ruang silinder berlangsung, LPG akan mudah terbakar secara sempurna. Selain itu, di waktu torak melakukan proses kompresi, tekanan yang dihasilkan dari pembakaran gas LPG tidak sebesar saat menggunakan bensin premium, akibatnya suhu mesin yang dihasilkan dari proses kompresi tidak sepanas saat torak membakar bensin premium. Hasil uji suhu motor dan gas buang menunjukkan adanya kesesuaian antar hasil yang diperoleh dengan teori yang dikemukakan pada penelitian sebelumnya dimana rendahnya suhu gas buang ketika mesin menggunakan gas LPG sebagai bahan bakar menyebabkan mesin bekerja dengan pembakaran miskin (lean combustion). Choi et al. (2002), mengemukakan bahwa pembakaran yang sempurna menyebabkan durasi pembakaran di dalam rumah silinder berkurang. Ki Hyung Lee et al. (2005) memperkuat pernyataan tersebut dengan menyatakan

10 bahwa LPG menjadikan pembakaran yang terjadi di dalam rumah silinder lebih homogen dan lebih mudah terbakar daripada campuran udara dan bensin premium yang tidak homogen. Proses ini dikarenakan gas LPG yang tercampur dengan udara akan lebih cepat terbakar (0,46m/s) dibandingkan bensin yang belum sepenuhnya menguap setelah melewati proses pembakaran (0,42m/s). Ketika campuran udara-lpg bercampur, proporsi campuran udara menjadi kurus (lean), selanjutnya udara panas hasil pembakaran yang cepat dan sempurna tersebut akan mengakibatkan suhu mesin dan gas buang menjadi lebih rendah daripada reaksi pembakaran yang menggunakan bensin premium. Rendahnya suhu mesin dan gas buang tentunya memberi keuntungan terhadap mesin kapal yang digunakan oleh nelayan. Beberapa keuntungan tersebut menurut Saraf et al. (2009) dalam penelitiannya yang menggunakan motor bensin satu silinder ketika menggunakan LPG adalah, emisi gas buang lebih rendah, mesin akan terawat dengan baik dan masa pemakaian lebih panjang. Akibat perawatan yang baik maka jangka waktu overhaul mesin lebih panjang dimana perawatan mesin berkala bisa lebih lama dari yang dianjurkan oleh buku petunjuk perawatan mesin yang digunakan, sehingga dengan masa pakai dan jangka waktu perawatan yang panjang tersebut akan berdampak pada hematnya biaya perawatan mesin bagi nelayan. 32 Pengaruh LPG terhadap konsumsi bahan bakar (FC) Konsumsi bahan bakar menunjukkan kebutuhan motor untuk memenuhi kecepatan dari putaran mesin yang dihasilkan, dimana semakin tinggi kecepatan maka konsumsi bahan bakar akan meningkat akibat putaran mesin yang semakin tinggi. Pada penelitian ini rata-rata konsumsi bahan bakar (FC) bensin adalah sebesar 10,79 cc/menit, sedangkan FC yang dihasilkan LPG adalah 8,54 cc/menit. Hasil analisa ragam menunjukkan bahwa F hitung dari selisih FC LPG dan bensin lebih besar daripada F tabel 5% yang menyatakan bahwa penggunaan LPG sebagai bahan bakar berpengaruh nyata terhadap terhadap FC yang dibutuhkan. LPG memiliki nilai FC yang lebih kecil dibanding dengan bensin premium, hal ini menurut Mustafa (2008) dalam pembahasan suhu sebelumnya menyatakan bahwa gas LPG memiliki nilai kandungan oktan sebesar 112 sedangkan bensin premium nilai oktannya berkisar antara Nilai FC akan selalu meningkat sesuai dengan tingginya putaran mesin yang diberikan. Besarnya nilai FC bensin premium daripada FC LPG dari hasil penelitian menurut Prasetya et al. (2013) dikarenakan bensin harus melewati proses pengabutan terlebih dahulu agar bisa terbakar sempurna, sedangkan LPG tidak memerlukan proses pengabutan lagi sehingga untuk membakar bensin secara sempurna dibutuhkan volume bahan bakar yang lebih banyak daripada LPG. Dari hasil penelitian, seluruh nilai FC LPG berada di bawah nilai FC bensin, ini menunjukkan bahwa LPG lebih irit dibandingkan bensin. Nilai FC LPG tertinggi saat uji laboratorium adalah 14,38 cc/menit dan uji lapang 12,03 cc/menit, sedangkan FC bensin premium saat uji laboratorium adalah 23,7 cc/menit dan uji lapang 15,82 cc/menit. Nilai FC LPG yang lebih rendah ini menurut Pundkar et