PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN BAKAR SOLAR DAN …

PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN BAKAR SOLAR DAN

PERTAMINA DEX TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA MESIN

DIESEL FORD ESCORT 1.8

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik Bidang Ilmu Perkapalan

OLEH :

YULIANTI MANGALIK

D331 13 306

DEPARTEMEN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

GOWA

2019

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI


FAKULTAS TEKNIK JURUSAN PERKAPALAN

PROGRAM STUDI TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

Jalan Poros Malino Km. 6 Bontomarannu (92171) Gowa, Sulawesi Selatan

Telp. (0411) 584 639, Fax (0411) 586015, E-mail : http://eng.unhas.ac.id













4

`

i

ABSTRAK

Yulianti Mangalik. D331 13 306. Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Solar dan

Pertamina Dex Terhadap Emisi Gas Buang pada Mesin Diesel Ford Escort

1.8, dibimbing oleh Rahimuddin, S.T., MT.,Ph.D dan Andi Husni Sitepu, S.T., MT.

Emisi hasil proses pembakaran bahan bakar berupa partikulat (debu dan timah

hitam) dan gas buang (CO, NO, NO2, NOx, SO2, H2S) dapat menyebabkan

gangguan kesehatan dan kerusakan lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui perbandingan tingkat kadar emisi gas buang dan nilai total energi pada

masing-masing bahan bakar. Dalam pengujian menggunakan Instrument Gas

Analyzer dimana ujung probe diletakkan pada pipa gas buang mesin diesel ford

escort 1.8. Parameter yang diukur dalam penelitian ini adalah emisi gas buang yang

meliputi CO, NO dan NOx. Bahan bakar yang digunakan adalah Solar dan

Pertamina Dex. Dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa kadar CO, NO dan NOx

bahan bakar solar dan pertamina dex semakin meningkat seiring dengan semakin

besarnya putaran mesin, namun nilai kadar yang dideteksi di bahan bakar solar

cenderung lebih besar nilainya dibanding dengan bahan bakar pertamina dex. Kadar

CO pada bahan bakar solar mencapai nilai kadar 900 ppm (0,09%) sedangkan pada

bahan bakar pertamina dex hanya mencapai 600 ppm (0,06%).

Kata Kunci : Mesin diesel ford escort 1.8, Solar dan Pertamina Dex, emisi gas

buang.

`

ii

ABSTRACT

Yulianti Mangalik. D331 13 306. Influence of the use of diesel fuel and Pertamina

Dex Against exhaust emissions on a Ford Escort 1.8 Diesel engine, guided by

Rahimuddin, ST., MT.,Ph.D and Andi Husni Sitepu, S.T., M.T.

Emissions fuel combustion process results in the form of particulates (dust and lead)

and exhaust gases (CO, NO, NO2, NOx, SO2, H2S) can cause health problems and

environmental damage.This research aims to know the comparison of exhaust

emission levels and the value of the total energy in each fuel. In a test using a Gas

Analyzer Instrument in which the tip of the probe is placed on the exhaust pipe of

the diesel engine ford escort 1.8. The parameters measured in this study are the

exhaust emissions which include CO, NO and NOx. The fuel used is diesel and

Pertamina Dex from this research obtained the results that the levels of CO, NO and

NOx and diesel fuel pertamina dex increases along with the magnitude of the

rotation of the engine, but the value of the levels being detected in materials solar

fuels tend to be greater in value than the fuel pertamina dex. Levels of CO on diesel

fuel reached a value of 900 ppm (0,09%) levels while fuel pertamina dex only reach

600 ppm (0,06%).

Keywords: ford escort 1.8 diesel engine, diesel and Pertamina Dex, exhaust

emissions.

`

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, oleh karena

berkat dan pertolongan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam

menyelesaikan pendidikan strata (S1) Departermen Teknik Sistem Perkapalan

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

Dalam proses penyelesaian skripsi ini, tak lupa pula penulis mengucapkan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan

mendukung penulis baik secara langsung maupun tidak langsung hingga selesainya

skripsi ini. Rasa terima kasih tersebut penulis sampaikan kepada :

1. Kedua orang tua saya, Lukas Marampa’ (Alm.) dan Bertha Mangalik, atas

segala doa, kasih sayang dan dukungan serta motivasi terbaiknya selama ini,

serta adik saya tercinta Yorinda Marampa’ yang juga selalu mendukung dan

mensuport saya selama ini, serta segenap keluarga besar saya, terkhusus

orang tua/wali saya bapak Yosafat Sattu Mangalik, S.Pd dan ibu Alfrida

Sumalu, S.Pd yang telah banyak memberi bantuan moril maupun material

selama kuliah.

2. Bapak Andi Haris Muhammad, S.T., M.T., Ph.D. selaku ketua Departemen

Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

3. Bapak Rahimuddin, S.T., M.T.,Ph.D. selaku dosen pembimbing I dan

Bapak Andi Husni Sitepu, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing II, yang

telah meluangkan waktu dan pikiran serta perhatiannya guna memberikan

bimbingan dan pengarahan demi terselesaikannya penulisan skripsi ini.

4. Segenap Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Sistem Perkapalan,

Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin, terkhusus untuk ibu Hasnawiyah

Hasan, S.T., M.T. selaku dosen Pembimbing Akademik, atas segala

pengajaran dan bimbingannya selama ini.

5. Staf Tata Usaha Departemen Teknik Sistem Perkapalan yang telah

membantu segala aktivitas adminitrasi baik selama perkuliahan serta dalam

penyelesaian skripsi ini.

`

iv

6. Teman-teman mahasiswa Se-jurusan Teknik Perkapalan khususnya

angkatan 2013, teman-teman seperjuangan di Departemen Teknik Sistem

Perkapalan angkatan 2013 yang telah memberikan banyak pengalaman

berharga selama penulis menjadi mahasiswa.

7. Segenap warga KMKO Perkapalan dan KMKO Teknik, atas segala doa dan

dukungannya selama ini.

8. Teman-teman Kerja Praktek (Pontianak Crew), yakni Jeyne Palimbunga,

Zulfikar, dan Amar Arsil Aman, atas segala doa, motivasi dan dukungannya

selama ini.

9. Teman-teman KKN Gel.96 Kecamatan Suppa’, Kab.Pinrang, terkhusus

untuk “Tasiwalie Crew” (Hadi Darmawan, Ganang Priyatna, Risma dan Ria

Febrianti), atas segala doa dan motivasinya selama penyelesaian skripsi ini.

10. Teman-teman di Laboratorium Permesinan Kapal, yang telah memberikan

banyak pengalaman berharga dan dukungan selama penulis bergabung. Tak

lupa pula penulis sampaikan banyak terima kasih kepada kanda-kanda

Senior dan dinda-dinda Junior atas motivasi dan dukungannya selama ini.

11. Teman-teman seperjuangan selama proses penyelesaian skripsi yakni

“Moses dan Syamsu Rijal” yang telah banyak mengarahkan dan membantu

bahkan memberikan banyak pengalaman berharga selama penyelesaian

skripsi ini.

12. Segenap keluarga besar “Pondok Si Kembar” yang telah menjadi tempat

berbagi bahkan jadi keluarga selama penulis menjadi mahasiswa, juga

terkhusus untuk dinda “Sri Marwa Dewi Tantu” atas segala doa, dukungan

serta motivasinya selama ini.

13. Parnert sharing kanda “Rivaldi Pata’dungan” dan juga buat sahabat-sahabat

terbaik penulis yakni (Eka Benduruk, S.Farm, Meti Sesa dan Nita

Puspitasari), atas segala doa, dukungan semangat dan motivasinya dari jauh

selama ini, serta bagi semua pihak yang penulis tidak sempat sebutkan

namanya satu persatu namun memiliki peranan yang tidak kalah pentingnya

dalam proses penyelesaian skripsi ini.

`

v

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih banyak terdapat

kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang

bersifat membangun sehingga dapat dijadikan referensi bagi penulis di masa

mendatang.

Akhir kata, semoga hasil penelitan dan skripsi ini bermanfaat bagi

pengembangan ilmu pengetahuan ke depannya.

Gowa, Mei 2019

Penyusun

`

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................

LEMBAR PERSETUJUAN.............................................................................

ABSTRAK ....................................................................................................... i

KATA PENGANTAR ..................................................................................... iii

DAFTAR ISI .................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ x

DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1

I. 1 Latar Belakang ................................................................................ 1

I. 2 Rumusan Masalah ........................................................................... 4

I. 3 Batasan Masalah .............................................................................. 4

I. 4 Tujuan Penelitian ............................................................................. 4

I. 5 Manfaat Penelitian ........................................................................... 4

I. 6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 6

II. 1 Mesin Diesel .................................................................................. 6

II. 2 Prinsip Kerja Motor Diesel ............................................................ 8

II. 2.1 Mesin Diesel 2 Langkah ............................................................ 8

II. 2.2 Mesin Diesel 4 Langkah ............................................................ 9

II. 3 Karakteristik Bahan Bakar ............................................................. 11

II. 3.1 Karakteristik Bahan Bakar Solar............................................... 13

II. 3.2 Spesifikasi Bahan Bakar Solar ................................................... 16

II. 3.3 Spesifikasi Bahan Bakar Pertamina Dex ................................... 18

II. 4 Konsumsi Bahan Bakar .................................................................. 19

`

vii

II. 5 Energi Bahan Bakar ....................................................................... 20

II. 5.1 Nilai Kalor Bahan Bakar (Heating Value) ................................ 20

II. 6 Reaksi Kimia Bahan Bakar ............................................................ 23

II. 7 Gas Buang Mesin ........................................................................... 26

II. 8 Standar Emisi Gas Buang .............................................................. 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 34

III. 1 Jenis Penelitian .............................................................................. 34

III. 2 Lokasi dan Waktu Penelitian ........................................................ 34

III. 3 Pengolahan Data ........................................................................... 34

III. 4 Data Mesin Diesel......................................................................... 35

III. 5 Alat dan Bahan ............................................................................. 36

III. 6 Penyajian Data Hasil Pengujian.................................................... 38

III. 7 Kerangka Berpikir ........................................................................ 40

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN.................................................... 41

IV. 1 Perbandingan Kadar dari Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar dan

Pertamina Dex terhadap putaran mesin dalam 3 tahapan variasi pembebanan

mesin .................................................................................................... 41

IV. 2 Karakteristik Hubungan Putaran Mesin terhadap Emisi Gas Buang

bahan bakar Solar dan Pertamina Dex pada 3 tahapan variasi pembebanan

mesin .................................................................................................... 52

IV. 3 Standar Emisi Gas Buang EURO 4 Tahun 2005 – 2008 ............. 58

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 60

V. 1 Kesimpulan ..................................................................................... 60

V. 2 Saran ............................................................................................... 61

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 62

LAMPIRAN

Lampiran Kalibrasi Alat

Lampiran Data Pengukuran Instrument Gas Analyzer

Lampiran Data Propertis Bahan Bakar Solar dan Pertamina Dex

`

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip Kerja Motor Diesel ....................................................... 8

Gambar 2.2 Sistem Kerja Mesin Diesel 2 Langkah ..................................... 9

Gambar 2.3 Sistem Kerja Mesin Diesel 4 Langkah ..................................... 10

Gambar 3.1 Mesin Diesel Ford Escort 1.8 ................................................... 36

Gambar 3.2 Volumetrik Fuel Flow Measurement System ........................... 36

Gambar 3.3 Stopwatch ................................................................................. 37

Gambar 3.4 Gas Analyzer ............................................................................ 37

Gamabr 3.5 Tachometer ............................................................................... 38

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Kadar CO dari Emisi Gas Buang bahan

bakar Solar dan Pertamina Dex pada variasi putaran mesin .... 41

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Kadar NO dari Emisi Gas Buang bahan


Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Kadar NOx dari Emisi Gas Buang bahan














Gambar 4.10 Grafik hubungan putaran mesin (rpm) terhadap emisi gas buang

bahan bakar Solar, tanpa beban dynamometer ......................... 52


bahan bakar Solar pada beban setengah dynamometer ............ 53

`

ix


bahan bakar Solar pada beban penuh dynamometer ................ 54


bahan bakar Pertamina Dex,tanpa beban dynamometer........... 55


bahan bakar Pertamina Dex pada beban setengah dynamometer 56


bahan bakar Pertamina Dex pada beban penuh dynamometer . 57

`

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Heating Value beberapa Jenis Bahan Bakar ............................. 23

Tabel 2.2 Persentase komponen pencemaran udara dari gas buang ......... 26

Tabel 2.3 Nilai Ambang Batas (NAB) zat kimia menurut standar SNI ... 32

Tabel 2.3 Standar Emisi Euro 4 ................................................................ 32

Tabel 3.1 Data Spesifikasi Mesin Diesel Ford Escort 1.8 ........................ 35

Tabel 4.1 Perbandingan kadar dari Emisi Gas Buang bahan bakar Solar dan

pertamina dex, pada variasi putaran mesin ................................ 44


pertamina dex, pada variasi putaran mesin............................... 44


pertamina dex, pada variasi putaran mesin ............................... 48

Tabel 4.4 Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar solar, tanpa beban

dynamometer. ... ....................................................................... 52

Tabel 4.5 Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar solar, pada beban setengah

dynamometer ............................................................................ 53

Tabel 4.6 Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar solar, pada beban penuh

dynamometer ............................................................................ 54

Tabel 4.7 Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar pertamina dex, tanpa beban

dynamometer ............................................................................ 55

Tabel 4.8 Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar pertamina dex, pada beban

setengah dynamometer. ............................................................ 56

Tabel 4.9 Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar pertamina dex, pada beban

penuh dynamometer ................................................................. 57

Tabel 4.10 Perbandingan standar emisi gas buang Euro 4 dan hasil pengujian

alat ukur Gas Analyzer, tanpa beban dynamometer ................. 58


alat ukur Gas Analyzer, beban setengah dynamometer ............ 58


alat ukur Gas Analyzer, beban penuh dynamometer ................ 59

`

xi

DAFTAR NOTASI

Simbol Keterangan Satuan

O2 Oksigen %

H Hidrogen ppm

N Nitrogen ppm

S Sulfur ppm

C Karbon ppm

H2S Hidrogen Sulfide ppm

NO Nitrogen Monoksida ppm

NO2 Nitrogen Dioksida ppm

NOX Oksida Nitrogen ppm

HC Hidrokarbon ppm

SO2 Sulfur Dioksida ppm

CO Karbon Monoksida ppm

CO2 Karbon Dioksida ppm

H2O Uap Air ppm

VBB Konsumsi Bahan Bakar m³

ρ BB Kerapatan Massa Bahan Bakar kg/m³

t BB Waktu pemakaian bahan bakar s

FC Kecepatan Aliran bahan bakar kg/s

T1 Suhu Lingkungan ᵒC

T2 Suhu Gas Buang ᵒC

`

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Di Indonesia konsumsi bahan bakar kendaraan semakin menjadi perhatian

mengingat tingkat konsumsi bahan bakar semakin hari semakin tinggi dan tidak

didukung oleh produksi bahan bahan bakar yang justru semakin menurun.

Konsumsi bahan bakar minyak untuk kendaraan hampir seluruhnya diproduksi oleh

PT. Pertamina (persero) berupa Premium, Pertamax, Pertalite, Solar, Pertamina

Dex dan bahan bakar lainnya. Solar adalah salah satu jenis bahan bakar yang

dihasilkan dari proses pengolahan minyak bumi, pada dasarnya minyak mentah

dipisahkan fraksi-fraksinya pada proses destilasi sehingga dihasilkan fraksi solar

dengan titik didih 250°C sampai 300°C. Kualitas solar dinyatakan dengan bilangan

cetane (pada bensin disebut oktan), yaitu bilangan yang menunjukkan kemampuan

solar mengalami pembakaran di dalam mesin serta kemampuan mengontrol jumlah

ketukan (knocking), semakin tinggi bilangan cetane ada solar maka kualitas solar

akan semakin bagus.

Pertamina Dex adalah bahan bakar minyak buatan Pertamina yang

diperuntukkan bagi kendaraan dengan mesindiesel. Seperti halnya pertamax dan

pertamax plus, Pertamina Dex ini termasuk ke dalam bahan bakar minyak non

subsidi. Tidak seperti pertamax dan pertamax plus yang dengan mudah dapat kita

jumpai di SPBU-SPBU, Pertamina Dex cukup susah ditemukan. Pertamina sendiri

hanya menyediakan dispenser pengisian Pertamina Dex di beberapa kota saja, dan

penyebarannya belum merata, namun biasanya di setiap SPBU juga menyediakan

Pertamina Dex dalam bentuk kemasan. Pertamina Dex sendiri merupakan BBM

yang memiliki harga di atas Pertamax dan Pertamax Plus, jadi harganya tergolong

mahal.

Pencemaran udara saat ini terutama pada kota-kota besar ataupun kawasan-

kawasan industri mulai dirasakan menjadi masalah yang cukup memprihatinka.

Udara merupakan faktor lingkungan yang paling berhubungan langsung dengan

`

2

manusia yaitu untuk bernafas. Pencemaran terhadap udara tentunya akan berakibat

menurunnya kualitas kesehatan manusia juga mahluk hidup lainnya dan tumbuhan.

Mesin diesel merupakan salah satu jenis dari motor bakar dalam. Pada

mesin diesel yang juga disebut dengan Compressed Ignition Engine, penyalaan

bahan bakar terjadi secara spontan karena bahan bakar dinjeksikan ke dalam

silinder yang berisi udara dengan kondisi temperatur dan tekanan tinggi. Pada

motor diesel bahan bakar dan udara akan tercampur pada akhir proses kompresi

(Sukoco).

Bahan bakar pada mesin konversi energi merupakan faktor yang sangat

penting. Hal ini disebabkan karena energi yang akan dikonversi itu diperoleh dari

bahan bakar. Bahan bakar yang digunakan diperoleh melalui proses distilasi minyak

bumi. Dalam dunia maritim bidang klasifikasi jenis bahan bakar minyak yaitu.

MGO (marine gas oil), MDO (marine diesel oil), IFO (intermediate fuel oil), MFO

(marine fuel oil).

Berdasarkan hasil penelitian Adly Havendri (Jurnal Teknika No.28 Vol. 1

Thn. XIV, November 2007), menyimpulkan bahwa kontribusi pencemaran udara

yang berasal dari sektor transportasi mencapai 60% (termasuk industri jasa

transportasi kapal), dari sektor industri 25%, rumah tangga 10% serta pembakaran

sampah mencapai 5%. Dalam sektor transportasi khususnya industri jasa

transportasi kapal memang hal yang sangat memungkinkan terjadi karena 90%

pengangkutan barang melalui kapal yang menggunakan mesin penggerak.

Disisi lain, pertumbuhan pembangunan kapal semakin berkembang pesat

sehingga kebutuhan akan bahan bakar juga akan semakin meningkat. Penggunaan

bahan bakar yang terus meningkat memberikan dampak negatif pada lingkungan

yaitu tingginya pencemaran di udara akibat emisi hasil proses pembakaran bahan

bakar. Emisi berupa partikulat (debu dan timah hitam) dan gas (CO, NO, SO, H2S)

dapat menyebabkan gangguan kesehatan dan kerusakan pada lingkungan. Untuk

itu, maka perlu dilakukan perlindungan melalui upaya pengendalian terhadap

sumber emisi gas buang kendaraan bermotor.

`

3

Efisiensi energi adalah perbandingan antara energi yang dapat dimanfaatkan

terhadap energi yang dibutuhkan. Semakin tinggi tingkat efisiensi energi maka

penggunaan energi akan semakin sedikit untuk hasil yang sama. Energi sudah

menjadi salah satu kebutuhan yang tidak dapat dipisahkan dalam segala aktivitas

manusia. Energi saat ini dapat diperoleh dari sumber daya alam seperti minyak

bumi yang telah ada dan juga dengan memanfaatkan gejala alam sebagai tenaga

penggerak untuk memperoleh energi. Namun ketidakseimbangan antara kebutuhan

energi dan energi yang tersedia saat ini membuat manusia berfikir untuk membuat

energi alternative lainnya. Tidak terkecuali dalam dunia perkapalan.

Untuk mengetahui jenis bahan bakar yang efektif dan efisien sesuai

kebutuhan, dapat dilakukan pengujian terhadap bahan bakar tersebut . Kalor yang

dilepaskan dipakai memanaskan air dan kalor yang diserap oleh air dihitung.

Efektivitas bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah kalor

dengan volume yang sama. Pada volume yang sama, semakin besar jumlah kalor

yang dilepaskan, semakin efektif bahan bakar tersebut untuk digunakan sesuai

kebutuhan. Efisiensi bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah volume

dan harga. Untuk volume yang sama, semakin murah harga BBM, semakin efisien

BBM tersebut untuk digunakan sesuai kebutuhan. Namun, ada beberapa aspek yang

perlu diperhatikan berkaitan dengan penggunaan BBM. Aspek tersebut di antaranya

keamanan dan kebersihan lingkungan.

Penggunaan bahan bakar akan semakin meningkat dengan rendahnya

efisiensi pembakaran pada mesin. Efisiensi pembakaran pada mesin yang rendah

akan meningkatkan tingkat polusi udara dari gas buang mesin. Efisiensi total mesin

dalam jangka panjang akan mempengaruhi biaya operasional mesin.

Berdasarkan latar belakang di atas maka penulis tertarik untuk mengadakan

penelitian emisi gas buang dari penggunaan bahan bakar dengan melakukan

pengujian pada mesin diesel Ford Escort 1.8 menggunakan dua jenis bahan bakar

yakni Solar dan Pertamina Dex.

`

4

Dari uraian diatas, penulis mengajukan penelitian dalam bentuk skripsi

dengan judul :

“ Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Solar dan Pertamina Dex

Terhadap Emisi Gas Buang pada Mesin Diesel Ford Escort 1.8”

I.2 Rumusan Masalah

Sesuai uraian yang telah dipaparkan diatas maka dapat dirumuskan beberapa

permasalahan yang akan diteliti yaitu :

1. Bagaimana perbandingan tingkat kadar emisi gas buang antara bahan bakar

Solar dengan Pertamina Dex?

2. Bagaimana karakteristik hubungan putaran mesin dan juga variasi beban

dengan kadar emisi gas buang pada masing-masing bahan bakar?

I.3 Batasan Masalah

Agar pembahasan dalam penelitian ini tidak meluas maka diperlukan batasan-

batasan masalah antara lain sebagai berikut:

1. Tidak menganalisa reaksi kimia proses pembakaran

2. Metode pengukuran emisi dengan menggunakan alat ukur Gas Analyzer

I.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui perbandingan tingkat emisi gas buang antara bahan bakar Solar

dengan Pertamina Dex.

2. Mengetahui hubungan putaran mesin dengan kadar emisi gas buang pada

motor diesel dengan masing-masing bahan bakar.

I.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu :

1. Menambah pengetahuan mengenai karakteristik bahan bakar yang dapat

digunakan untuk membuat estimasi kebutuhan bahan bakar.

`

5

2. Membuktikan perbedaan kandungan emisi gas buang dengan variasi

putaran pada mesin diesel antara menggunakan bahan bakar Solar dan

Pertamina Dex.

3. Memberikan gambaran kadar pencemaran akibat penggunaan Solar dan

Pertamina Dex pada berbagai kadar konsentrasi.

4. Dapat dijadikan referensi untuk penelitian selanjutnya.

I.6 Sistematika Penulisan

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi mengenai konsep dasar penyusunan skripsi yang meliputi

latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat

penelitian serta sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisi tentang gambaran penjelasan mengenai teori dasar tentang

karakteristik dan prinsip kerja mesin diesel, karakteristik bahan bakar, dan teori-

teori yang berkaitan dengan pembahasan penelitian.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini akan diuraikan mengenai waktu dan lokasi penelitian, tahapan

penelitian, perolehan data, dan kerangka berpikir.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Di dalam bab ini akan membahas mengenai hasil penelitian yang diperoleh dari

sistem pengukuran dan sistem perhitungan numerik, yang telah diperoleh dari

hasil pengujian menggunakan mesin diesel.

BAB V : PENUTUP

Pada bab ini akan menyajikan secara singkat kesimpulan yang diperoleh dari

pembahasan dan juga memuat saran-saran bagi pihak yang berkepentingan

untuk mengembangkan penelitian lebih lanjut.

`

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Mesin Diesel

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka kemajuan di

bidang industri terutama dalam bidang permesinan, berbagai alat diciptakan untuk

mempermudah dan menambah kenyamanan manusia dalam memenuhi kebutuhan.

Salah satunya adalah di bidang otomotif, dimana dalam penggunaanya diperlukan

pengetahuan tentang mesin tersebut dengan baik supaya selama pengoperasian

mesin dapat berjalan se-efektif dan se-efisien mungkin.

Dewasa ini otomotif khususnya mesin diesel mengalami perkembangan yang

begitu pesat karena didukung tingkat kemajuan teknologi dan kualitas sumber daya

manusia yang semakin meningkat. Penggunaan mesin diesel pada saat ini juga

semakin meluas karena pemakian bahan bakar motor diesel lebih efesien apabila

dibandingkan dengan motor bensin. Menurut Adji (2005), Diesel berasal dari nama

seorang insinyur dari Jerman yang menemukan mesin ini pada tahun 1893, yaitu

Dr. Rudolf Diesel. Pada waktu itu mesin tersebut tergantung pada panas yang

dihasilkan ketika kompresi untuk menyalakan bahan bakar. Bahan bakar ini

diteruskan ke silinder oleh tekanan udara pada akhir kompresi. Pada tahun 1924,

Robert Bosch, seorang insinyur dari Jerman, mencoba mengembangkan pompa

injeksi daripada menggunakan metode tekanan udara yang akhirnya berhasil

menyempurnakan ide dari Rudolf Diesel. Keberhasilan Robert Bosch dengan mesin

dieselnya tersebut sampai saat ini digunakan oleh masyarakat.

Dalam mesin diesel, bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar pada akhir

langkah kompresi. Sebelumnya udara yang diisap telah dikompresi dalam ruang

bakar sampai tekanan dan temperatur menjadi naik. Naiknya tekanan dan

temperatur mengakibatkan bahan bakar menyala dan terbakar sendiri. Untuk

memperoleh tekanan kompresi yang tinggi saat putaran mesin rendah, banyaknya

udara yang masuk ke dalam silinder harus besar tanpa menggunakan throttle valve

untuk membatasi aliran dari udara yang dihisap. Dengan demikian dalam sebuah

`

7

mesin diesel, output mesinnya dikontrol oleh pengontrol banyaknya bahan bakar

yang diinjeksikan.

Salah satu penggerak mula yang banyak dipakai adalah mesin kalor, yaitu mesin

yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau yang

mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Energi itu sendiri dapat diperoleh

dengan proses pembakaran, proses fisi bahan bakar nuklir atau proses – proses yang

lain. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini, mesin kalor dibagi menjadi

dua golongan yaitu mesin pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam.

Pada mesin pembakaran luar proses pembakaran terjadi di luar mesin dimana

energi termal dari gas hasil pembakaran dipindah ke fluida kerja mesin melalui

beberapa dinding pemisah. Sedangkan pada mesin pembakaran dalam atau dikenal

dengan motor bakar, proses pembakaran terjadi di dalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja.

Motor diesel disebut juga motor bakar atau mesin pembakaran dalam karena

pengubahan tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanik dilaksanakan di

dalam mesin itu sendiri. Di dalam motor diesel terdapat torak yang mempergunakan

beberapa silinder yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak bolak – balik

(translasi). Di dalam silinder itu terjadi pembakaran antara bahan bakar solar

dengan oksigen yang berasal dari udara. Gas yang dihasilkan oleh proses

pembakaran mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros engkol

oleh batang penggerak. Gerak tranlasi yang terjadi pada torak menyebabkan gerak

rotasi pada poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi tersebut mengakibatkan gerak

naik dan turun torak.

Konsep pembakaran pada motor diesel adalah melalui proses penyalaan

kompresi udara pada tekanan tinggi. Pembakaran ini dapat terjadi karena udara

dikompresi pada ruangan dengan perbandingan kompresi jauh lebih besar dari pada

motor bensin (7–12), yaitu antara (14–22). Akibatnya udara akan mempunyai

tekanan dan temperatur melebihi suhu dan tekanan penyalaan bahan bakar.

Hal ini berbeda dengan mesin bensin yang menggunakan percikan pengapian

busi untuk menyalakan campuran bahan bakar udara. Mesin dan siklus

termodinamika keduanya dikembangkan oleh Rudolph Diesel pada tahun 1892.

`

8

II.2. Prinsip Kerja Motor Diesel

Pada motor diesel, solar dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi

ini selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik. Prinsip kerja motor

diesel secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut, yaitu solar dari boost

pump dihisap masuk ke dalam silinder, udara murni dihisap dan dikompresikan

pada 8º-12º sebelum piston mencapai titik mati atas kemudian bahan bakar

dikabutkan maka terjadilah pembakaran. Bila piston bergerak naik turun didalam

silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, maka tenaga pada piston

akan mengakibatkan piston terdorong ke bawah. Gerakan naik turun pada torak

diubah menjadi gerak putar pada poros engkol oleh connecting rod. Selanjutnya

gas-gas sisa pembakaran dibuang dan campuran udara bahan bakar tersedia pada

saat-saat yang tepat untuk menjaga agar piston dapat bergerak secara periodik dan

melakukan kerja tetap.

Gambar 2.1 : Prinsip kerja motor diesel

II.2.1 Mesin Diesel 2 Langkah

Mesin diesel dua langkah atau dikenal juga dengan dua tak sangat

dipengaruhi oleh proses pertukaran gas di dalam silinder yang disebut juga proses

pembilasan (scavenging). Proses pembilasan adalah proses pembersihan silinder

dari gas buang dan menggantikannya dengan udara pada mesin diesel atau

campuran udara dan bahan bakar pada mesin bensin. Mesin dua langkah

mempunyai siklus hanya dalam dua gerakan piston (TMB-TMA-TMB) atau dalam

`

9

satu putaran poros engkol (crankshaft). Langkah isap dan langkah buang terjadi

pada saat yang hampir bersamaan, yaitu ketika piston berada di sekitar TMB. Proses

pemasukan udara atau campuran udara dan bahan bakar segar ke dalam silinder

tidak dilakukan oleh gerakan isap piston seperti pada mesin 4 langkah, tetapi bisa

melalui mekanisme di ruang engkol atau dengan bantuan blower atau compressor

pada sistem yang terpisah. Selanjutnya gas buang di desak keluar silinder oleh udara

atau campuran udara-bahan bakar yang bertekanan. Tentunya sebagian udara atau

campuran udara-bahan bakar segar ada yang ikut keluar bersama gas buang, inilah

sebabnya mengapa mesin 2 langkah lebih boros dibanding mesin 4 langkah,

khususnya untuk mesin bensin. Pada mesin diesel hanya udara saja yang digunakan

untuk melakukan pembilasan, sehingga hanya ada kerugian daya pembilasan.

Sebaliknya secara teoritis mesin 2 langkah bisa menghasilkan daya dua kali mesin

4 langkah untuk putaran, ukuran, serta kondisi operasi yang sama, karena mesin 2

langkah bekerja dengan siklus dua kali mesin 4 langkah. Berdasarkan hal di atas

mesin 2 langkah lebih menguntungkan dipakai pada mesin diesel ukuran besar atau

pada mesin bensin ukuran kecil.

Gambar 2.2 : Sistem Kerja Mesin Diesel 2 Langkah

II.2.2 Mesin Diesel 4 Langkah

Siklus 4 langkah pada dasarnya adalah piston melakukan 4 kali langkah dan

crankshaft melakukan 2 kali langkah untuk menghasilkan satu kali tenaga atau satu

kali pembakaran. Untuk lebih jelasnya, gambar berikut adalah prinsip kerja motor

diesel 4 langkah.

`

10

Gambar 2. 3 : Sistem Kerja Mesin Diesel 4 Langkah

a. Langkah Hisap

Pada langkah hisap, udara dimasukkan ke dalam silinder. Piston membentuk

kevakuman didalam silinder seperti pada mesin bensin, piston bergerak kebawah

dari TMA menuju TMB. Terjadinya vakum ini menyebabkan katup hisap terbuka

dan memungkinkan udara segar masuk kedalam silinder. Sedangkan katup buang

menutup selama melakukan langkah hisap.

b. Langkah Kompresi

Pada langkah kompresi, piston bergerak dari TMB menuju TMA. Pada saat

ini kedua katup hisap dan buang tertutup. Udara yang dihisap selama langkah hisap

kemudian ditekan pada 8º-12º sebelum piston mencapai titik TMA bahan bakar

dikabutkan maka terjadilah pembakaran.

c. Langkah Kerja

Energi pembakaran mengekspansikan dengan cepat sehingga piston

terdorong kebawah. Gaya yang mendorong piston kebawah diteruskan ke

connecting rod dan poros engkol dirubah menjadi gerak putar untuk memberi

tenaga pada mesin.

`

11

d. Langkah Buang

Pada saat piston menuju TMB, katup buang terbuka dan gas sisa hasil pembakaran

dikeluarkan melalui katup buang pada saat piston bergerak ke atas lagi. Gas akan

terbuang habis pada saat piston mencapai TMA.

II.3. Karakteristik Bahan Bakar

Berikut ini beberapa karakteristik bahan bakar yang kita kenal. Bahan bakar

tersebut ada yang tidak terbarukan dan ada pula yang terbarukan. Setiap jenis bahan

bakar memiliki sifat yang berbeda-beda, baik sifat fisik, kimia, dan akibat

penggunaannya terhadap lingkungan. Bahan bakar tersebut diantaranya :

Bensin

Struktur kimia : C4 s/d C12

Cetane number : 5 s/d 20

Angka oktan : 86 s/d 94

Massa jenis : 0,71–0,77 kg/l

Sumber : minyak bumi

Heating value : 30.381 - 34.381 kJoule per liter

Fase : cair

Emisi : menghasilkan gas buang berbahaya

Solar

Struktur kimia : C10 s/d C20


Angka oktan : 8 s/d 15

Massa jenis : 0,832 kg/l

Sumber : minyak bumi


Fase : cair

Emisi : menghasilkan gas buang berbahaya (ex.: sulfur, NOx, karbon

monoksida) dan partikel padat.

`

12

BioSolar

Struktur kimia : Metil ester dari C16 s/d C18


Angka oktan : ~25

Massa jenis : 0,88 kg/l

Sumber : minyak kedelai, bekas minyak goreng, lemak hewani

Heating value : 32.611 - 33.447 Joule per liter

Fase : cair

Emisi : menghasilkan gas buang yang bahayanya lebih rendah

daripada solar biasa.

Compressed Natural Gas

Struktur kimia : CH4

Angka oktan : 120

Massa jenis : 0,7 kg/m3

Sumber : bawah tanah

Heating value : 9.198 - 10.592 kJoule per liter pada tekanan 3000psi

Fase : gas bertekanan

Emisi : ramah lingkungan, CO2 rendah

Etanol

Struktur kimia : CH3CH2OH

Angka oktan : 100

Massa jenis : 789 kg/m3

Sumber : jagung, padi, sampah agrikultur.

Heating value : 22.298 kJoule per liter

Fase : cair

Emisi : ramah lingkungan

Hidrogen

Struktur kimia : H2

Angka oktan : 120

`

13

Massa jenis : 70,99 kg/m3 (fase cair); 0,0899 kg/m3 (fase gas temperatur

& tekanan ruang)

Sumber : bawah tanah.


Fase : cair atau gas


Liquified Petroleum Gas

Struktur kimia : C3H8

Angka oktan : 104

Massa jenis : 582,37 kg/m3 (fase cair); 18,357 kg/m3 (fase gas)

Sumber : pengolahan petroleum atau gas alam


Fase : cair atau gas


Metanol

Struktur kimia : CH3OH

Angka oktan : 100

Massa jenis : 791,8 kg/m3

Sumber : gas alam, batubara, atau biomass dari kayu.


Fase : cair


II.3.1 Karakteristik Bahan Bakar Solar

Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak

bumi mentah. Bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih (Pertamina,

2005). Penggunaan solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua

jenis mesin diesel dengan putaran tinggi (diatas 1000 rpm). Minyak solar ini biasa

disebut juga Gas oil, Automotive Diesel oil, High Speed Diesel (Pertamina, 2005).

Mesin-mesin dengan putaran yang cepat (>1000 rpm) membutuhkan bahan bakar

dengan karakteristik tertentu yang berbeda dengan minyak diesel.

`

14

Karakteristik yang diperlukan berhubungan dengan auto ignation (Kemampuan

menyala sendiri), kemudahan mengalir dalam saluran bahan bakar, kemampuan

untuk teratominasi, kemampuan lubrikasi, nilai kalor dan karakteristik lain. Bahan

bakar solar mempunyai sifat-sifat yaitu :

a. Tidak mempunyai warna atau hanya sedikit kekuningan dan berbau

b. Encor dan tidak mudah menguap pada suhu normal

c. Mempunyai titik nyala yang tinggi (40⁰C sampai 100⁰C)

d. Terbakar secara spontan pada suhu 350⁰C

e. Mempunyai berat jenis sekitar 0,82-0,86

f. Mampu menimbulkan panas yang besar (10.500 kcal/kg)

g. Mempunyai kandungan sulfur yang lebih besar dari pada bensin.

Karakteristik bahan bakar mesin diesel yaitu:

a. Volatilitas (Penguapan)

Penguapan adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah

fasa menjadi uap. Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah

menandakan tingginya penguapan. Makin rendah suhu ini berarti makin

tinggi penguapannya.

b. Titik Nyala

Titik nyala adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar

dapat menimbulkan uap yang dapat terbakar ketika disinggungkan dengan

percikan atau nyala api. Nilai titik nyala berbanding terbalik dengan

penguapan.

c. Viskositas

Viskositas menunjukkan resistensi fluida terhadap aliran. Semakin

tinggi viskositas bahan bakar, semakin sulit bahan bakar itu diinjeksikan.

Peningkatan viskositas juga berpengaruh secara langsung terhadap

kemampuan bahan bakar tersebut bercampur dengan udara.

d. Kadar Sulfur

Kadar sulfur dalam bahan bakar diesel yang berlebihan dapat

menyebabkan terjadinya kehausan pada bagian-bagian mesin. Hal ini terjadi

`

15

karena adanya partikel-partikel padat yang terbentuk ketika terjadi

pembakaran.

e. Kadar Air

Kandungan air yang terkandung dalam bahan bakar dapat

membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar.

f. Kadar Abu

Kadar abu menyatakan banyaknya jumlah logam yang terkandung

dalam bahan bakar. Tingginya konsentrasi dapat menyebabkan

penyumbatan pada injeksi, penimbunan sisa pembakaran.

g. Kadar Residu Karbon

Kadar residu karbon menunjukkan kadar fraksi hidrokarbon yang

mempunyai titik didih lebih tinggi dari bahan bakar, sehingga karbon

tertinggal setelah penguapan dan pembakaran bahan bakar.

h. Titik Tuang

Titik tuang adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar

mulai membeku dan terbentuk kristal-kristal parafin yang dapat menyumbat

saluran bahan bakar.

i. Kadar Karbon

Kadar karbon menunjukkan banyaknya jumlah karbon yang terdapat

dalam bahan bakar.

j. Kadar Hidrogen

Kadar hidrogen menunjukkan banyaknya jumlah hidrogen yang

terdapat dalam bahan bakar.

k. Angka Setana

Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk

menyala sendiri (auto ignition). Semakin cepat suatu bahan bakar mesin

diesel terbakar setelah diinjeksikan ke dalam ruang bakar, semakin tinggi

angka setana bahan bakr tersebut. Angka setana bahan bakar adalah persen

volume dari setana dalam campuran setana dan alfa-metil-naftalen yang

mempunyai mutu penyalaan yang sama dengan bahan bakar yang diuji.

`

16

Bilangan setana 48 berarti bahan bakar setara dengan campuran yang terdiri

atas 48% setana dan 52% alfa-metil-naftalen.

l. Nilai Kalor

Nilai kalor menunjukkan energi kalor yang dikandung dalam setiap

satuan massa bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor suatu bahan bakar,

semakin besar energi yang dikandung bahan bakar tersebut persatuan

massa.

m. Massa Jenis

Massa jenis menunjukkan besarnya perbandingan antara massa dari

suatu bahan bakar dengan volumenya.

n. Indeks Diesel

Indeks Diesel adalah suatu parameter mutu penyalaan pada bahan

bakar mesin diesel dapat diartikan sebagai waktu yang diperlukan untuk

bahan bakar agar dapat menyala di ruang pembakaran dan diukur setelah

penyalaan terjadi.

II.3.2 Spesifikasi Bahan Bakar Solar

NO. KARAKTERISTIK SATUAN BATASAN METODE UJI

MIN MAKS ASTM LAIN

1

Bilangan Centana

Angka sentana -

48 - D 613

Indeks Sentana - 45 - D 4737

2 Berat Jenis @15⁰C kg/m³

815 860

D 1298/D

4052

3 Viskositas @40⁰C mm²/sec 2 4,50 D 445

4 Kandungan Sulfur % m/m - 0,35¹) -

- 0,30²) -

- 0,25³)

D 2622/D

5453

- 0,05⁴)

D 4294/D

7039

`

17

- 0,005⁵) -

5

Distilasi 90%

vol.penguapan ⁰C

- 370 D 86

6 Titik Nyala ⁰C 52 D 93

7 Titik Tuang ⁰C - 18 D 97

8 Residu Karbon % m/m

- 0,1

D 4530/D

189

9 Kandungan Air mg/kg - 500 D 6304

10 Biological Growth*) - Nihil -

11 Kandungan FAME*) % v/v - - -

12

Kandungan

Metanol*) % v/v

Tak terdeteksi D 4815

13

Korosi Bilah

Tembaga menit

- Kelas 1 D 130

14 Kandungan Abu % v/v - 0,01 D 482

15 Kandungan Sedimen % m/m - 0,01 D 473

16 Bilangan Asam Kuat mgKOH/kg - 0 D 664

17 Bilangan Asam Total mgKOH/kg - 0,6 D 664

18 Partikulat mg/l - - D 2276

19 Penampilan Visual -

Jernih &

Terang -

20 Warna No. ASTM - 3 D 1500

21

Lubricity (HFRR

wear scar dia @60⁰C) micron

- 460⁶) D 6079

*)Kandungan FAME mengacu pada Peraturan Menteri ESDM No.25 tahun 2013

tentang Penyediaan, Pemanfaatan, dan Tata Niaga Bahan Bakar Nabati (Biofuel)

sebagai bahan bakar lain.

`

18

II.3.3 Spesifikasi Bahan Bakar Pertamina Dex

NO. KARAKTERISTIK SATUAN BATASAN METODE UJI

MIN MAKS ASTM LAIN

1

Bilangan Centana,

Angka Sentana - 53 - D 613

atau Indeks Sentana - 48 - D 4737

2 Berat Jenis @ 15⁰C kg/m³ 820¹⁾ 860

D 4052 /

D 1298

3 Viskositas @ 40⁰C mm²/sec 2,0 4,5 D 445

4 Kandungan Belerang % m/m

- 0,05²⁾

D

2622/D

4294 *⁾

5

Distilasi : - - - D 86

Temp.@ 90 %³⁾ ⁰C - 340 -

Temp. @ 95 % ³⁾ ⁰C - 360 -

Titik Didih Akhir ⁰C - 370 -

6 Titik Nyala ⁰C 55 - D 93

7 Titik Tuang ⁰C - 18 D 97

8 Risidu Korban % m/m - 0,3 D 4530

9 Kandungan Air mg/kg - 500

D 6304

**⁾

10 Stabilitas Oksidasi gr/m³ - 25 D 2274

11

Biological Growth

***⁾ - Nihil -

12

Kandungan FAME

***⁾ % v/v - 10 -

13

Kandungan metanol &

etanol % v/v Tak terdeteksi D 4815

14 Korosi Bilah Tembaga merit - Kelas 1 D 130

15 Kandungan Abu % m/m - 0,01 D 482

`

19

16 Kandungan Sediman % m/m - 0,01 D 473

17 Bilangan Asam Kuat mg KOH/gr - 0 D 664

18 Bilangan Asam Total mg KOH/gr - 0,3 D 664

19 Partikulat mg/I - 10 D 2276

20

Lubrisitas (HFRR wear

sear dia.@60*C) mikron - 460 D 6079

CEC F-

06-A-96

21 Penampilan Visual - Jernih & Terang -

22 Warna No. ASTM - - D 1500

Rujukan :

Keputusan Dirjen Migas 3675 K/24/DJM/2006 tanggal 17 Maret 2006

tentang Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis Minyak

Solar yang dipasarkan dalam negeri.

Surat Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi No. 4769/10/DJM.T/2012

tanggal 22 Maret 2012 perihal Dispensasi Penyesuaian Spesifikasi Bahan

Bakar Minyak Jenis Bensin dan Minyak Solar.

ASTM D 1744 telah dinyatakan tidak berlaku/absolute oleh ASTM dan

minyak Worldwide Fuel Charter Edisi 2006 diganti dengan Metode ASTM

D 6304

Khusus untuk Minyak Solar yang mengandung Bio Diesel, jenis dan

spesifikasi Bio Diesel mengacu ketetapan pemerintah.

II. 4 Konsumsi Bahan Bakar

Dalam pengujian mesin, konsumsi bahan bakar diukur sebagai laju aliran

massa bahan bakar per unit waktu (Q). Pengetahuan ini dilakukan untuk

mengetahui bagaimana efisiensi mesin dalam menggunakan bahan bakar untuk

menghasilkan daya.

𝐹𝐶 =𝜌𝑏𝑏. 𝑣𝑏𝑏

𝑡 (𝑘𝑔/𝑠)

Dimana :

FC = fuel consumption (kg/s)

𝜌𝑏𝑏 = kerapatan massa bahan bakar (kg/m3)

`

20

𝑣𝑏𝑏 = volume bahan bakar (m3)

t = waktu yang digunakan untuk konsumsi bahan bakar (s)

II. 5 Energi Bahan Bakar

Efisiensi energi adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan per siklus,

terhadap jumlah energi yang disuplai per siklus yang dapat dilepaskan selama

pembakaran. Suplai energi yang dapat dilepas selama pembakaran adalah massa

bahan bakar yang disuplai per siklus dikalikan dengan harga panas dari bahan

bakar. Harga panas bahan bakar ditentukan dalam sebuah prosedur tes standar,

dimana diketahui massa bahan bakar yang terbakar sempurna dengan udara dan

energi dilepas oleh proses pembakaran yang kemudian diserap dengan kalorimeter.

Nilai kalori adalah suatu angka yang menyatakan jumlah panas / kalori yg

dihasilkan dari proses pembakaran sejumlah tertentu bahan bakar dengan udara atau

oksigen. Bahan bakar dapat diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar dapat

meneruskan proses pembakaran dengan sendirinya, disertai dengan pengeluaran

kalor. Bahan bakar yang digunakan pada umumnya adalah Bahan Bakar Minyak

(BBM). Akan tetapi seiring kelangkaan BBM yang berdampak pada kenaikan

harganya, masyarakat mulai mencari alternatif energi pengganti BBM yang lebih

murah dan mudah didapat. Kalori merupakan energi yang ditransfer dari satu benda

ke benda yang lain karena perbedaan suhu. Dengan menentukan nilai perubahan

suhu (T) pada air maka akan dapat ditentukan besarnya kalori yang dibutuhkan,

yaitu dengan menggunakan perumusan Q = m.c.DT . Semakin besar energi yang

dibutuhkan maka efisiensi bahan bakar akan semakin besar. Selain itu efisiensi

bahan bakar juga dipengaruhi oleh besar bahan bakar yang dibutuhkan. Semakin

besar bahan bakar yang dibutuhkan maka efisiensi energinya akan semakin kecil.

II.5.1 Nilai Kalor Bahan Bakar ( Heating Value )

Ikatan antar atom hidrokarbon ataupun non-hidrokarbon dari bahan-bahan

bakar tersebut menyimpan energi. Energi dalam ikatan antar atom inilah yang biasa

kita sebut sebagai energi kimia. Jika ikatan antar atom tersebut terlepas atau putus,

energi yang tersimpan di dalamnya akan terlepas juga dalam bentuk panas. Jumlah

energi panas yang terlepas untuk tiap satu satuan massa bahan bakar inilah yang

`

21

biasa kita kenal sebagai nilai kalor, atau biasa dikenal dalam dunia engineer sebagai

heating value. Selain melepas energi panas, terputusnya ikatan antar atom tersebut

diikuti pula dengan reaksi oksidasi, yang ditandai dengan terikatnya atom oksigen

dengan masing-masing atom karbon dan hidrogen membentuk karbon dioksida

(CO2) maupun air (H2O). Dikenal ada dua jenis heating value yang digunakan

secara luas di dunia, yakni higher heating value (HHV) serta lower heating value

(LHV). Keduanya memiliki acuan dan metode perhitungan yang sedikit berbeda.

Satu hal yang menjadi acuan di sini adalah adanya kandungan air yang dapat

dipastikan akan selalu hadir pada setiap reaksi pembakaran hidrokarbon. Reaksi

kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas. Besarnya

panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai

kalor bahan bakar Calorific Value (CV). Berdasarkan asumsi ikut tidaknya panas

laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan

bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan

nilai kalor bawah. Nilai kalor atas High Heating Value (HHV), merupakan nilai

kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter dimana

hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian

besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan

melepaskan panas latennya. Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas (HHV) dapat

dihitung bila diketahui komposisi bahan bakarnya dengan menggunakan persamaan

Dulong dan Petit di bawah ini:

HHV = 33950 C + 144200 (H2-𝑂𝑂28) + 9400 S

Dimana: HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)

C = Persentase unsur karbon

H2 = Persentase hidrogen dalam bahan bakar

O2 = Persentase oksigen dalam bahan bakar

S = Persentase sulfur dalam bahan bakarakardapat dibedakan

menjadi nilai kalor atas dan nilai kalor bawah.

`

22

Nilai kalor bawah (Low Heating Value), merupakan nilai kalor bahan bakar

tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya kandungan

hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 % yang berarti setiap satu satuan bahan

bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses pembakaran sempurna, air

yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol

hidrogennya. Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada

proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang sudah ada

didalam bahan bakar (moisture). HHV dan LHV adalah notasi theoretical, hanya

dipakai untuk indikasi dan tidak menunjukkan kondisi yang sebenarnya dalam

praktek. Alasannya bahan bakar dan gas hasil pembakaran tidak pernah berada pada

temperatur yang sama sesuai asumsi yang dipakai untuk perhitungan HHV dan

LHV. Dalam praktek, energi yang bisa kita peroleh dari pembakaran bahan bakar

akan selalu lebih kecil dari HHV atau LHV, karena ada energi dalam bentuk panas

yang dibawa pergi oleh gas hasil pembakaran. Itulah sebabnya efisiensi semua

mesin konversi energi (steam power plant, internal combustion engine, gas turbine)

tidak pernah bisa 100 %.

Jadi HHV dan LHV sama sekali tidak ada hubungannya dengan fase dari

bahan bakarnya, baik bahan bakar padat maupun cair, sama-sama punya HHV dan

LHV. Kalau soal gampang atau susahnya membakar, juga tidak ada hubungannya

dengan HHV & LVH. Karena, pembakaran itu proses eksotermis, jadi tidak

mengambil panas (energi) dari lingkungan justru memberikan panas ke lingkungan.

Sebenarnya yang bisa dibakar itu adalah fase gas, kalau ada bahan bakar cair, maka

harus terbentuk cukup uap di atas permukaannya supaya bisa memulai pembakaran.

Kalau kita mulai dari temperatur ambient, untuk bahan bakar cair tertentu, misalnya

diesel oil, mesti diberikan suhu yang cukup supaya tekanan uapnya cukup tinggi

untuk membentuk fase uap yang bisa dibakar (dari sinilah muncul istilah flash

point). Tapi begitu sudah dibakar, panas dari pembakaran akan selalu menyediakan

energi yang cukup untuk menghasilkan fase uap yang siap untuk dibakar.

`

23

Berikut adalah heating value dari berbagai jenis bahan bakar :

Tabel 2.1 Heating Value beberapa Jenis Bahan Bakar

Jenis Bahan

Bakar

HHV

(MJ/kg)

LHV

(MJ/kg)

Hidrogen 141,8 119,96

Metana 55,5 50

Etana 51,9 47,8

Propana 50,35 46,35

Butana 49,5 45,75

Pentana 48,6 45,35

Minyak Bumi 45,54 42,68

Lilin Parafin 46 41,5

Kerosin 46,2 43

Solar 44,8 43,4

Pertadex 48,22 45,13

Bensin 47 43,48

Kayu Bakar 24,2 17

Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar, dapat menggunakan nilai kalor

bawah (LHV) dengan asumsi pada suhu tinggi saat gas buang meninggalkan mesin

tidak terjadi pengembunan uap air. Namun dapat juga menggunakan nilai kalor atas

(HHV) karena nilai tersebut umumnya lebih cepat tersedia. Peraturan pengujian

berdasarkan ASME (American of Mechanical Engineers) menentukan penggunaan

nilai kalor atas (HHV), sedangkan peraturan SAE (Society of Automotive

Engineers) menentukan penggunaan nilai kalor bawah (LHV).

II.6. Reaksi Kimia Bahan Bakar

II.6.1 Reaksi Bahan Bakar Solar

Secara umum, bahan bakar solar yang diproduksi oleh PT.Pertamina

(persero) Indonesia berada pada kisaran angka Karbon C14 – C18 tergolong dalam

senyawa alkana (CnH(2n+2) dan dapat didefinisikan sebagai C14H30 sampai C18H38.

Unsur-unsur lain yang terkait dengan unsur karbon dalam bahan bakar solar antara

`

24

lain adalah Hidrogen, Nitrogen, Oksigen dan Sulfur. Dalam proses pembakaran

yang terjadi di dalam silinder mesin, bahan bakar ini dibakar dengan bantuan udara

bertekanan yang dialirkan masuk kedalam ruang bakar agar terjadi proses

pembakaran sempurna. Yaitu, untuk melepaskan seluruh panas yang terdapat dalam

bahan bakar agar diperoleh daya maksimum.

Dalam proses pembakaran ini, unsur-unsur yang terkandung dalam solar

bercampur dengan oksigen yang berasal dari udara luar dan membentuk senyawa-

senyawa lain sebelum akhirnya dialirkan ke udara bebas melalui exhaust (saluran

gas buang). Kabon, Hidrogen dan Sulfur bercampur dengan Oksigen dan

membentuk Karbondioksida (CO2), Uap Air (H2O) dan Sulfur Dioksida (SO2).

Karbon juga dapat bergabung dengan Oksigen membentuk senyawa Karbon

Monoksida (CO). Unsur Nitrogen juga dapat bercampur dengan Oksigen (terutama

pada suhu nyala yang tinggi) untuk menghasilkan senyawa-senyawa Nitrogen

monoksida (NO), Nitrogen dioksida (NO2) dan senyawa Oksida nitrogen (NOx)

yang tergolong dalam salah satu pencemaran udara yang beracun. Adapun sisa

pembakaran dari unsur sulfur yang terkandung dalam solar (minyak diesel) juga

dapat terikat dengan unsur hidrogen yang terkandung di udara dan menghasilkan

senyawa H2S. Reaksi kimia Solar dalam proses pembakaran pada kisaran karbon

C14, tergolong dalam senyawa alkana (CnH(2n +2)) dan dapat dirumuskan sebagai

berikut :

C14H30 + O2 CO2 + H2O.......?

Persamaan Reaksinya yaitu :

C14H30 + O2 14CO2 + 15 H2O

H H H H H H H H H H H H H H

H - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - C - H

H H H H H H H H H H H H H H

`

25

Rantai kimia solar C14H30 dapat digambarkan sebagai berikut :

Reaksi unsur-unsur kimia pada proses pembakaran yang sempurna dapat

digambarkan sebagai berikut :

Unsur Oksidasi Hasil

C + O2

CO2

2C + O2

2CO

2H2 + O2

2H2O

S + H2

H2S

S + O2

SO2

N + O2

NO2

2N + O2

2NO

Gambar : Reaksi Kimia pembakaran sempurna

II.6.2 Pertamina Dex

Pertamina Dex (singkatan dari “Diesel Environment Extra”) adalah salah

satu jenis BBM produksi PERTAMINA yang dipergunakan untuk kendaraaan

bermotor dengan mesin diesel modern.

Pertamina Dex memiliki kelebihan dibandingkan dengan bahan bakar untuk

mesin diesel lainnya, diantaranya :

a. Memilik angka performa tinggi dengan Cetane Number Minimal 53 (paling

tinggi dikelasnya).

b. Memiliki Kandungan Sulfur Paling Rendah di Indonesia (max. 300 ppm)

yang berfungsi untuk menghindari penyumbatan injektor dan

menghasilkan emisi gas buang lebih ramah lingkungan.

c. Memiliki Additive yang berfungsi untuk membersihkan dan juga

melindungi mesin kendaraan.

Adapun juga kekurangan dari bahan bakar Pertamina Dex adalah sebagai berikut :

a. Pertamina Dex lebih jarang dijumpai.

b. Harganya jauh lebih mahal daripada bahan bakar solar.

`

26

II.7. Gas Buang Mesin

Di Indonesia kurang lebih 70% pencemaran udara disebabkan oleh emisi

gas buang mesin kendaraan bermotor (Tjahja, 2004). Gas buang mesin kendaraan

bermotor mengeluarkan zat-zat berbahaya yang dapat menimbulkan dampak

negatif, baik terhadap kesehatan manusia maupun lingkungan. Pada kendaraan

bermotor, bahan bakar, merupakan salah satu faktor penyebab pencemaran

tersebut. Komponen utama bahan bakar fosil ini adalah hidrogen (H) dan karbon

(C). Bahan pencemaran yang terutama terdapat di dalam gas buang kendaraan

bermotor adalah karbon monoksida (CO), senyawa hidrokarbon (HC), oksida

nitrogen (NOX), sulfur (SOX), dan partikulat debu termasuk timbal Pb.

Tabel 2.2 persentase komponen pencemar udara dari gas buang.

Komponen Pencemar Persentase

CO 70,5

NOX 8,89

SOX 0,88

HC 18,34

Partikel 1,33

Total 100

Sumber pencemar udara menurut environmental protection agency (EPA) ada tiga,

yaitu:

a. Sumber tetap ( stationary source ), seperti pembangkit alat listrik dan pabrik

atau industri.

b. Sumber bergerak (mobile source ), seperti alat-alat transportasi (mobil,

pesawat, kereta api, kapal, dan lain-lain)

c. Sumber alamiah (natural source), seperti letusan gunung berapi dan angin

yang meniup debu dari tanah. Klasifikasi pencemar udara dapat dibedakan

berdasarkan sumber, komposisi kimia dan bentuknya.

Berdasarkan sumbernya terdapat dua jenis pencemar udara yaitu : (Soedomo,

2001).

`

27

a. Polutan primer

Pencemar yang langsung diemisikan dari sumber dan berada di atmosfer

dalam bentuk semula tanpa mengalami perubahan. Contoh : senyawa sulfur

oksida (Sox), nitrogen oksida (Nox ), hidrokarbon (HC).

b. Polutan sekunder

Pencemaran yang terbentuk di atmosfir sebagai hasil interaksi kimia antara

pencemaran kimia primer dan konstituen atmosferik. Contoh: ozon (O3),

peroxyacetyl nitrate (PAN) yang terbentuk karena reaksi fotokimia,

hidrolisis atau oksidasi.

Pencemar berdasarkan komposisi kimia, polutan primer maupun sekunder

dikelompokkan menjadi:

a. Polutan organik

Polutan yang mengandung sebagian besar karbon dan hidrogen.

b. Polutan anorganik

Polutan yang terdiri dari karbon monoksida (CO), karbon dioksida

(CO2),karbonat, oksida sulfur, oksida nitrogen, ozon, hidrogen sulfida dan

hidrogen klorida.

Berdasarkan bentuk atau keadaannya, pencemar diklasifikasikan menjadi:

(koestiyowati,2001).

a. Patrikulat

Partikulat adalah bentuk terdispersi dari padatan atau cairan dengan ukuran

molekul tunggal lebih besar dari 0,002 µm tetapi lebih kecil dari 500 µm.

Partikulat ini dapat berupa padatan yaitu: debu (dust), asap (smoke), fume,

fly-ash, dan dalam bentuk cairan berupa misti (spray).

b. Pencemar dalam bentuk gas

Berupa cairan tak terbentuk, menempati ruang di tempat gas tersebut

dilepaskan, berperilaku seperti udara dan tidak mengendap di atmosfer.

`

28

Contohnya: hidrokarbon (HC), karbon monoksida (CO), oksida nitrogen

dan oksida sulfur.

II.7.1 Kandungan Kimia Gas Buang

Dari hasil pengukuran yang didapatkan, dapat dibuat grafik yang

memberikan hubungan antara bahan bakar solar dan pertamina dex dengan

konsentrasi gas buang yang dihasilkan oleh mesin diesel yang terdiri dari O2, NO,

NO2, NOX, SO2 dan H2S.

a. Nitrogen oksida (NO)

Senyawa nitrogen oksida yang sering menjadi pokok pembahasan dalam

masalah polusi udara adalah NO dan NO2. Kedua senyawa ini terbuang

langsung ke udara bebas dari dari hasil pembakaran bahan bakar. Nitrogen

monoksida merupakan gas berwarna coklat kemerahan atau berbau tajam.

Gas NO terjadi karena adanya reaksi antara N2 dan O2 sebagai berikut ini :

N2 (g) + O2 (g) 2NO (g)

b. Nitrogen peroksida (NOx)

Nitrogen dan oksigen bereaksi pada suhu tinggi., persamaan reaksinya

berikut ini:

2NO (g) N2 (g) + O2 (g)

Sekitar 10% dari gas yang dihasilkan, teroksidasi lebih lanjut membentuk

NO2. Campuran NO dan NO2 sebagai pencemar udara biasa ditandai dengan

lambang NOx.

c. SOX

Senyawa-senyawa belerang yang bertindak sebagai zat pencemar yang

berbahaya adalah gas-gas SO2 dan SO3. Gas SO2 di atmosfir sebagian besar

berasal dari pembakaran minyak bumi dan batubara yang mengandung

belerang. Udara mengandung SO2 dalam kadar cukup tinggi. Oksidasi SO2,

akan menyebabkan terbentuknya SO3. Sumber pencemaran SOx, misalnya

`

29

pembaran arang, kayu, dan sebagainya. Sumber SOx yang kedua adalah

proses-proses industri asam sulfat, industri peleburan baja dan sebagainya.

d. Hidrokarbon (HC)

Hidrokarbon (HC) adalah gas buang yang diakibatkan karena bahan bakar

tidak yang tidak terbakar. Ada beberapa faktor yang menyebabkan

terjadinya HC, sebagai contoh : pembakaran yang tidak sempurna oleh

oksigen yang tidak mencukupi, nyala yang tertekan di dekat dinding mesin

interior, turunya suhu bahan bakar dan lain-lain.

II.7.2 Jenis Gas Buang

a). Partikulat

Polutan partikulat yang berasal dari buangan mesin umumnya merupakan fasa

padat yang terdispresi dalam udara dan membentuk asap. Fasa padatan tersebut

berasal dari pembakaran tak sempurna bahan bakar minyak yang

berkomposisikan senyawa organik hidrokarbon.

b). Hidrokarbon (HC)

Sesuai dengan namanya, komponen hidrokarbon hanya terdiri dari elemen

hidrogen dan karbon. Pelepasan hidrokarbon dari gas buang mesin disebabkan

oleh pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna akibat adanya bahan bakar

yang tidak terbakar. Salah satu faktor yang mempengaruhi munculnya

hidrokarbon dalam buangan mesin adalah rasio-rasio udara bahan bakar.

c). Karbon Monoksida (CO)

Karbon monoksida adalah suatu komponen yang tidak berwarna, tidak berasa

dan tidak berbau. Karbon monoksida yang terdapat di alam terbentuk dari salah

proses berikut :

1. Pembakaran tidak lengkap dan sempurna terhadap karbon atau

komponen yang mengandung karbon.

`

30

2. Reaksi antara CO2 dan komponen yang mengandung karbon pada suhu

tinggi.

3. Pada suhu tinggi CO2 terurai menjadi CO.

d). Sulfur Oksida (SOx)

Polusi oleh sulfur okside terutama disebabkan oleh dua komponen gas yang

tidak berwarna yaitu, sulfur diokside (SO2) dan sulfur triokside (SO3), dan

keduanya disebut sebagai SOX. Sulfur diokside mempunyai karakteristik bau

yang tajam dan tidak terbakar di udara, sedangkan sulfur triokside merupakan

komponen yang tidak reaktif. Pembakaran bahan – bahan yang mengandung

sulfur akan menghasilkan kedua bentuk sulfur okside, tetapi jumlah relatif

masing – masing tidak dipengaruhi oleh jumlah oksigen yang tersedia. Meskipun

udara tersedia dalam jumlah cukup, SO2 selalu terbentuk. Jumlah SO3 yang

terbentuk dipengaruhi oleh kondisi reaksi, terutama suhu, dan bervariasi 1

sampai 10% dari total SOx. Mekanisme pembentukan SOx dapat dituliskan

dalam dua tahap reaksi sebagai berikut:

S + O2 SO2

2SO2 + O2 2SO3

e). Nitrogen Oksida (NOX)

Nitrogen oksida (NOX) adalah kelompok gas yang terdapat di atmosfer yang

terdiri dari gas nitric okside (NO) dan nitrogen diokside (NO2). Umumnya

oksida nitrogen berbentuk nitrogen monoksida (NO), dan sejumlah kecil

nitrogen dioksida (NO2). Pembentukan NOx sangat bergantung pada temperatur,

lamanya gas hasil pembakaran berada pada suhu tersebut, dan jumlah oksigen

berlebih yang tersedia. NOx timbul karena adanya reaksi nitrogen dan oksigen

pada temperatur yang tinggi. Semakin tinggi suhu pembakaran, semakin tinggi

pula konsentrasi NOx yang dihasilkan.

`

31

II.8 Standar Emisi Gas Buang

Standar Nasional Indonesia Nilai Ambang Batas (NAB) zat kimia di udara

dirumuskan untuk merevisi SNI 19-0232-1987, tentang Nilai Ambang Batas bahan

kimia di udara, agar diperolehnya keseragaman dan rujukan secara nasional

mengenai nilai ambang batas zat kimia di udara tempat kerja yang disesuaikan

dengan perkembangannya.

Standar ini mengacu pada Surat Edaran Menteri Tenaga Kerja Nomor: SE

01/MEN/1997 tentang Nilai Ambang Batas faktor kimia di udara lingkungan kerja,

hasil-hasil penelitian yang dilakuan oleh Pusat Pengembangan Keselamatan Kerja

dan Hiperkes, Departemen Tenaga Kerja dan Transmigrasi, serta hasil kajian dari

beberapa literatur.

Standar ini disusun oleh Subpanitia Teknis Kesehatan dan Keselamatan Kerja

pada Panitia Teknis 94S, Keselamatan dan Kesehatan Kerja. Standar ini telah

dikonsensuskan di Jakarta pada tanggal 6 Nopember 2003, yang dihadiri oleh

pengusaha, serikat pekerja, instansi pemerintah, organisasi profesi dan perguruan

tinggi.

Standar ini memuat daftar nama zat kimia, nomor CAS, Nilai Ambang Batas,

dan Nilai Ambang Batas campuran. Nilai Ambang Batas campuran digunakan

apabila dalam udara didapatkan lebih dari 1 (satu) macam zat kimia. Satuan Nilai

Ambang Batas zat kimia di udara tempat kerja dinyatakan dalam miligram per

meter kubik udara dan bagian dalam sejuta (bds = ppm).

Zat kimia yang bersifat karsinogen diberi tanda A, mulai dari A1 sampai A5.

Zat kimia yang bisa masuk ke dalam tubuh melalui kulit diberi keterangan ”kulit”

pada kolom keterangan. Untuk hal-hal yang bersifat spesifik diberi tanda atau huruf

yang dijelaskan pada istilah dan definisi.

Nilai Ambang Batas (NAB) zat kimia menurut standar SNI (Standarisasi

Nasional Indonesia) untuk kadar NO, NO2, NOx, SO2 dan H2S, dapat kita lihat pada

tabel berikut ini :

`

32

Tabel 2.3 Nilai Ambang Batas (NAB) zat kimia menurut standar SNI

NO. Zat Kimia (CAS) NAB Keterangan

mg/m³ Bds (ppm)

1 Hidrogen (1333-74-0) - C

2 Hydrogen sulfida - -

3 Nitrogen (7727-37-9) - -

4 Nitrogen dioksida (10102-44-0) 5,6 ; A4 3 ; A4

5 Nitrogen Oksida (10102-43-9) 31 25

6 Sulfur dioksida (7446-09-5) 5,2 ; A4 2 ; A4

EURO IV

Dalam menetapkan standar emisi kendaraan di suatu negara, pembuat

kebijakan harus mengetahui betul hubungan erat antara dua hal penting yang

berkaitan erat. Yakni antara standar emisi kendaraan dengan teknologi mesin

kendaraan dan kualitas BBM sehingga. Itu gunanya untuk menjamin bahwa kualitas

BBM yang tepat sudah harus tersedia . Penerapan Euro 4 ini berdasar pada

Peraturan Menteri Lingkungan Hidup dan Kehutanan Republik Indonesia No.

P.20/MENLHK/SETJEN/KUM.1/3/2017 tentang Baku Mutu Emisi Gas Buang

Kendaraan Bermotor Tipe Baru Kategori M, Kategori N, dan Kategori O.

Tabel 2.4 Standar Emisi Euro 4

Referensi Tahun CO (%) HC (%) NOx (%) PM (%)

EURO 4 2005 - 2008 1,5 3,5 0,46 0,02

Pada saat ini sektor transportasi tumbuh dan berkembang seiring dengan

peningkatan ekonomi nasional maupun global. Pesatnya pertumbuhan kendaraan

bermotor berakibat meningkatnya penggunaan bahan bakar minyak (BBM) di

sektor transportasi. Dampaknya, gas buang (emisi) yang mengandung polutan juga

naik dan mempertinggi kadar pencemaran udara. Emisi kendaran bermotor

mengandung gas karbon dioksida (CO2), nitrogen oksida (NOx), karbon

monoksida (CO), volatile hydro carbon (VHC), dan partikel lain yang berdampak

https://www.gridoto.com/tag/euro-4

https://www.gridoto.com/tag/emisi-gas-buang

`

33

negatif pada manusia ataupun lingkungan bila melebihi ambang konsentrasi

tertentu.

`

34

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan metode

eksperimental yaitu melalui pengujian komponen gas buang yang dilakukan pada

beberapa variasi putaran mesin, serta analisis gas buang pada dua jenis bahan bakar.

Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan alat Instrument Gas Analyzer.

III.2 Lokasi dan Waktu Pelaksanaan

III.2.1 Lokasi Penelitian

Kegiatan utama yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengumpulan

data yang dilakukan di Laboratorium Permesinan Kapal, Jurusan Perkapalan,

Departemen Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

III.2.2 Waktu Penelitian

Penelitian ini direncanakan akan dilakukan selama 2 sampai 3 bulan.

III.3 Pengolahan Data

III.3.1 Jenis Data

Jenis data yang diperoleh berdasarkan observasi langsung di lapangan.

III.3.2 Metode Pengambilan Data

a. Studi Literatur

Dalam studi literatur dilakukan pencarian informasi atau bahan materi baik dari

buku, jurnal, maupun sumber-sumber lain yang berkaitan dengan penelitian ini.

Materi tersebut diantaranya mengenai prinsip kerja mesin diesel, karakteristik

bahan bakar, dan literatur yang berhubungan dengan metode pengukuran emisi

gas buang.

`

35

b. Observasi Dilapangan

Penelitian dilakukan langsung di lapangan dengan melakukan pengamatan

langsung terhadap objek penelitian untuk mendapatkan data-data yang

menunjang dalam skripsi ini.

III.4 Data Mesin Diesel

Dalam percobaan ini, data-data yang dipakai dalam perhitungan ini adalah

data dari mesin diesel Fort Escort 1.8 yang diperoleh dari laboratorium permesinan

kapal jurusan perkapalan, program studi teknik sistem perkapalan FT-UH.

Adapun data spesifikasi mesin tersebut adalah sebagai berikut :

Tabel 3.1 : Data Spesifikasi Mesin Diesel Ford Escort 1.8

SPESIFIKASI MESIN

Merek / Tipe Ford escort 1.8

Bore & Stroke 82.5 x 82 mm

Rpm 4000

Jumlah selinder 4

Rasio kompresi 21.5

Panjang 1200 mm

Lebar 1200 mm

Tinggi 1300 mm

Berat 270 kg

Sumber: Technolab.org

`

36

Gambar 3.1 : Mesin Diesel Ford Escort 1.8

III.5 Alat dan Bahan

III.5.1 Alat

Adapun alat-alat yang digunakan pada penelitian ini yaitu :

1. Mesin Diesel 4 langkah – 4 selinder

2. Alat bantu perlengkapan seperti : Kunci pas, kunci ring, obeng dan kunci-

kunci lainnya.

3. Thermometer untuk menghitung perubahan suhu gas buang.

4. Volumetrik fuel flow measurement system

Sebuah alat untuk mengukur jumlah bahan bakar yang masuk kedalam

mesin dan menjaga aliran bahan bakar agar tetap konstan.

Gambar 3.2 : Volumetrik Fuel Flow Measurement System

`

37

5. Tangki bahan bakar

Tangki bahan bakar berfungsi untuk menampung bahan bakar yang akan

digunakan pada proses pengujian.

6. Stopwatch, untuk mengukur waktu selama pengujian.

Gambar 3.3 : Stopwatch

7. Gas Analyzer

Gas analyzer adalah alat yang akan digunakan untuk mengukur emisi gas

buang mesin yang akan diuji.

Gambar 3.4 : Gas Analyzer

`

38

8. Tachometer digunakan untuk mengukur putaran mesin diesel.

Gambar 3.5 : Tachometer

9. Laptop

Laptop merupakan sebuah perangkat keras yang digunakan untuk mengolah

dan menganalisis data yang dihasilkan dari percobaan.

III.5.2 Bahan

Berkaitan dengan pengujian ini, adapun bahan yang akan digunakan adalah

bahan bakar diesel atau solar, dimana akan dilakukan dengan menggunakan dua

jenis bahan bakar solar dan pertamina dex. Bahan uji tersebut yakni bahan bakar

solar dan pertamina dex dengan mutu yang baik, di mana pemakaian bahan bakar

solar selama pengujian pada mesin sesuai dengan kondisi mesin yang telah di

tentukan selama pengujian.

III.6 Penyajian Data Hasil Pengujian

III.6.1 Prosedur Pengujian

Persiapan pengujian

1. Pengecekan pompa injeksi, saluran bahan bakar, minyak pelumas dan

kondisi filter udara.

2. Persiapkan alat ukur pengujian yang akan digunakan.

3. Kalibrasi alat seperti sensor-sensor dan gas analyzer.

`

39

Menghidupkan motor diesel dan Gas Analyzer

1. Nyalakan/Panaskan mesin selama 5 menit.

2. Set mesin pada putaran dan pembebanan konstan yang diinginkan.

3. Hidupkan alat ukur gas analyzer.

4. Memasang ujung probe yang runcing pada titik pengambilan sampling

yaitu pada knalpot mesin.

5. Setelah beberapa menit, membaca dan mencatat hasil pengukuran yang

didapatkan.

6. Mengulangi langkah-langkah pengujian diatas.

III.6.2 Variasi Pembebanan Mesin

Variasi pembebanan mesin dilakukan dengan merubah bukaan katup pompa

variasi beban adalah :

a). Beban penuh dynamometer diberikan dengan menutup penuh katup

(0%).

b). Beban setengah dynamometer diberikan dengan menutup setengah katup

(50%).

c). Tanpa beban dynamometer diberikan dengan membuka penuh katup

(100%).

`

40

III.3 Kerangka Berpikir

Start

Spesifikasi mesin

1. Tipe : ford escord 1,8

2. Rpm : 4000 rpm

3. Berat : 270 kg

4. Jumlah slinder : 4 slinder

5. Bore/stroke : 82,5/82mm

Mencatat data hasil pengujian

1. Emisi gas buang

(CO, NO, NOx)

Analisa Data

Selesai

Melakukan

pengujian

sebanyak 3 kali

Pengambilan Data Pengujian

dengan variasi putaran mesin (800,

1000,1200,1500 dan 2000 rpm)

Ya

Tidak

Studi Literatur Buku, Jurnal dan

Internet

Perbandingan Kadar

emisi gas buang masing-

masing bahan bakar.

Karakteristik hubungan

putaran mesin terhadap

emisi gas buang.

Kesimpulan

`

41

BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Dari hasil pengujian didapatkan bahwa penggunaan jenis bahan bakar solar

dan pertamina dex memberikan pengaruh terhadap emisi gas buang pada variasi

putaran mesin. Data yang didapatkan dari pengujian ini kemudian diolah dalam

bentuk tabel dan grafik data.

IV.1 Perbandingan Kadar dari Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar dan

Pertamina Dex terhadap putaran mesin dalam 3 tahapan variasi

pembebanan mesin.

1. Tanpa beban dynamometer.

a). Kadar Karbon Monoksida (CO)

Data hasil pengukuran kadar CO dari gas buang hasil pembakaran

Solar dengan Pertamina Dex pada berbagai variasi putaran mesin dapat

dilihat pada tabel 4.1 dan grafik berikut:

Gambar 4.1 : Grafik Perbandingan Kadar CO dari Emisi Gas Buang bahan

bakar Solar dan Pertamina Dex pada variasi putaran mesin.

Berdasarkan tabel 4.1 dan grafik 4.1, dapat kita lihat bahwa, kadar CO kedua

bahan bakar tersebut cenderung menurun seiring besarnya putaran mesin

yang diberikan. Pada putaran mesin 800 nilai kadar CO bahan bakar solar

901

644520

268 239

634

303242 247 289

0

200

400

600

800

1000

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar C

O (

ppm

)

Putaran mesin (rpm)

Perbandingan Kadar CO dari Emisi Gas Buang bahan

bakar Solar dan pertamina Dex

Solar

Pertamina Dex

`

42

jauh lebih besar dibandingkan dengan bahan bakar pertamina dex begitu

juga dengan putaran mesin 1000, 1200, dan 1500 rpm nilai kadar CO bahan

bakar solar secara signifikan lebih besar daripada bahan bakar pertamina

dex. Pada putaran mesin 2000 rpm nilai kadar CO bahan bakar pertamina

dex lebih besar daripada bahan bakar solar.

b). Kadar Nitrogen Monoksida (NO)

Data hasil pengukuran kadar NO dari gas buang hasil pembakaran



Gambar 4.2 : Grafik Perbandingan Kadar NO dari Emisi Gas Buang bahan


Berdasarkan tabel 4.1 dan grafik 4.2, dapat kita lihat bahwa, kadar NO

bahan bakar solar dan pertamina dex semakin meningkat seiring dengan

semakin besarnya putaran mesin. Nilai kadar NO bahan bakar solar pada

putaran mesin 800, 1000 dan 1200 rpm lebih kecil daripada nilai kadar NO

pada bahan bakar pertamina dex. Pada putaran mesin 1500 rpm nilai kadar

NO bahan bakar solar dengan pertamina dex memiliki nilai yang sama dan

pada putaran mesin 2000 rpm kadar NO bahan bakar pertamina dex lebih

kecil daripada bahan bakar solar

45

6

12

19

57

1112

13

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar N

O (

ppm

)

Putaran Mesin (rpm)

Perbandingan Kadar NO dari Emisi Gas Buang bahan bakar

Solar dan Pertamina Dex

Solar

Pertamina Dex

`

43

c). Kadar Nitrogen Dioksida (NOx)

Data hasil pengukuran kadar NOx dari gas buang hasil pembakaran



Gambar 4.3 : Grafik Perbandingan Kadar NOx dari Emisi Gas Buang bahan


Berdasarkan tabel 4.1 dan grafik 4.2, dapat kita lihat bahwa, kadar NOx


semakin besarnya putaran mesin. Nilai kadar NOx bahan bakar solar pada

putaran mesin 800 dan 1000 rpm cenderung lebih kecil dan pada putaran

mesin 1200 rpm nilai kadar NOx pada bahan bakar solar mulai meningkat

hingga ke putaran mesin 2000 rpm. Pada putaran mesin 1500 rpm nilai kadar

NOx bahan bakar solar dengan pertamina dex memiliki nilai yang sama dan

pada putaran mesin 2000 rpm kadar NOx bahan bakar pertamina dex lebih

kecil daripada bahan bakar solar.

45

6

13

20

57

1213

14

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar N

Ox (

ppm

)

Putaran Mesin (rpm)

Perbandingan Kadar NOx dari Emisi Gas Buang bahan

bakar Solar dan Pertamina Dex

Solar

Pertamina Dex

`

44

Tabel 4.1 : Perbandingan kadar dari Emisi Gas Buang bahan bakar Solar dan pertamina dex, pada variasi putaran mesin.

Putaran

Mesin

(Rpm)

Waktu

(Menit)

Nilai Hasil Pengukuran Gas Analyzer

Bahan Bakar Solar Satuan

Kadar

Emisi

Bahan Bakar Pertamina Dex Satuan

Kadar

Emisi T1 T2 CO NO NOx T1 T2 CO NO NOx

800 2 29,5 ᵒC 71 ᵒC 901 4 4 ppm 32,9 ᵒC 82 ᵒC 634 5 5 ppm

1000 2 31,8 ᵒC 85 ᵒC 644 5 5 ppm 34,2 ᵒC 88 ᵒC 303 7 7 ppm

1200 2 33,7 ᵒC 114ᵒC 520 6 6 ppm 35,3 ᵒC 106 ᵒC 242 11 12 ppm

1500 2 34,1 ᵒC 136 ᵒC 268 12 13 ppm 35,8 ᵒC 126 ᵒC 247 12 13 ppm

2000 2 34,4 ᵒC 139 ᵒC 239 19 20 ppm 36,2ᵒC 150ᵒC 289 13 14 ppm

Tabel 4. 2 : Perbandingan kadar dari Emisi Gas Buang bahan bakar Solar dan pertamina dex, pada variasi putaran mesin.

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)



Kadar

Emisi


Kadar


800 2 29,8 ᵒC 79 ᵒC 919 3 4 ppm 33,8 ᵒC 88 ᵒC 523 6 7 ppm

1000 2 31,8 ᵒC 85 ᵒC 625 5 6 ppm 34,7 ᵒC 94 ᵒC 317 9 10 ppm

1200 2 33,7 ᵒC 114ᵒC 318 11 12 ppm 35,2 ᵒC 107 ᵒC 226 11 11 ppm

1500 2 34,1 ᵒC 136 ᵒC 240 20 21 ppm 35,8 ᵒC 110 ᵒC 245 11 11 ppm

2000 2 34,4 ᵒC 139 ᵒC 240 19 20 ppm 36,3 ᵒC 149ᵒC 290 13 14 ppm

`

45

2. Beban Setengah dynamometer.







Berdasarkan tabel 4.2 dan grafik 4.4 diatas dapat kita lihat bahwa kadar CO

bahan bakar solar pada putaran mesin 800 (rpm) sangat tinggi dibandingkan

dengan kadar CO bahan bakar pertamina dex, namun pada putaran mesin

1000 dan 1200 (rpm) sudah mulai menurun pada masing-masing bahan

bakar, sehingga pada putaran mesin 1500 dan 2000 (rpm) kadar CO pada

bahan bakar solar memiliki nilai yang sama sedangkan pada bahan bakar

pertamina dex pada putaran mesin 2000 (rpm) kadar CO mengalami sedikit

peningkatan.

919

625

318240 240

523

317

226 245290

0

200

400

600

800

1000

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar C

O (

ppm

)

Putaran Mesin (rpm)


bakar Solar dengan Pertamina Dex

Solar

Pertamina Dex

`

46




dilihat pada grafik berikut:



Berdasarkan tabel 4.2 dan grafik 4.5 diatas dapat kita lihat bahwa, kadar NO


semakin besarnya putaran mesin. Nilai kadar NO bahan bakar solar pada

putaran mesin 800 dan 1000 hampir sama. Pada putaran mesin 1200 rpm

nilai kadar NO bahan bakar solar dengan pertamina dex memiliki nilai yang

sama dan pada putaran mesin 1500 dan 2000 rpm kadar NO bahan bakar

solar meningkat dibanding dengan bahan bakar pertamina dex.

c). Kadar Nitrogen Dioksida (NOx)




35

11

2019

6

911 11

13

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar N

O (

ppm

)

Putaran Mesin (rpm)

Perbandingan Kadar NO dari Emisi Gas Buang bahan

bakar Solar dengan Pertamina Dex

Solar

Pertamina Dex

`

47

Gambar 4.6: Grafik Perbandingan Kadar NOx dari Emisi Gas Buang bahan

bakar Solar dan Pertamina Dex, pada variasi putaran mesin.

Berdasarkan tabel 4.2 dan grafik 4.6 diatas dapat kita lihat bahwa, nilai

kadar NOx bahan bakar solar pada putaran mesin 800 dan 1000 rpm

cenderung lebih kecil dan pada putaran mesin 1200 rpm nilai kadar NOx

pada bahan bakar solar mulai meningkat hingga ke putaran mesin 1500 rpm.

Pada putaran mesin 2000 rpm nilai kadar NOx bahan bakar solar mengalami

penurunan sedangkan pada bahan bakar pertamina dex justru meningkat.

46

12

2120

7

1011 11

14

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar N

Ox (

pp

m)

Putaran Mesin (rpm)


bakar Solar dan Pertamina Dex

Solar

Pertamina

Dex

`

48

Tabel 4.3 : Perbandingan kadar dari Emisi Gas Buang bahan bakar Solar dan pertamina dex, pada variasi putaran mesin.

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)



Kadar

Emisi


Kadar


800 2 30,3 ᵒC 80 ᵒC 913 3 3 ppm 34 ᵒC 88 ᵒC 499 7 7 ppm

1000 2 32,7 ᵒC 103 ᵒC 305 11 12 ppm 34,8ᵒC 97 ᵒC 317 9 9 ppm

1200 2 33,8 ᵒC 114ᵒC 269 13 13 ppm 35,1 ᵒC 105 ᵒC 253 9 9 ppm

1500 2 34,2 ᵒC 137 ᵒC 240 20 21 ppm 35,8 ᵒC 116 ᵒC 243 11 11 ppm

2000 2 34,4 ᵒC 140 ᵒC 241 19 19 ppm 36,3 ᵒC 146 ᵒC 357 18 19 ppm

`

49

3. Beban penuh dynamometer.



Solar dengan Pertamina Dex pada berbagai variasi putaran mesin dapat dilihat

pada grafik berikut:



Berdasarkan tabel 4.3 dan grafik 4.7 diatas dapat kita lihat bahwa, kadar CO

bahan bakar solar pada putaran mesin 800 (rpm) sangat tinggi dibandingkan

dengan kadar CO bahan bakar pertamina dex. Pada putaran mesin 1000, 1200,

1500 (rpm) nilai kadar CO pada bahan bakar solar dan juga pertamina dex

secara signifikan mengalami penurunan kadar seiring dengan besarnya putaran

mesin. Pada putaran mesin 2000 rpm nilai kadar CO bahan bakar pertamina

dex kembali meningkat.



Solar dengan Pertamina Dex pada berbagai variasi putaran mesin dapat dilihat

pada grafik berikut:

913

305 269 240 241

499

317253 243

357

0

200

400

600

800

1000

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar C

O (

ppm

)

Putaran Mesin (rpm)



Solar

Pertamina Dex

`

50


bakar Solar dan Pertamina Dex, pada variasi putaran mesin.

Berdasarkan tabel 4.3 dan grafik 4.8 diatas dapat kita lihat bahwa,kadar NO

bahan bakar solar pada putaran mesin 800 rpm lebih rendah dibandingkan

dengan bahan bakar pertamina dex. Pada putaran mesin 1000, 1200, 1500

dan 2000 rpm secara signifikan nilai kadar NO pada bahan bakar solar

cenderung lebih besar dibanding pada bahan bakar pertamina dex.

b). Kadar Nitrogen Dioksida (NOx)




Gambar 4.9 : Grafik Perbandingan Kadar NOx dari Emisi Gas Buang bahan

bakar Solar dan Pertamina Dex, pada variasi putaran mesin..

3

1113

20 19

79 9

11

18

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Kad

ar N

O (

ppm

)

Putaran Mesin (rpm)

Perbandingan Kadar NO dari Emisi Gas Buang bahan


Solar

Pertamina Dex

3

12 13

2119

79 9

11

19

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000Kad

ar N

Ox (

ppm

)

Putaran Mesin (rpm)



Solar

Pertamina Dex

`

51

Berdasarkan tabel 4.3 dan grafik 4.9 diatas dapat kita lihat bahwa, kadar

NOx bahan bakar solar pada putaran mesin 800 rpm lebih rendah

dibandingkan dengan bahan bakar pertamina dex. Pada putaran mesin 1000,

1200, 1500 rpm secara signifikan nilai kadar NOx pada bahan bakar solar

cenderung lebih besar dibanding pada bahan bakar pertamina dex. Pada

putaran mesin 2000 rpm kadar NOx pada bahan bakar solar dan pertamina

dex memiliki nilai yang sama.

`

52

IV.2 Karakteristik Hubungan Putaran Mesin (rpm) terhadap Emisi Gas

Buang, bahan bakar Solar dan Pertamina Dex pada 3 tahapan variasi

pembebanan mesin.

IV.2.1 Bahan Bakar Solar

a). Tanpa beban dynamometer.

Data hasil pengukuran kadar emisi gas buang hasil pembakaran solar pada

berbagai variasi putaran mesin dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.4 : Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar solar, tanpa beban dynamometer.

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)

Nilai Hasil Pengukuran Gas Analyzer Satuan

Kadar

Emisi

Bahan Bakar Solar

T1 T2 CO NO NOx

800 2 29,5 ᵒC 71 ᵒC 901 4 4 ppm

1000 2 31,8 ᵒC 85 ᵒC 644 5 5 ppm

1200 2 33,7 ᵒC 114ᵒC 520 6 6 ppm

1500 2 34,1 ᵒC 136 ᵒC 268 12 13 ppm

2000 2 34,4 ᵒC 139 ᵒC 239 19 20 ppm

Sumber : data hasil percobaan

Gambar 4.10 : Grafik hubungan putaran mesin (rpm) terhadap emisi gas buang,

bahan bakar solar, tanpa beban dynamometer.

Berdasarkan tabel 4.4 dan grafik 4.10 diatas dapat kita lihat bahwa, hubungan

putaran mesin terhadap emisi gas buang bahan bakar solar adalah pada putaran

mesin 800 rpm nilai kadar CO sangat tinggi dan seiring besarnya putaran mesin

yang diberikan yakni pada putaran mesin 1000, 1200, 1500 hingga 2000 rpm maka

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Em

isi

Gas

Buan

g

Putaran Mesin (rpm)

Hubungan Putaran Mesin terhadap Emisi Gas Buang, bahan

bakar Solar

Kadar CO ( x 100 )

Kadar NO

Kadar NOx

`

53

semakin turun juga nilai kadar CO yang dihasilkan sedangkan untuk kadar NO dan

NOx pada putaran mesin 800, 1000, dan 1200 memiliki nilai kadar yang sama, pada

putaran mesin, pada putaran mesin 1500 dan 2000 rpm nilai kadar NO dan NOx

meningkat.

b). Beban Setengah dynamometer.

Data hasil pengukuran kadar emisi gas buang hasil pembakaran solar pada berbagai

variasi putaran mesin dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.5:Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar solar, beban setengah dynamometer.

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)


Kadar

Emisi

Bahan Bakar Solar

T1 T2 CO NO NOx

800 2 29,8 ᵒC 79 ᵒC 919 3 4 ppm

1000 2 31,8 ᵒC 85 ᵒC 625 5 6 ppm

1200 2 33,7 ᵒC 114ᵒC 318 11 12 ppm

1500 2 34,1 ᵒC 136 ᵒC 240 20 21 ppm

2000 2 34,4 ᵒC 139 ᵒC 240 19 20 ppm



bahan bakar solar pada beban setengah dynamometer.

Berdasarkan tabel 4.5 dan grafik 4.11 diatas dapat kita lihat bahwa, kadar CO, NO,

dan NOx dari gas buang hasil pembakaran Solar cenderung menurun seiring

semakin tingginya putaran mesin sedangkan untuk kadar NO dan NOx cenderung

meningkat seiring semakin besarnya putaran mesin

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Em

isi

Gas

Buan

g

Putaran Mesin (rpm)


bakar Solar

Kadar CO ( x 100 )

Kadar NO

Kadar NOx

`

54

c). Beban penuh dynamometer.

Data hasil pengukuran kadar emisi gas buang hasil pembakaran solar pada berbagai

variasi putaran mesin dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.6 : Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar solar, beban penuh dynamometer.

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)


Kadar

Emisi

Bahan Bakar Solar

T1 T2 CO NO NOx

800 2 30,3 ᵒC 80 ᵒC 913 3 3 ppm

1000 2 32,7 ᵒC 103 ᵒC 305 11 12 ppm

1200 2 33,8 ᵒC 114ᵒC 269 13 13 ppm

1500 2 34,2 ᵒC 137 ᵒC 240 20 21 ppm

2000 2 34,4 ᵒC 140 ᵒC 241 19 19 ppm



bahan bakar solar pada beban penuh dynamometer.

Berdasarkan tabel 4.6 dan grafik 4.12 diatas dapat kita lihat bahwa, pada putaran

mesin 800 rpm kadar CO bahan bakar solar memiliki nilai yang sangat tinggi, pada

putaran mesin 1000, 1200, 1500 dan 2000 rpm nilai kadar CO secara signifikan

mulai menurun, sedangkan untuk kadar NO dan NOx cenderung meningkat seiring

semakin besarnya putaran mesin, namun pada putaran mesin 2000 (rpm) nilai kadar

NO dan NOx menurun dan memiliki nilai yang sama.

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Em

isi

Gas

Buan

g

Putaran Mesin (rpm)


bakar Solar

Kadar CO ( x 100 )

Kadar NO

Kadar NOx

`

55

IV.2.2 Bahan Bakar Pertamina Dex

a). Tanpa beban dynamometer.

Data hasil pengukuran kadar emisi gas buang hasil pembakaran pertamina dex pada


Tabel 4.7: Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar pertamina dex, tanpa beban dynamometer

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)


Kadar

Emisi

Bahan Bakar Pertamina Dex

T1 T2 CO NO NOx

800 2 32,9 ᵒC 82 ᵒC 634 5 5 ppm

1000 2 34,2 ᵒC 88 ᵒC 303 7 7 ppm

1200 2 35,3 ᵒC 106 ᵒC 242 11 12 ppm

1500 2 35,8 ᵒC 126 ᵒC 247 12 13 ppm

2000 2 36,2ᵒC 150ᵒC 289 13 14 ppm



bahan bakar pertamina dex, tanpa beban dynamometer.


putaran mesin terhadap emisi gas buang, bahan bakar Pertamina Dex, yaitu kadar

CO cenderung menurun seiring semakin tingginya putaran mesin sedangkan untuk

kadar NO dan NOx cenderung meningkat seiring semakin besarnya putaran mesin.

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Em

isi

Gas

Buan

g

Putaran Mesin (rpm)


bakar Pertamina Dex

Kadar CO ( x 100 )

KADAR NO

KADAR NOx

`

56

b). Beban Setengah dynamometer.



Tabel 4.8 : Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar pertamina dex, beban setengah

dynamometer.

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)


Kadar

Emisi


T1 T2 CO NO NOx

800 2 33,8 ᵒC 88 ᵒC 523 6 7 ppm

1000 2 34,7 ᵒC 94 ᵒC 317 9 10 ppm

1200 2 35,2 ᵒC 107 ᵒC 226 11 11 ppm

1500 2 35,8 ᵒC 110 ᵒC 245 11 11 ppm

2000 2 36,3 ᵒC 149ᵒC 290 13 14 ppm



bahan bakar pertamina dex pada beban setengah dynamometer.

Berdasarkan tabel 4.8 dan grafik 4.14 diatas dapat kita lihat bahwa, kadar CO pada

putaran mesin 800, 1000 dan 1200 rpm cenderung mengalami penurunan dan pada

putaran mesin 1500 dan 2000 rpm nilai kadarnya meningkat. Untuk kadar NO dan

NOx cenderung meningkat seiring semakin besarnya putaran mesin.

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Em

isi

Gas

Buan

g

Putaran Mesin (rpm)


bakar Pertamina Dex

Kadar CO ( x 100 )

Kadar NO

Kadar NOx

`

57

b). Beban penuh dynamometer.



Tabel 4.9 : Kadar Emisi Gas Buang bahan bakar pertamina dex, beban penuh

dynamometer

Putaran

Mesin

(rpm)

Waktu

(Menit)


Kadar

Emisi


T1 T2 CO NO NOx

800 2 34 ᵒC 88 ᵒC 499 7 7 ppm

1000 2 34,8ᵒC 97 ᵒC 317 9 9 ppm

1200 2 35,1 ᵒC 105 ᵒC 253 9 9 ppm

1500 2 35,8 ᵒC 116 ᵒC 243 11 11 ppm

2000 2 36,3 ᵒC 146 ᵒC 357 18 19 ppm



bahan bakar pertamina dex pada beban penuh dynamometer.


putaran mesin terhadap emisi gas buang, bahan bakar Pertamina Dex, yaitu kadar

CO cenderung menurun seiring semakin tingginya putaran mesin hingga 1500

(rpm) namun pada putaran mesin 2000 (rpm) kadar CO kembali meningkat,

sedangkan untuk kadar NO dan NOx cenderung meningkat seiring semakin

besarnya putaran mesin.

0

5

10

15

20

25

800 1000 1200 1500 2000

Em

isi

Gas

Buan

g

Putaran Mesin (rpm)


bakar Pertamina Dex

Kadar CO ( x 100 )

Kadar NO

Kadar NOx

`

58

IV.3 Standar Emisi Gas Buang EURO 4 Tahun 2005-2008

Berikut ini tabel perbandingan hasil pengujian kadar emisi gas buang menggunakan

alat ukur gas analyzer dan berdasarkan standar emisi gas buang Euro 4 tahun 2005-

2008, pada 3 tahapan variasi pembebanan mesin.

1. Tanpa beban dynamometer.

Tabel 4.10 : Perbandingan standar emisi gas buang Euro 4 dan hasil pengujian

alat ukur Gas Analyzer.

Putaran

mesin

Referensi

Hasil dari pengujian Emisi Gas

Buang

EURO 4 tahun

2005-2008

Bahan Bakar

Solar

Bahan Bakar

Pertamina Dex Keterangan

CO

(%)

NOx

(%)

CO

(%)

NOx

(%)

CO

(%)

NOx

(%)

800 1,5 0,46 0.0901 0.0004 0.0634 0.0005 Memenuhi

1000 1,5 0,46 0.0644 0.0005 0.0303 0.0007 Memenuhi

1200 1,5 0,46 0.0520 0.0006 0.0242 0.0012 Memenuhi

1500 1,5 0,46 0.0268 0.0013 0.0247 0.0013 Memenuhi

2000 1,5 0,46 0.0239 0.0020 0.0289 0.0014 Memenuhi

2. Beban setengah dynamometer.

Tabel 4.11 : Perbandingan standar emisi gas buang Euro 4 dan hasil pengujian alat

ukur Gas Analyzer.

Putaran

mesin

Referensi


Buang

EURO 4 tahun

2005-2008

Bahan Bakar

Solar

Bahan Bakar

Pertamina Dex Keterangan

CO

(%)

NOx

(%)

CO

(%)

NOx

(%)

CO

(%)

NOx

(%)

800 1,5 0,46 0.0919 0.0004 0.0523 0.0007 Memenuhi

1000 1,5 0,46 0.0625 0.0006 0.0317 0.0010 Memenuhi

1200 1,5 0,46 0.0318 0.0012 0.0226 0.0011 Memenuhi

1500 1,5 0,46 0.0240 0.0021 0.0245 0.0011 Memenuhi

2000 1,5 0,46 0.0240 0.0020 0.0290 0.0014 Memenuhi

`

59

3. Beban penuh dynamometer.

Tabel 4.12 : Perbandingan standar emisi gas buang Euro 4 dan hasil pengujian alat

ukur Gas Analyzer.

Putaran

mesin

Referensi


Buang Keterangan

EURO 4 tahun

2005-2008

Bahan Bakar

Solar

Bahan Bakar

Pertamina Dex

CO

(%)

NOx

(%)

CO

(%)

NOx

(%)

CO

(%)

NOx

(%)

800 1,5 0,46 0.0913 0.0003 0.0499 0.0007 Memenuhi

1000 1,5 0,46 0.0305 0.0012 0.0317 0.0009 Memenuhi

1200 1,5 0,46 0.0269 0.0013 0.0253 0.0009 Memenuhi

1500 1,5 0,46 0.0240 0.0021 0.0243 0.0011 Memenuhi

2000 1,5 0,46 0.0241 0.0019 0.0357 0.0019 Memenuhi

Berdasarkan data dari ketiga tabel diatas menurut standar Emisi Gas Buang EURO

4 tahun 2005-2008, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa kosentrasi kadar CO dan

NOx pada bahan bakar solar dan pertamina dex masih memenuhi standar.

`

60

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang diperoleh dipembahasan penelitian selanjutnya diperoleh

kesimpulan sebagai berikut :

1. Perbandingan kadar emisi gas buang antara bahan bakar solar dengan bahan

bakar pertamina dex pada berbagai putaran mesin terhadap 3 tahapan variasi

pembebanan mesin, berdasarkan tabel dan grafik perbandingan dapat

disimpulkan bahwa:

Kadar CO pada putaran mesin 800 rpm mencapai 900 ppm atau

0,09% untuk bahan bakar solar dan 600 ppm atau 0,06% untuk

bahan bakar pertamina dex, sedangkan pada putaran mesin 2000

rpm hanya mencapai 200 ppm atau 0,02% untuk bahan bakar solar

dan 300 ppm atau 0,03% untuk bahan bakar pertamina dex, pada

masing-masing variasi beban yang diberikan.

Nilai kadar NO dan NOx mengalami peningkatan secara signifikan

pada bahan bakar solar pada putaran mesin 1200, 1500 dan 2000

(rpm) sedangkan pada bahan bakar pertamina dex mengalami

peningkatan nilai kadar pada putaran mesin 1000, 1200, 1500 dan

2000 rpm.

Bahan bakar solar menghasilkan gas buang yang hitam dan berbau

menyengat sehingga udara lebih cepat tercemar dibandingkan

dengan bahan bakar pertamina dex, sehingga dapat menyebabkan

gangguan kesehatan manusia dan lingkungan.

2. Berdasarkan tabel dan grafik hubungan putaran mesin (rpm) terhadap emisi

gas buang, bahan bakar solar dan pertamina dex dengan 3 tahapan variasi

pembebanan mesin, maka dapat disimpulkan bahwa :

Kadar CO dari emisi gas buang bahan bakar solar dan pertamina dex

semakin menurun seiring dengan semakin besarnya putaran mesin,

`

61

pada masing-masing bukaan katup yang diberikan dengan nilai

kadar lebih tinggi pada bahan bakar solar dibanding bahan bakar

pertamina dex.

Kadar NO bahan bakar solar dan pertamina dex semakin meningkat

seiring dengan semakin besarnya putaran mesin, namun nilai kadar

yang dideteksi di bahan bakar solar cenderung lebih kecil nilainya

dibanding dengan bahan bakar pertamina dex.

Kadar NO bahan bakar solar dan pertamina dex semakin meningkat

seiring dengan semakin besarnya putaran mesin, namun nilai kadar

yang dideteksi di bahan bakar solar cenderung lebih kecil nilainya

dibanding dengan bahan bakar pertamina dex.

V.2 Saran

1. Agar penelitian dapat berjalan dengan lancar, sekiranya perlu untuk dilakukan

persiapan-persiapan berupa evaluasi peralatan sebelum melakukan penelitian,

agar data-data yang diperoleh bisa lebih akurat.

2. Karena keterbatasan kemampuan dalam pengamatan, sehingga perlu dilakukan

pengambilan data yang lebih banyak agar simpangan data dapat lebih diperkecil.

3. Agar penelitian dapat berjalan dengan baik, sekiranya alat-alat ukur yang

menunjang pengambilan data pada penelitian ini bisa dilengkapi.

4. Semoga hasil dari penelitian ini dapat bermanfaat untuk penelitian yang lebih

lanjut.

`

62

DAFTAR PUSTAKA

1. Aldy Havendri. Kaji Eksperimental Perbandingan Prestasi dan Emisi Gas

Buang Motor Bakar Diesel Menggunakan Bahan Bakar Campuran Solar

dengan Biodiesel CPO, Minyak Jarak dan Minyak Kelapa. Fakultas Teknik

Universitas Andalas 2008.

2. Anonim. 2001. Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia: Bahan

Bakar dan Pembakaran.www.energyefficiencyasia.org.

3. Arismunandar, W., Tsuda, Koichi, (2002), Motor Diesel Putaran Tinggi,

Pradya Paramita, Jakarta, 15-17.

4. Daryanto, Drs., Contoh Perhitungan Perencanaan Motor Diesel 4 Langkah,

Tarsito. Bandung,

5. Garwal, A.K., Rajamanoharan, K., (2009), Experimental Investigation of

Performance and Emissions of Karanja Oil and its Blends in a Single

Cylinder Agricultural Diesel engine , Applied Energy, Vol. 86, PP.106 -

112.

6. Heywood. John B. 1998. Internal Combustion Engines Fundamental.New

York.

7. Holman, J.P. 1984. Experimental Methods For Engineers. Mcgraw-Hill

Book, Inc. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral RI.

(2006).Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan gas Bumi Nomor 3675

K/24/DJM/2006, tentang Standar Baku Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar

Minyak Jenis Minyak Solar yang Dipasarkan di Dalam Negeri.

8. https://kacima-rco.blogspot.com/p/blog-page_51.html.

9. http://artikel-teknologi.com/perbandingan-karakteristik-beberapa-bahan-

bakar/.

10. PERTAMINA, P, PT. PERTAMINA (Persero) Direktorat- Pemasaran dan

Niaga, 2007.

11. “Standart Property Solar”, www.Pertamina.com.

12. www.technolab.org diakses februari 2019.

https://kacima-rco.blogspot.com/p/blog-page_51.html

http://artikel-teknologi.com/perbandingan-karakteristik-beberapa-bahan-bakar/

http://artikel-teknologi.com/perbandingan-karakteristik-beberapa-bahan-bakar/

http://www.pertamina.com/

http://www.technolab.org/

L

A

M

P

I

R

A

N

LAMPIRAN KALIBRASI

ALAT (SENSOR)

Lampiran Hasil Kalibrasi alat (Sensor Temperatur dan Tekanan)

NO Hasil dari

hasil(ar-if) Arduino Infrared thermometer

1 25,56 24,6 0,96

2 26,81 25,9 0,91

3 35,19 35 0,19

4 36,25 35,9 0,35

5 38,94 37,8 1,14

6 40,6 39,3 1,3

7 41,56 40,3 1,26

8 42,94 42,2 0,74

9 44,19 43,8 0,39

10 45,38 44,8 0,58

11 46,44 45,6 0,84

12 49,19 49 0,19

13 49,81 50,2 -0,39

14 51,81 52,1 -0,29

15 60,31 61 -0,69

y = 1,0437x - 2,3482R² = 0,9976

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Infr

are

d T

herm

om

ete

r (ᵒ

C)

Sensor Temperatur DS18B20(ᵒC)

Kalibrasi sensor DS18B20 menggunakan sensor infrared

thermometer

NO

Hasil dari

Arduino Infrared thermometer hasil(ar-if) y error

% error

1 25,56 24,6 0,96 24,33 0,27 1,10

2 26,81 25,9 0,91 25,63 0,27 1,03

3 35,19 35 0,19 34,38 0,62 1,77

4 36,25 35,9 0,35 35,49 0,41 1,15

5 38,94 37,8 1,14 38,29 0,49 1,31

6 40,6 39,3 1,3 40,03 0,73 1,85

7 41,56 40,3 1,26 41,03 0,73 1,81

8 42,94 42,2 0,74 42,47 0,27 0,64

9 44,19 43,8 0,39 43,77 0,03 0,06

10 45,38 44,8 0,58 45,01 0,21 0,48

11 46,44 45,6 0,84 46,12 0,52 1,14

12 49,19 49 0,19 48,99 0,01 0,02

13 49,81 50,2 -0,39 49,64 0,56 1,12

14 51,81 52,1 -0,29 51,73 0,37 0,72

15 60,31 61 -0,69 60,60 0,40 0,66

Max = 0,728

Min = 0,009

Average= 0,393

% Rata-rata = 0,990

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80

Infr

ared

th

erm

om

eter

Sensor DS18B20

Nilai Error Sensor DS18B20

Infraredthermometerhasil(ar-if)

y

error

% error

NO Hasil dari hasil(ar-

st) Arduino Sensor tekanan

1 135 0,3 134,7

2 145 0,5 144,5

3 155 0,8 154,2

4 168 1 167

5 182 1,3 180,7

6 188 1,5 186,5

7 196 1,8 194,2

8 212 2 210

9 222 2,3 219,7

10 230 2,5 227,5

11 242 2,8 239,2

12 252 3 249

13 265 3,3 261,7

14 275 3,5 271,5

15 285 3,8 281,2

16 295 4 291

y = 0,0233x - 2,8604R² = 0,9986

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

100 150 200 250 300 350

Pressure

LAMPIRAN DATA PENGUKURAN

INSTRUMEN GAS ANALYZER

Lampiran data hasil pengukuran Instrument Gas Analyzer, bahan bakar Solar

RPM 800

Bukaan Katup full ( 100%) Bukaan katup Setengah (50%) Katup Tertutup full (0%)

Fuel Natural Gas Natural Gas Natural Gas

O2 % O2 % O2 %

CO 901 ppm CO 919 ppm CO 913 ppm

CO(O2) ppm CO(O2) ppm CO(O2) ppm

Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %

T-Stk 71 T-Stk 79 T-Stk 80

T-Air 29,5 T-Air 29,8 T-Air 30,3

Delta-T Delta-T Delta-T

Temp.Unit Temp.Unit Temp.Unit


NO 4 ppm NO 3 ppm NO 3 ppm

NO2 ppm NO2 ppm NO2 ppm

Nox 4 ppm Nox 4 ppm Nox 3 ppm

SO2 0 ppm SO2 0 ppm SO2 0 ppm

NO(O2) ppm NO(O2) ppm NO(O2) ppm

NO2(O2) ppm NO2(O2) ppm NO2(O2) ppm

Nox(O2) ppm Nox(O2) ppm Nox(O2) ppm

SO2(O2) ppm SO2(O2) ppm SO2(O2) ppm

RPM 1000


Natural Gas Natural Gas Natural Gas

O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 31,4 T-Air 31,8 T-Air 32,7












RPM 1200



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 33,1 T-Air 33,7 T-Air 33,8












RPM 1500



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 33,9 T-Air 34,1 T-Air 34,2












Lampiran data hasil pengukuran Instrument Gas Analyzer, bahan bakar Pertamina Dex

RPM 2000



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 34,4 T-Air 34,4 T-Air 34,4












RPM 800



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 32,9 T-Air 33,8 T-Air 34












RPM 1000



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 34,2 T-Air 34,7 T-Air 34,8












RPM 1200



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 35,3 T-Air 35,2 T-Air 35,1












RPM 1500



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 35,8 T-Air 35,8 T-Air 35,8












RPM 2000



O2 % O2 % O2 %



Eff % Eff % Eff %

CO2 % CO2 % CO2 %

EA % EA % EA %


T-Air 36,2 T-Air 36,3 T-Air 36,3












LAMPIRAN DATA PROPERTIS

BAHAN BAKAR SOLAR &

PERTAMINA DEX

DOKUMENTASI

PENGAMBILAN DATA

PENGARUH PENGGUNAAN BAHAN BAKAR SOLAR DAN …

Documents