DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 5 2.1 Pembakaran... 5 2.2 Bahan Bakar... 5 2.2.1 Bahan Bakar Bensin... 7 2.2.2 Bahan Bakar Ethanol... 8 2.2.3 Bahan Bakar Premium... 9 2.3 Siklus Otto... 11 2.4 Detonasi. 13 2.4.1 Suhu... 13 2.4.2 Angka Oktan... 14 2.4.3 Perbandingan Kompresi... 14 2.4.4 Waktu Pembakaran... 15 2.5 Air Fuel Rasio... 15 2.6 Karburator... 16 2.7 Prinsip Kerja Motor Bensin... 17 2.8 Unjuk Kerja Motor Bensin... 18 2.8.1 Torsi Mesin... 18 2.8.2 Daya Poros Efektif... 19 2.8.3 Konsumsi Bahan Bakar... 20 2.8.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik... 20 2.9 Emisi Gas Buang... 21 2.9.1 Hidrokarbon (HC)... 22 2.9.2 Karbon Monoksida (CO)... 22 2.9.3 Oxida Nitrogen (Nox)... 23 2.9.4 Karbondioksida (CO2)... 24 2.9.5 Sulfur Oksida (Sox)... 24
BAB III METODE PENELITIAN... 25 3.1 Metode Pengujian... 25 3.2 Variabel Penelitian... 25 3.2.1 Variabel Bebas... 25 3.2.2 Variabel Terikat... 25 3.3 Persiapan Pengujian... 25 3.3.1 Bahan Dan Peralatan Pengujian... 26 3.3.2 Lokasi Pengujian... 28 3.4 Rancangan Penelitian..... 28 3.5 Prosedur Pengujian.... 29 3.6 Diagram Alir Penelitian... 31 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN... 32 4.1 Data Hasil Penelitian...... 32 4.1.1 Data Hasil Penelitian Torsi... 32 4.1.2 Data Hasil Penelitian Daya... 33 4.1.3 Data Hasil Penelitian Waktu Konsumsi Bahan Bakar..... 33 4.1.4 Data Hasil Penelitian Emisi Gas Buang... 34 4.2 Pengolahan Data.... 36 4.2.1 Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar... 36 4.2.2 Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik(SFC)... 37 4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan... 38 4.3.1 Torsi... 38 4.3.2 Daya... 40 4.3.3 Konsumsi Bahan Bakar..... 42 4.3.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)... 43 4.3.5 Pembahasan Kandungan Emisi Gas Buang HC... 45 4.3.6 Pembahasan Kandungan Emisi Gas Buang CO... 47 4.3.7 Pembahasan Kandungan Emisi Gas Buang CO 2.... 49 4.3.8 Pembahasan Kandungan Emisi Gas Buang O 2... 50 BAB V PENUTUP... 53 5.1 Kesimpulan... 53 5.2 Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA. 54 LAMPIRAN. 56 PERNYATAAN... 64 LEMBAR ASISTENSI 65 SK SKRIPSI/PEMBIMBING...... 70
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Reaksi Kimia Ethanol... 8 Gambar 2.2 Diagram Siklus Otto Ideal... 11 Gambar 2.3 Komponen Motor Empat Langkah... 17 Gambar 2.4 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah... 17 Gambar 3.1 Honda Supra X 125... 27 Gambar 3.2 Bahan Bakar... 27 Gambar 3.3 Rolling Road Dynamometer... 28 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Torsi dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali... 39 Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Daya dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali... 41 Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali... 42 Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali... 44 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Emisi Gas Buang HC dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali... 46 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Emisi Gas Buang CO dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali... 48 Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Emisi Gas Buang CO 2 dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali... 49 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Emisi Gas Buang O 2 dengan Bahan Bakar Premium dan Arak Bali..... 51
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Properti Fisik dan Kimia dar Ethanol... 9 Tabel 2.2 Spesifikasi Premium... 10 Tabel 4.1 Data Pengujian Torsi... 32 Tabel 4.2 Data Pengujian Daya... 33 Tabel 4.3 Konsumsi Bahan Bakar... 33 Tabel 4.4 Emisi Gas Buang Premium... 34 Tabel 4.5 Emisi Gas Buang Arak Bali... 35 Tabel 4.6 Konsumsi Bahan Bakar... 37 Tabel 4.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)... 38
KAJIAN EKSPERIMENTAL UNJUK KERJA MESIN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ARAK BALI Oleh Dosen Pembimbing : I Made Wawan Wijaya Kusuma : I Gusti Ketut Sukadana, ST.,MT. : Dr. Ir. I Wayan Bandem Adnyana, M.Erg ABSTRAK Arak Bali yang dihasilkan dari proses destilasi dan permentasi dari nira kelapa atau enau dapat menghasilkan bioethanol dengan konsentrasi yang sangat tinggi lebih besar dari 90%, tidak cocok diminum tetapi sangat cocok dijadikan bahan bakar. Arak Bali yang memiliki nilai oktan 108,6 lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar premium yang memiliki nilai oktan 88, sehingga arak Bali cocok dijadikan bahan bakar alternatif. Maka perlu dilakukan pengujian kinerja mesin pada sepeda motor. Pengujian ini dilakukan menggunakan kendaraan sepeda motor empat langkah 125 cc dengan sistem transmisi dalam kondisi mesin standar memiliki perbandingan kompresi 9 : 1 dengan menggunakan bahan bakar arak Bali dibandingkan dengan premium. Pengujian dilakukan dengan variasi putaran mesin, pengujian unjuk kerja mesin dengan putaran mesin dari 3000 rpm sampai dengan 8500 rpm meliputi : Torsi, Daya, Konsumsi Bahan Bakar, Konsumsi Bahan Bakar Spesifik dan pada pengujian Emisi Gas Buang dengan putaran mesin dari 3000 rpm, 3500 rpm, 4000 rpm, 4500 rpm, 5000 rpm meliputi : HC, CO, O 2, CO 2. Dari hasil pengujian unjuk kerja mesin menggunakan bahan bakar arak Bali. Torsi tertinggi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar arak Bali dengan nilai 7,15 Nm. Daya tertinggi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar arak Bali yaitu 5,606 Kw. Nilai konsumsi bahan bakar pada putaran mesin 3000 rpm menggunakan bahan bakar arak Bali yaitu 0,161 gram/detik. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) yang dihasilkan pada putaran mesin 5000 rpm menggunakan bahan bakar arak Bali yaitu 0,1172 kg/kwh. Emisi gas buang yang dihasilkan oleh bahan bakar arak Bali meliputi HC, CO, CO 2, O 2 menunjukan bahwa arak Bali bisa dijadikan bahan bakar alternatif. Kata kunci : Arak bali, Unjuk kerja, Emisi Gas Buang
STUDY OF EXPERIMENTAL PERFORMANCE ENGINE USING FUEL ARAK BALI Author Guidance : I Made Wawan Wijaya Kusuma : I Gusti Ketut Sukadana, ST.,MT. : Dr. Ir. I Wayan Bandem Adnyana, M.Erg ABSTRACT Arak Bali produced from the distillation and fermentation of coconut or palm sap can produce bioethanol with a very high concentration of greater than 90%, not fit to drink but is very suitable as fuel. Arak Bali which has a higher octane rating compared to 108.6 premium fuel has an octane rating of 88, so arak Bali suitable as an alternative fuel. It is necessary to test the performance of the engine on a motorcycle. The test is performed using four-stroke motorcycles of 125 cc with the transmission system in the condition of the standard engine has a compression ratio of 9: 1 with the use of fuel compared to premium arak Bali. Testing was done by varying the spin machine, testing engine performance to engine speed of 3000 rpm up to 8500 rpm include: Torque, Power, Fuel Consumption, Fuel Consumption Specific and by testing Exhaust Emissions to engine speed of 3000 rpm, 3500 rpm, 4000 rpm, 4500 rpm, 5000 rpm include: HC, CO, O2, CO2. From the test results using the engine performance fuel arak Bali highest. Torsi use fuel produced arak Bali with a value of 7,15 Nm. Peak power is generated using fuel that is 5,606 Kw arak Bali. Rated fuel consumption at engine speed of 3000 rpm using fuel arak Bali is 0.161 grams / sec. Specific fuel consumption (SFC) is generated at the engine speed of 5000 rpm using fuel arak Bali is 0.1172 kg / kwh. Exhaust emissions produced by fuels arak Bali include HC, CO, CO2, O2 showed that arak Bali can be used as an alternative fuel. Keywords: Arak Bali, Performance, Exhaust Emission
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini sangat pesat, hal ini memberi tanda bahwa semakin majunya peradaban manusia. Salah satu wujudnya adalah kesibukan manusia yang kian meningkat, hal inilah menuntut para ilmuan untuk berusaha menciptakan suatu alat atau mesin yang berfungsi membantu kinerja manusia. Dalam hal ini pemerintah dituntut mampu melakukan pengembangan dalam dunia industri. Perkembangan industri sangat mempengaruhi ekonomi, sosial dan budaya, yang mana sebagai pendongkrak perekonomian saat ini adalah industri pariwisata. Untuk memperlancar industri pariwisata sangat tergantung dari transportasi baik itu kendaraan roda dua, roda empat maupun kendaraan lainnya. Meningkatnya penggunaan transportasi secara umum berakibat pada peningkatan pemakain bahan bakar seperti premium, pertalite dan pertamax. Namun sumber energi bahan bakar minyak bumi sudah mengalami kelangkaan sehingga harga minyak bumi berdampak pada mahalnya biaya operasional kendaraan bermotor. Karena minyak bumi adalah bahan bakar yang tidak bisa diperbaharui maka kita harus mulai memikirkan bahan bakar alternatifnya. Di Indonesia terdapat berbagai sumber energi yang berlimpah, seperti energi surya, energi air, energi angin dan bioenergi. Bioenergi dikelompokan menjadi biogas, biomassa, biodiesel, dan bioethanol. Bioethanol adalah bahan bakar alternatif yang didapat dari proses permentasi dan destilasi tanaman yang mengandung karbohidrat, sebagai contoh bioethanol dapat dihasilkan dari proses permentasi nira kelapa atau enau. Proses destilasi dari nira kelapa atau enau dapat menghasilkan bioethanol dengan konsentrasi yang sangat tinggi lebih besar dari 80%, sehingga tidak cocok untuk diminum tetapi sangat cocok dijadikan bahan bakar pengganti premium. Karena bioethanol dengan persentase 80%
memiliki nilai oktan sebesar 108,6 yang sangat baik digunakan pada kendaraan bermotor sebagai pengganti premium. Khusus daerah Bali, pemanfaatan arak Bali baru pada tahap untuk konsumsi (sebagai minuman keras) dan sarana upacara.[19] Dari permasalahan tersebut di atas telah dilakukan beberapa penelitian berupa pemanfaatan arak Bali sebagai bahan bakar. Diantaranya: Ervan (2006), melakukan penelitian pengaruh variasi ratio kompresi dan posisi transmisi terhadap gas buang dengan arak api sebagai bahan bakar pada sepeda motor empat langkah, diperoleh hasil semakin besar ratio kompresi emisi yang dihasilkan semakin baik dibandingkan dengan bahan bakar bensin arak api mampu bekerja pada ratio kompresi lebih tinggi. Artawan (2006), dengan mengubah rasio kompresi. Perubahan yang dilakukan dengan memperkecil volume sisa yaitu mensekrap kepala silinder. Didapat hasil pengujian bahwa rasio kompresi 9,3 : 1 dengan bahan bakar arak api akselerasi yang dihasilkan semakin besar dan kebutuhan bahan bakar semakin rendah. Mustika (2006), melakukan penelitian dengan memvariasikan konsentrasi ethanol serta putaran mesin terhadap emisi kendaraan. Didapat hasil semakin besar kandungan ethanol, emisi yg dihasilkan semakin baik. Wirawan (2007), dengan variasi rasio kompresi pada konsentrasi ethanol 97% dibandingkan dengan bahan bakar bensin, dan diperoleh hasil semakin besar ratio kompresi semakin besar pula torsi dan daya yang dihasilkan, dan SFC menurun. Sehingga performance yang dihasilkan oleh bahan bakar ethanol 97% dengan rasio kompresi 9,3 : 1 lebih besar dari pada penggunaan bahan bakar bensin dengan rasio kompresi 8,8 : 1. Melihat permasalahan tersebut penulis tertarik melakukan penelitian lanjutan dengan topik Kajian Eksperimental Unjuk Kerja Mesin Menggunakan Bahan Bakar Arak Bali.
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas maka rumusan masalah yang akan dibahas adalah bagaimana pengaruh penggunaan arak Bali sebagai bahan bakar terhadap unjuk kerja mesin?. 1.3 Batasan Masalah Untuk dapat mempermudah dalam proses penelitian dan penganalisaan serta pembahasan agar lebih terarah maka diberi batasanbatasan sebagai berikut : 1. Motor yang akan digunakan adalah motor empat langkah 125 cc dalam kondisi mesin standar. 2. Jenis bahan bakar standar adalah premium dibandingkan dengan arak Bali dengan konsentrasi 90%. 3. Dilakukan perubahan pada lubang venturi karburator dan penggantian spuyer main jet dan pilot jet. 4. Putaran mesin bervariasi dari 3000 rpm sampai 8500 rpm. 5. Unjuk kerja yang dianalisis adalah Torsi, Daya, Konsumsi Bahan Bakar, Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC). 6. Emisi Gas Buang yang dianalisis adalah HC, CO, CO 2, O 2. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penggunaan bahan bakar arak Bali terhadap unjuk kerja mesin. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Bagi Penulis
Untuk dapat memperdalam pengetahuan di bidang motor bakar dan dapat menerapkan langsung di lapangan teori-teori yang terdapat di perkuliahan. 2. Bagi Pembaca a. Pembaca dapat mengetahui perbedaan fenomena mesin meliputi daya, torsi, konsumsi bahan bakar (FC), konsumsi bahan bakar spesifik (SFC), dan Emisi Gas Buang pada sepeda motor empat langkah dengan menggunakan bahan bakar premium dibandingkan dengan arak Bali. b. Memberi informasi tentang bahan bakar arak Bali sebagai bahan bakar pengganti premium.