45920835-bahan-bakar-solar-diesel-fuel.doc

7/23/2019 45920835-Bahan-Bakar-Solar-Diesel-Fuel.doc

http://slidepdf.com/reader/full/45920835-bahan-bakar-solar-diesel-fueldoc 1/11

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 iesel dengan

putaran tinggi (di atas !000 rpm)" yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada

pembakaran langsung dalam dapur#dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang

bersih. $inyak solar ini biasa disebut juga Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed

Diesel (Pertamina: 2005).

$esin#mesin dengan putaran yang cepat (%!000 rpm) membutuhkan bahan bakar

dengan karakteristik tertentu yang berbeda dengan minyak iesel. &arakteristik yang

diperlukan berhubungan dengan auto ignition (kemampuan menyala sendiri)" kemudahan

mengalir dalam saluran bahan bakar" kemampuan untuk teratomisasi" kemampuan lubrikasi"

nilai kalor dan karakteristik lain.

Bahan bakar solar mempuyai si'at si'at utama" yaitu :

a. idak mempunyai warna atau hanya sedikit kekuningan dan berbau b. *ncer dan tidak mudah menguap pada suhu normal

c. $empunyai titik nyala yang tinggi (+0,- sampai !00,-)

d. erbakar secara spontan pada suhu 50,-

e. $empunyai berat jenis sekitar 0./2 0./

'. $ampu menimbulkan panas yang besar (!0.500 kcal1kg)

g. $empunyai kandungan sul'ur yang lebih besar daripada bensin

pesi'ikasi Bahan Bakar olar

3o Properties4imit

$in $a!. ulphur content 6 wt # 0.5

2. peci'ic 7ra8ity at 010,9 0./2 0./

. -etane 3umber +5 +/

+. ;iscosity &inematic at ct !. 5./

5. ulphur -ontent 6 wt # 0.5

. <esidu -arbon 6wt (on !06 8ol. bottom) # 0.!

. =ater content 6 8ol # 0.05

/. >sh -ontent 6 wt # 0.0!

?. Flash point P. $. c. c. ,9 !50 #

!0. -alori'ic 8alue (kcal1kg) !0500 !0



Bahan bakar mesin diesel sebagian besar terdiri dari senyawa hidrokarbon dan

senyawa nonhidrokarbon. enyawa hidrokarbon yang dapat ditemukan dalam bahan bakar

diesel antara lain para'inik" na'tenik" ole'in dan aromatik. edangkan untuk senyawa

nonhidrokarbon terdiri dari senyawa yang mengandung unsur non logam" yaitu " 3" @ dan

unsur loga m seperti 8anadium" nikel dan besi. >$ mengklasi'ikasikan bahan bakar diesel

menjadi tiga tingkatan" yaitu :

!. ingkat !#

$erupakan bahan bakar yang 8olatile untuk mesin dengan perubahan kecepatan dan

loading yang ber'rekuensi" misalnya untuk kendaraan bermotor.

!. ingkat 2#

$erupakan bahan bakar dengan 8olatilitas lebih rendah untuk mesin industri" mesin

kapal laut dan lokomoti'.

!. ingkat +#

Bahan bakar dengan 8olatilitas lebih rendah untuk mesin berkecepatan rendah dan

sedang.

Pada abel di bawah diberikan karakteristik bahan bakar untuk masing#masing

tingkatan yang ditetapkan oleh >$. Antuk tingkat !# dan 2# dicantumkan pula

karakteristik bahan bakar untuk kandungan sul'ur rendah. tandar bahan bakar pada abel

merupakan batas minimum yang dibutuhkan untuk menjamin kinerja yang memuaskan dari

mesin diesel. apat dilihat pula bahwa semakin tinggi tingkatannya" temperatur distilasi akan

semakin tinggi artinya 8olatilitas semakin rendah.

Penggolongan bahan bakar mesin diesel berdasarkan jenis putaran mesinnya" dapat

dibagi menjadi dua golongan yaitu:

!. >utomoti8e iesel @il ( >@ )" yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin

dengan kecepatan putaran mesin di atas !000 rpm (rotation per minute). Bahan bakar

jenis ini yang biasa disebut sebagai bahan bakar diesel. Biasanya digunakan untuk

kendaraan bermotor.



2. ndustrial iesel @il" yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin#mesin yang

mempunyai putaran mesin kurang atau sama dengan !000 rpm" biasanya digunakan

untuk mesin#mesin industri. Bahan bakar jenis ini disebut minyak diesel.

Sifat

Jenis Minyak Diesel

$esin Putaran

inggi$esin ndustri

$esin Putaran

<endah dan edang

Angka Setane C +0 C +0 C 0

Titik didih (°C) 2// 2/2 # / #

isk!sitas "ada

(#$°%%&'s)!.+ 2.5 2.0 +. 5./ 2.+

Titik nyala (°C) C / C 52 C 55

Kada slf (*

+eat)C 0.5 C 0.5 C 0.2

Kada ai dan

enda"an (* ,!l%e)C 0.05 C 0.05 C 0.5

Kada a+ (* +eat) C 0.0! C 0.0! C 0.!

Resid ka+!n dala%

-.* esid destilasi

(* %assa)

C 0.!5 C 0.5 #

umber : >$ #?5" !??!

$esin#mesin dengan putaran mesin yang cepat (%!000 rpm) membutuhkan bahan

dengan karakteristik tertentu yang berbeda dengan minyak diesel. &arakteristik yang

diperlukan berhubungan dengan auto ignition (kemampuan menyala sendiri)" kemudaham

mengalir dalam saluran bahan bakar" kemampuan untuk teratomisasi" kemampuan lubrikasi"

nilai kalor dan karakteristik lain.

KARAKT/R0ST0K 1M1M M0N2AK D0/S/L



&arakteristik yang umum perlu diketahui untuk menilai kinerja bahan bakar diesel

antara lain 8iskositas" angka setana" berat jenis" titik tuang" nilai kalor pembakaran"

8olatilitas" kadar residu karbon" kadar air dan sedimen" indeks diesel" titik embun" kadar

sul'ur" dan titik nyala.

-3 isk!sitas

;iskositas adalah tahanan yang dimiliki 'luida yang dialirkan dalam pipa kapiler

terhadap gaya gra8itasi" biasanya dinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalir

pada jarak tertentu. Dika 8iskositas semakin tinggi" maka tahanan untuk mengalir akan

semakin tinggi. &arakteristik ini sangat penting karena mempengaruhi kinerja injektor pada

mesin diesel. >tomisasi bahan bakar sangat bergantung pada 8iskositas" tekanan injeksi sertaukuran lubang injektor. ;iskositas yang lebih tingi akan membuat bahan bakar teratomisasi

menjadi tetesan yang lebih besar dengan momentum tinggi dan memiliki kecenderungan

untuk bertumbukan dengan dinding silinder yang relati' lebih dingin. Eal ini menyebabkan

pemadaman flame dan peningkatan deposit dan emisi mesin.

Bahan bakar dengan 8iskositas lebih rendah memproduksi spray yang terlalu halus

dan tidak dapat masuk lebih jauh ke dalam silinder pembakaran" sehingga terbentuk daerah

fuel rich zone yang menyebabkan pembentukan jelaga. ;iskositas juga menunjukkan si'at

pelumasan atau lubrikasi dari bahan bakar. ;iskositas yang relati' tinggi mempunyai si'at

pelumasan yang lebih baik. Pada umumnya" bahan bakar harus mempunyai 8iskositas yang

relati' rendah agar dapat mudah mengalir dan teratomisasi Eal ini dikarenakan putaran mesin

yang cepat membutuhkan injeksi bahan bakar yang cepat pula. 3amun tetap ada batas

minimal karena diperlukan si'at pelumasan yang cukup baik untuk mencegah terjadinya

keausan akibat gerakan piston yang cepat.

43 Angka Setana

>ngka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (auto

ignition). kala untuk angka setana biasanya menggunakan re'erensi berupa campuran antara

normal setana (-!E+) dengan alpha methyl naphtalene (-!0E-E) atau dengan

heptamethylnonane (-!E+). 3ormal setana memiliki angka setana !00" alpha methyl

naphtalene memiliki angka setana 0" dan heptamethylnonane memiliki angka setana !5.



>ngka setana suatu bahan bakar biasanya dide'inisikan sebagai persentase 8olume dari

normal setara dengan campurannya tersebut.

>ngka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan bakar dapat menyala pada

temperatur yang relati' rendah" dan sebaliknya angka setana rendah menunjukkan bahan

bakar baru dapat menyala pada temperatur yang relati' tinggi. Penggunaan bahan bakar mesin

diesel yang mempunyai angka setana yang tinggi dapat mencegah terjadinya knocking karena

begitu bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder pembakaran maka bahan bakar akan

langsung terbakar dan tidak terakumulasi.

#3 Beat Jenis

Berat jenis menunjukkan perbandingan berat per satuan 8olume" karakteristik ini

berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan 8olume

bahan bakar. Berat jenis bahan bakar diesel diukur dengan menggunakan metode >$

2/ atau >$ !2?/ dan mempunyai satuan kilogram per meter kubik (kg1m).

53 Titik Tang

itik tuang adalah titik temperatur terendah dimana mulai terbentuk kristalkristal

para'in yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. itik tuang ini dipengaruhi oleh derajat

ketidakjenuhan (angka iodium)"semakin tinggi ketidakjenuhan maka titik tuang semakin

rendah. itik tuang juga dipengaruhi oleh panjang rantai karbon" semakin panjang rantai

karbon maka semakin tinggi titik tuang. &arakteristik ini ditentukan dengan menggunakan

metoda >$ ?.

63 Nilai Kal! 7e%+akaan

3ilai kalor pembakaran menunjukkan energi kalor yang dikandung dalam tiap satuan

massa bahan bakar. 3ilai kalor dapat diukur dengan bomb kalorimeter kemudian dimasukkan

dalam rumus :

Nilai Kalor (kcal/kg) 8 98100 C + 3400 ( H – O/8)} : 100

3ilai kalor E" -" dan @ dinyatakan dalam persentase berat setiap unsur yang

terkandung dalam satu kilogram bahan bakar.



:3 !latilitas

;olatilitas adalah si'at kecenderungan bahan bakar untuk berubah 'asa menjadi 'asa

uap. ekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan tingginya 8olatilitas.

;3 Kada Resid Ka+!n

&adar residu karbon menunjukkan kadar 'raksi hidrokarbon yang mempunyai titik

didih lebih tinggi dari range bahan bakar. >danya 'raksi hidrokarbon ini menyebabkan

menumpuknya residu karbon dalam ruang pembakaran yang dapat mengurangi kinerja mesin.

Pada temperatur tinggi deposit karbon ini dapat membara" sehingga menaikkan temperatur

silinder pembakaran.

$3 Kada Ai dan Sedi%en

Pada negara yang mempunyai musim dingin kandungan air yang terkandung dalam

bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar. elain itu"

keberadaan air dapat menyebabkan korosi dan pertumbuhan mikro organisme yang juga

dapat menyumbat aliran bahan bakar. edimen dapat menyebabkan penyumbatan juga dan

kerusakan mesin.

<3 0ndeks Diesel

ndeks diesel adalah suatu parameter mutu penyalaan pada bahan bakar mesin diesel

selain angka setana. $utu penyalaan dari bahan bakar diesel dapat diartikan sebagai waktu

yang diperlukan untuk bahan bakar agar dapat menyala di ruang pembakaran dan diukur

setelah penyalaan terjadi. cara menentukkan indeks diesel dari suatu bahan bakar mesin

diesel dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini :

0ndeks Diesel 8 9Titik Anilin (!=) > A70 ?a,ity@ -..

ari rumus di atas dapat diketahui bahwa nilai indeks diesel dipengaruhi oleh titik

anilin dan berat jenisnya.



-.3 Titik /%+n

itik embun adalah suhu dimana mulai terlihatnya cahaya yang berwarna suram

relati' terhadap cahaya sekitarnya pada permukaan minyak diesel dalam proses pendinginan.

&arakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metoda >$ ?.

--3 Kada Slf

&adar sul'ur dalam bahan bakar diesel dari hasil penyulingan pertama ( straight-run)

sangat bergantung pada asal minyak mentah yang akan diolah. Pada umumnya" kadar sul'ur

dalam bahan bakar diesel adalah 50#06 dari kandungankandungan dalam minyak

mentahnya. &andungan sul'ur yang berlebihan dalam bahan bakar diesel dapat menyebabkan

terjadinya keausan pada bagian#bagian mesin. Eal ini terjadi karena adanya partikel#partikel

padat yang terbentuk ketika terjadi pembakaran dan dapat juga disebabkan karena keberadaan

oksida belerang seperti @2 dan @. &arakteristik ini ditentukan dengan menggunakan

metode >$ !55!.

-43 Titik nyala ( flash "!int)

itik nyala adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar dapat menyala. Eal

ini berkaitan dengan keamanan dalam penyimpanan dan penanganan bahan bakar.

AD0T0= 7/N0N?KAT AN?KA S/TAN BAHAN BAKAR SOLAR

Penggunaan solar sebagai bahan bakar mesin diesel menghasilkan gas buang dengan

kandungan 3@" @"hidrokarbon dan partikulat#partikulat. 7as buang yang dihasilkan oleh

kendaraan di ndonesia masih berada diatas baku mutu yang ditetapkan oleh Pemerintah ndonesia.

*misi partikulat yang dikeluarkan oleh mesin diesel ini sangat berbahaya dibandingkan dengan emisi

yang dikeluarkan oleh mesin berbahan bakar bensin. Eal ini disebabkan karena partikulat yang

dikeluarkan oleh mesin diesel mempunyai kadar toksisitas relati'paling tinggi" yaitu !0"

dibandingkan dengan emisi -@ yang memiliki toksisitas relati'F!G!H. Akuran partikulat atau jelaga

(P$#!0) yang lebih kecil dari !0 Im yang menyebabkan mudah terhirup ke paru#paru bersama udara.



Antuk mengurangi laju polusi udara ini maka perlu dilakukan perbaikan pada mesin diesel

dan bahan bakar solar. alah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi emisi gas buang

seperti 3@" @" dan partikulat adalah dengan meningkatkan -etane 3umber (-3) pada solar. -3

yang tinggi berarti waktu tunda penyalaan lebih singkat. Bahan bakar diesel (solar) memiliki jenis

kategori" yaitu G2"H:

!. olar kategori : memiliki -3 minimum +/ dengan kandungan sul'ur maksimum adalah 5000 ppm.

2. olar kategori : memiliki -3 minimum 52 dengan kandungan sul'ur maksimum adalah 00 ppm.

. olar kategori : memiliki -3 minimum 5+ serta bebas kandungan sul'ur.

Antuk meningkatkan -3 dapat dilakukan dengan cara menambahkan aditi' pada bahan bakar

solar. >diti' bahan bakar solar yang telah diproduksi secara komersil adalah 2#*thyl Eeyl 3itrate (2#

*E3) GH. 2#*E3 adalah senyawa organik yang memiliki gugus nitrat pada ujung rantai karbonnya.

2#*E3 digunakan karena tidak stabil secara termal dan terdekomposisi dengan cepat pada temperatur

yang tinggi pada ruang pembakaran. Produk yang terdekomposisi membantu dimulainya pembakaran

bahan bakar" dengan waktu penyalaan yang lebih pendek dibandingkan dengan bahan bakar tanpa

aditi'. Penambahan 2#*E3 pada bahan bakar solar dengan dosis 0"056#0"+6 akan memberikan

kenaikan -3 sebesar +#.

/M0S0 ?AS B1AN?

Polusi udara oleh gas buang dan bunyi pembakaran motor iesel merupakan

gangguan terhadap lingkungan. &omponen#komponen gas buang yang membahayakan itu

antara lain adalah asap hitam (angus)" hidro karbon yang tidak terbakar (AE-)" karbon

monoksida (-@)" oksida nitrogen (3@) dan 3@2. 3@ dan 3@2 biasa dinyatakan dengan

3@ (= >rismunandar 2002 : 5!). 3amun jika dibandingkan dengan motor bensin" motor

iesel tidak banyak mengandung -@ dan AE-. isamping itu" kadar 3@2 sangat rendah

jika dibandingkan dengan 3@. Dadi boleh dikatakan bahwa komponen utama gas buang

motor iesel yang membahayakan adalah 3@ dan asap hitam.

elain dari komponen tersebut di atas beberapa hal berikut yang merupakan bahaya

atau gangguan meskipun bersi'at sementara. >sap putih yang terdiri atas kabut bahan bakar

atau minyak pelumas yang terbentuk pada saat start dingin" asap biru yang terjadi karena

adanya bahan bakar yang tidak terbakar atau tidak terbakar sempurna terutama pada periode

pemanasan mesin atau pada beban rendah" serta bau yang kurang sedap merupakan bahaya



yang menggangu lingkungan. elanjutnya bahan bakar dengan kadar belerang yang tinggi

sebaiknya tidak digunakan karena akan menyebabkan adanya @2 di dalam gas buang.

>sap hitam membahayakan lingkungan karena mengeruhkan udara sehingga

menggangu pandangan" tetapi juga karena adanya kemungkinan mengandung karsinogen.

$otor iesel yang mengeluarkan asap hitam yang sekalipun mengandung partikel karbon

yang tidak terbakar tetapi bukan karbon monoksida (-@). Dika angus yang terjadi terlalu

banyak" gas buang yang keluar dari mesin akan berwarna hitam dan mengotori udara.

$enurut 3akoela oenarta (!??5 : ?) 'aktor#'aktor yang menyebabkan terbentuknya

jelaga atau angus pada gas buang motor iesel adalah :

a. &onsentrasi oksigen sebagai gas pembakar kurang

b. Bahan bakar yang disemprotkan ke dalam ruang bakar terlalu banyak

c. uhu di dalam ruang bakar terlalu tinggi

d. Penguapan dan pencampuran bahan bakar dan udara yang ada di dalam

silinder tidak dapat berlangsung sempurna

e. &arbon tidak mempunyai cukup waktu untuk bedi'usi supaya bergabung

dengan oksigen

erbentuknya karbon#karbon padat (angus) karena butir#butir bahan bakar yang

terjadi saat penyemprotan terlalau besar atau beberapa butir terkumpul menjadi satu" maka

akan terjadi dekomposisi. Eal tersebut disebabakan karena pemanasan udara pada temperatur

yang terlalu tinggi sehingga penguapan dan pencampuran dengan udara tidak dapat

berlangsung sempurna. aat dimana terlalu banyak bahan bakar yang disemprotkan maka

terjadinya angus tidak dapat dihindarkan. >ngus yang terlalu banyak menyebabkan gas buang

yang keluar dari mesin akan berwarna hitam dan mengotori udara (=iranto >rismunanadar "

2002: !2).

Pengujian kadar kepekatan asap gas buang dilakukan pada saat akselerasi pada

putaran stasioner hingga mencapai rpm maksimum tahan !#+ detik. 4epas gas hingga putaran

stasioner dan catat nilai opasitas asap

>mbang batas kepekatan asap gas buang pada motor iesel ditetapkan dalam &#m#!

berdasarkan tahun pembuatan mesin.



ahun Pembuatan $esin &epekatan asap (&#m)

ebelum!?/2

!?/2 !?/

!?// !??/

etelah !??/

2.5

!.

!.+

!.2

Pembakaran yang sempurna akan menghasilkan tingkat konsumsi bahan bakar yang

ekonomis dan berkuranganya besar kepekatan asap hitam gas buang karena pada pembakaran

sempurna campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar seluruhnya dalam waktu dan

kondisi yang tepat. >gar terjadi pembakaran yang sempurna maka perlu diperhatikan kualitas

bahan bakar sesuai dengan karakteristiknya sehingga homogemitas campuran bahan bakar

dengan udara dapat terjadi secara sempurna. ;iskositas bahan bakar adalah salah satu

karakteristik bahan bakar yang sangat menentukan kesempurnaan proses pembakaran.

;iskositas yang tinggi menyebabkan aliran solar terlalu lambat. ingginya 8iskositas

menyebabkan beban pada pompa injeksi menjadi lebih besar dan pengkabutan saat injeksi

kurang sempurna sehingga bahan bakar sulit terbakar.

Pemanasan untuk menaikkan suhu bahan bakar adalah salah satu cara untuk mengubah karakteristik suatu bahan bakar. Pemanasan pada solar mengakibatkan turunnya

8iskositas dan bertambahnya 8olume yang menyebabkan butir#butir bahan bakar akan lebih

mudah menguap dan mempengaruhi proses pengkabutan saat penyemprotan. Butiran bahan

bakar yang disemprotkan sangat berpengaruh terhadap proses pembakaran sehingga tekanan

penyemprotan di8ariasikan untuk mempercepat dan memperbaiki proses pencampuran bahan

bakar dengan udara. 4angkah ini dilakukan dengan tujuan untuk dapat diperoleh homogenitas

campuran yang lebih sempurna sehingga pembakaran yang sempurna dapat tercapai. engan

langkah ini diharapkan besar konsumsi bahan bakar dan kepekatan asap hitam gas buang

dapat dikurangi.

K/S0M71LAN

ari pembahasan di atas kita dapat mengambil kesimpulan bahwa :



!. Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi

mentah yang berwarna kuning coklat.

2. Pengolongan bahan bakar solar didasarkan atas jenis putaran mesinnya" yaitu

automoti8e diesel oil (>@) dengan kecepatan putaran mesin di atas !000 rpm dan

industrial diesel oil (@) dengan kecepatan putaran mesin sama dengan atau kurang

dari !000 rpm.

. >ngka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan bakar dapat menyala pada temperatur

yang relati' rendah" dan sebaliknya angka setana rendah menunjukkan bahan bakar baru dapat

menyala pada temperatur yang relati' tinggi.

45920835-bahan-bakar-solar-diesel-fuel.doc

Documents