EVALUASI KINERJA DAYA POROS MOTOR DIESEL BERBAHAN BAKAR MINYAK KELAPA MENGGUNAKAN WATER BRAKE DYNAMOMETER YANG SUDAH DIMODIFIKASI Oleh : PRAMUDITYA AZIZ FATIHA F14053142 2009 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
EVALUASI KINERJA DAYA POROS MOTOR DIESEL BERBAHAN BAKAR MINYAK KELAPA MENGGUNAKAN WATER BRAKE DYNAMOMETER YANG SUDAH DIMODIFIKASI SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh: PRAMUDITYA AZIZ FATIHA F14053142 2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR EVALUASI KINERJA DAYA POROS MOTOR DIESEL BERBAHAN BAKAR MINYAK KELAPA MENGGUNAKAN WATER BRAKE DYNAMOMETER YANG SUDAH DIMODIFIKASI SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh: PRAMUDITYA AZIZ FATIHA F14053142 Dilahirkan pada tanggal 25 Agustus 1987 di Jakarta Tanggal lulus :... Menyetujui, Bogor, September 2009 (Dr. Ir. Desrial, M.Eng) Dosen Pembimbing I Mengetahui, (Dr. Ir. Desrial, M.Eng) Ketua Departemen Teknik Pertanian
Pramuditya Aziz Fatiha. F14053142. Evaluasi Kinerja Daya Poros Motor Diesel Berbahan Bakar Minyak Kelapa Menggunakan Water Brake Dynamometer yang Sudah Dimodifikasi. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Desrial, M.Eng. 2009 RINGKASAN Motor bakar merupakan tenaga penggerak yang banyak digunakan di bidang pertanian. Aplikasi motor bakar digunakan mulai dari pembukaan lahan sampai dengan pengolahan produk pasca panen. Pada pembakaran bahan bakar di mesin, panas yang dihasilkan dari pembakaran dibuang ke lingkungan melalui gas buangan. Energi panas pada gas pembakaran ini berkisar antara 34-40%. Energi panas yang terbuang tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebelum dibuang ke lingkungan. Pemanfaatan energi panas yang terbuang, dapat dilakukan dengan menampung energi panas yang dikeluarkan melalui gas buang. Salah satu jenis tanaman yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber biofuel adalah kelapa. Indonesia dengan luas lahan kelapa sebesar 3.8 juta hektar dan dengan produksi total 3.2 juta ton kelapa memiliki potensi akan pengembangan biofuel dari kelapa. Biofuel dari tanaman kelapa dimanfaatkan dalam bentuk minyak kopra sebagai subtitusi solar. Tetapi viskositas minyak kelapa lebih tinggi daripada bahan bakar solar, setidaknya 10 kali lipat lebih tinggi. Viskositas yang lebih tinggi ini membuat penyemprotan kurang baik, pembakaran yang tidak sempurna, dan penimbunan karbon pada mesin diesel. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kinerja poros mesin diesel dengan bahan bakar minyak kelapa murni serta membandingkan kinerjanya dengan bahan bakar solar. Untuk memenuhi tujuan tersebut maka dinamometer perlu dimodifikasi sistem penyaluran dayanya. Sesuai dengan tujuan maka dicoba beberapa sistem penyaluran daya, yaitu dengan gear box, penyaluran langsung, dan dengan menggunakan puli belt. Setelah dicoba sistem yang paling sesuai adalah puli dan belt. Puli yang digunakan memakai 2 buah belt untuk mengurangi slip yang terjadi. Dengan menggunakan sistem puli dan belt, getaran pada motor diesel yang besar dapat diredam oleh belt. Karena getarannya yang tidak besar, pembacaan torsi menjadi lebih mudah. RPM yang rendah karena sudah direduksi juga mempermudah pembacaan torsi, karena torsi menjadi lebih tinggi. Selain itu slip yang terjadi juga sangat kecil yaitu sebesar 0.26%. Dari pengujian daya didapatkan daya maksimum mesin diesel berbahan bakar minyak kelapa adalah sebesar 6.5 kw pada tingkat kecepatan 1994 RPM. Sedangkan torsi maksimum yang dihasilkan adalah sebesar 7.6 N.m pada titik RPM 1554. Daya maksimum yang dihasilkan dari pengunaan bahan bakar minyak kelapa pada mesin solar adalah sebesar 6.1 kw. Daya maksimum didapatkan pada saat engine berada pada tingkat kecepatan 1795 RPM dan torsi sebesar 6.9 N.m. Torsi dan daya maksimum yang dihasilkan dari penggunaan bahan bakar minyak kopra pada engine tidak berbeda jauh dari penggunaan bahan bakar menggunakan solar. Penurunan daya maksimum yang terjadi sebesar 6.2%, sedangkan penurunan torsi maksimum adalah sebesar 9.2%. Tetapi pengunaan bahan bakar
minyak kelapa tidak cocok digunakan pada RPM di bawah RPM dengan daya maksimum karena nilai titik nyalanya yang berada pada titik 207 o C. Sehingga bila proses kompresinya berjalan lebih lambat minyak kelapa tidak terbakar. Hal ini dapat diketahui karena setelah melewati daya maksimumnya RPM turun dengan tajam berbeda dengan bahan bakar solar. Hasil dari pengukuran bahan bakar spesifik minimum minyak kelapa adalah sebesar 0.1 g/s.kw sedangkan pada pengujian pada bahan bakar solar didapatkan nilai bahan bakar spesifik minimum sebesar 0.07 g/s.kw. Dari analisis efisiensi termal pengereman maksimum pada solar didapatkan nilai 34.8% sedangkan dengan menggunakan minyak kelapa didapatkan efisiensi maksimum sebesar 23%. Dari data di atas dapat disimpulkan bahwa solar lebih efisien dalam penggunaannya sebagai bahan bakar karena lebih hemat dalam penggunaan bahan bakar dan konversi ke bentuk energi pada poros. Untuk mengetahui lebih lanjut efek dari penggunaan minyak kelapa sebagai bahan bakar motor bakar Diesel, perlu dilakukan penelitian yang berkaitan dengan pengaruh penggunaan bahan bakar minyak kelapa yang telah dipanaskan terhadap emisi. Selain itu perlu dilakukan penelitian apakah pengunaan minyak kelapa sebagai bahan bakar dapat diterima masyarakat.
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 25 Agustus 1987, merupakan anak tertua dari dua bersaudara. Penulis adalah putra dari bapak Ir. Pramudya Yulianto Rachmadi dan ibu Ir. Srihartati setianingsih. Pendidikan pertamanya ditempuh di SD Pembangunan Jaya dan lulus pada tahun 1999, tahun 2002 lulus dari SMP Pembangunan Jaya, dan pada tahun 2005 lulus dari SMAN 47 Jakarta.Pada tahun 2005 penulis diterima sebagai mahasiswa IPB melalui jalur PMDK pada jurusan teknik pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Penulis melaksanakan praktek lapangan pada tahun 2008 di PT Sampoerna Agro, Sumatera Selatan. Topik yang dipelajari adalah aspek keteknikan pada proses budidaya dan pasca panen pada kelapa sawit. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, Penulis melakukan penelitian dengan judul Evaluasi Kinerja Daya Poros Motor Diesel Berbahan Bakar Minyak Kelapa Menggunakan Water Brake Dynamometer yang Sudah Dimodifikasi di bawah bimbingan Dr. Ir. Desrial, M. Eng.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan usulan penelitian yang berjudul Evaluasi Kinerja Daya Poros Motor Diesel Berbahan Bakar Minyak Kelapa Menggunakan Water Brake Dynamometer Yang Sudah Dimodifikasi. Pada pelaksanaan penelitian penulis mendapat bantuan dalam bentuk pengetahuan, tenaga, dan doa yang sangat membantu penulis. Oleh karena itu penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Dr. Ir. Desrial sebagai dosen pembimbing akademik yang telah memberikan perhatian dan tenaganya dalam membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyelesaian studi. 2. Dr. Ir. Namaken Sembiring dan Dr. Ir. Y. Aris Purwanto yang telah meluangkan waktu untuk menjadi dosen penguji dan atas saran serta masukkannya yang sangat berguna bagi penulis. 3. Kedua orang tua penulis yaitu Bapak Pramudya Yulianto Rachmadi dan Ibu Srihartati Setianingsih serta adikku, Bella Syahnarisa Azizah atas segala kasih sayang, doa, perhatian dan kerja kerasnya. 4. Keluarga besar Waris dan Suryati, atas segala bantuan dan doanya. 5. Pak Imin, Pak Parma, Pak Wana, serta Pak Abas yang telah memberikan bantuan pengalaman dan pengetahuan serta membantu kelancaran selama penelitian. 6. Reza, Sofie, Agung, Hadi, Fandra, Aris, Jam, Andi, dan rekan-rekan seperjuangan selama penelitian di bengkel, atas bantuan moral dan tenaga kepada penulis. 7. Teman-teman TEP 42 yang selalu mendukung dan kompak, semoga kebersamaan kita dapat menjadi pendukung keberhasilan kita di masa depan. 8. Yuli Widianingsih atas bantuan dan semangat yang diberikan pada penulis, semoga Allah SWT memberikan yang terbaik untuk adinda. i
Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena diharapkan adanya kritik dan saran agar untuk ke depannya akan menjadi lebih baik lagi. Sebagai penutup, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat bagi yang membutuhkan. Bogor, Agustus 2009 Penulis ii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vi DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. Motor Bakar... 4 B. Motor Diesel... 5 C. Bahan Bakar Diesel... 9 D. Kinerja Motor... 12 E. Biofuel... 16 F. Minyak Kelapa... 17 G. Ekstraksi Minyak Kelapa... 18 III. METODE PENELITIAN... 20 A. Waktu dan Tempat... 20 B. Alat dan Bahan... 20 C. Prosedur Penelitian... 22 IV. PENDEKATAN RANCANGAN... 29 A. Kriteria Perancangan... 29 B. Rancangan Fungsional... 29 C. Rancangan Struktural... 33 V. HASIL DAN PEMBAHASAN... 38 A. Pengukuran Slip pada Puli dan Belt... 38 B. Pengujian Karakteristik Minyak Kelapa... 39 C. Hasil Modifikasi Sistem Pengukuran Kinerja... 40 iii
D. Pengukuran Kinerja motor... 43 E. Pengukuran Bahan Bakar Spesifik... 51 F. Analisis Efisiensi Termal... 58 VI. KESIMPULAN DAN SARAN... 64 A. Kesimpulan... 65 B. Saran... 66 DAFTAR PUSTAKA... 67 LAMPIRAN... 69 iv