bab ii flash and fire point awalin.pdf

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

II.1.1 Definisi Flash dan Fire Point

Flash Point atau titik nyala dari suatu minyak adalah suhu terendah dimana minyak

dipanasi dengan peralatan standar hingga menghasilkan uap yang dapat dinyalakan dal;am

pencampuran dengan udara.

Titik Nyala secara prinsip ditentukan untuk mengetahui bahaya terbakar produk-

produk Minyak bumi. Denagn diketahui titik yala suatu produk minyak pelumas, kita dapat

mengetahui kondisi maksimum yang dapat dihadapai minyak pelumas tersebut. Salah satu

contoh dari pentingnya informasi ini adalah untuk menentukan jenis minyak pelumas yang

tepat untuk digunakan didalam system hidrolik tekanan tinggi seperti pada pesawat terbang

atau pada alat penempa bertekanan tinggi, dimana kebocoran minyak dari saluran pipa dapat

menyebabnkan terjadinya musibah dengan adanya kontak dari minyak yang tumpah dengan

logam yang sangat panas.

Titik nyala merupakan sifat fisika minyak yang sangat penting yang harus diketahui

dari produk-produk hasil pengolahan minyak bumi, baik itu minyak pelumas, bahan baker

maupun produk lainnya. Dengan diketahi titik nyala suatu produk minyak kita dapat

menerapkan produk tersebut dengan tepat. Hal ini berartimemberikan perlindungan pada

mesin yang menggunakan dan memberikan keamanan pada orang yang menangani.

Fire Point atau Titik api bahan bakar adalah suhu di mana ia akan terus menyala

selama minimal 5 detik setelah kunci kontak dengan api terbuka. Pada titik nyala, suhu yang

lebih rendah, suatu zat akan terbakar sebentar, tetapi uap tidak mungkin dihasilkan pada

tingkat untuk mempertahankan api. Tabel Sebagian besar sifat material hanya akan

mencantumkan poin materi flash, tetapi secara umum titik api dapat diasumsikan sekitar 10 °

C lebih tinggi dari titik flash. Namun, ini ada pengganti untuk pengujian jika titik api adalah

keamanan critical.This adalah titik di mana oksidasi minyak pelumas dimulai

Titik nyala (flash point) dan titik api (fire point) merupakan salah satu parameter penting yang

diukur untuk mengetahui spesifikasi suatu bahan bakar.

Definisi Flash Point dan Fire Point menurut metode uji standar ASTM (American

Standart For Testing Material) adalah sebagai berikut:

Bab II Tinjauan Pustaka

Laboratorium Teknik Pembakaran

II-2

Flash point didefinisikan sebagai sebagai suhu terendah yang terkoreksi dengan

tekanan barometer pada 101,3 kpa (760 mmhg) ,dimana penggunaan nyala uji

menyebabkan uap dari sampel menyala pada kondisi pengujian tertentu.

Fire Point didefinisikan sebagai suhu terendah dimana sampel terbakar secara terus

menerus selama lima detik.

II.I.2. Metodologi dan Alat Ukur flash Point dan fire Point

Setiap cairan memiliki tekanan uap, yang merupakan fungsi dari suhu yang cair.

Dengan meningkatnya suhu, kenaikan tekanan uap. Dengan meningkatnya tekanan uap,

konsentrasi uap dari cairan yang mudah terbakar di udara meningkat. Oleh karena itu, suhu

menentukan konsentrasi uap dari cairan yang mudah terbakar di udara. Sebuah konsentrasi

tertentu uap di udara diperlukan untuk mempertahankan pembakaran, dan konsentrasi yang

berbeda untuk setiap cairan yang mudah terbakar. Titik nyala dari cairan yang mudah terbakar

adalah suhu terendah dimana akan ada uap mudah terbakar cukup untuk menyalakan jika

sebuah sumber pengapian diterapkan.

Titik nyala (flash point) dan titik api (fire point) merupakan salah satu parameter

penting yang diukur untuk mengetahui spesifikasi suatu bahan bakar. Titik nyala (flash point)

adalah temperatur dimana timbul sejumlah uap yang apabila bercampur dengan udara

membentuk suatu campuran yang mudah menyala. Titik nyala dapat diukur dengan jalan

melewatkan nyala api pada bahan bakar yang dipanaskan secara teratur. Titik nyala

merupakan sifat bahan bakar yang digunakan untuk prosedur penyimpanan agar aman dari

bahaya kebakaran. Semakin tinggi titik nyala suatu pelumas berarti semakin aman dalam

penggunaan dan penyimpanan. Metode standar untuk pengukuran titik nyala adalah ASTM

D- 92.

Titik api (fire point) adalah temperatur dimana bahan bakar cair yang dipanaskan pada

keadaan baku dapat terbakar selama waktu sekurang-kurangnya 5 detik. Titik nyala (flash

point) adalah karakteristik tunggal zat yang mudah terbakar yang digunakan untuk menaksir

sifat suatu bahan. Flash point yang rendah dapat menjadi indikasi adanya bahan yang sangat

volatile dalam cairan. Titik api yang digunakan untuk menaksir risiko dari kemampuan bahan

untuk mendukung pembakaran. Nilai-nilai ini juga mempengaruhi bagaimana bahan bakar

cair dikirimkan, disimpan, dan dibuang (Kennedy, 1990).

Macam-macam metode untuk menetukan flash dan fire point

1. Open Flash point



II-3

Flash point dari suatu cairan ditentukan dalam wadah dimana tes

nyala dilakukan secara berkala di atas suatu permukaan.

Dalam perangkat cup terbuka sampel yang terkandung dalam cangkir terbuka yang

dipanaskan, dan pada interval nyala dibawa atas permukaan. Titik nyala diukur sebenarnya

akan bervariasi dengan ketinggian nyala api di atas permukaan cairan, dan pada ketinggian

yang cukup suhu titik nyala diukur akan bertepatan dengan titik api. Contoh paling dikenal

adalah Cleveland cup terbuka (COC).

2. Closed Flash point

Flash point dari suatu cairan ditentukan dalam wadah tertutup. Ada dua jenis penguji

cangkir tertutup: non-ekuilibrium, seperti Pensky-Martens mana uap di atas cairan

tidak berada dalam kesetimbangan suhu dengan cairan, dan keseimbangan, seperti Skala

Kecil (umumnya dikenal sebagai Setaflash) di mana uap yang dianggap dalam

keseimbangan suhu dengan cairan. Dalam kedua jenis cangkir ditutup dengan tutup

melalui mana sumber api dapat diperkenalkan. Penguji cangkir tertutup biasanya

memberikan nilai lebih rendah untuk titik nyala dari cangkir terbuka (biasanya 5-10 ° C

lebih rendah, atau 9-18 ° F lebih rendah) dan merupakan pendekatan yang lebih baik untuk

suhu di mana tekanan uap mencapai batas bawah yang mudah terbakar.

Untuk menentukan Flash Point dan Fire Point dari bahan bakar, beberapa metode

yang sering digunakan adalah Metode “TAG CLOSED TESTER” menurut ASTM D 56-82,

Metode “PENSKY-MARTENS CLOSED TESTER” menurut ASTM D 93-34, dan Metode

“CAWAN TERBUKA CLEVELAND” menurut ASTM D 92-36. Untuk lebih jelasnya akan

diterangkan di bawah ini :

1. Metode “TAG CLOSED TESTER” menurut ASTM D 56-79.

Metode ini digunakan untuk menentukan Flash Point dan Fire Point dari bahan baker

yang mempunyai viskositas di bawah 5,5 cst pada 40oC atau 9,5 cst pada 25

oC yang tidak

mengandung padatan terlarut, dan tidak mempunyai kecenderungan membentuk lapisan

dipermukaan selama proses pengujian.

2. Metode “PENSKY-MARTENS CLOSED TESTER” menurut ASTM D 93-80.

Metode ini digunakan untuk menentukan Flash Point dan Fire Point dari bahan bakar

yang mempunyai viskositas dibawah 5,5 cst pada 40oC atau 9,5 cst pada 25

oC yang

mengandung padatan terlarut, dan yang mempunyai kecenderungan membentuk lapisan

dipermukaan selama proses pengujian.



II-4

3. Metode “CAWAN TERBUKA CLEVELAND” menurut ASTM D 92-36.

Metode ini digunakan untuk menentukan Flash Point dan Fire Point semua produk

minyak bumi yang mempunyai Flash Point pada pengujian cawan terbuka dibawah 179oF

( 79oC ) kecuali minyak bakar.

Mekanisme terjadinya flash point

Setiap cairan yang mudah terbakar memiliki tekanan uap, yang merupakan fungsi dari

temperatur suatu bahan bakar cair. Dengan naiknya suhu, maka tekanan uap akan mengalami

kenaikan, dengan meningkatnya tekanan uap, konsentrasi penguapan cairan yang mudah

terbakar di udara meningkat, karena itu suhu yang menentukan konsentrasi penguapan cairan

yang mudah terbakar di udara dalam kondisi kesetimbangan. Cairan yang mudah terbakar

yang berbeda membutuhkan konsentrasi yang berbeda dari bahan bakar di udara untuk

mempertahankan pembakaran. Titik nyala adalah suhu minimum di mana ada konsentrasi

yang cukup dari penguapan bahan bakar di udara untuk menyebarkan pembakaran setelah

sumber pengapian dinyalakan.

Metode Pengujian Flash Point dan Fire Point berdasarkan ASTM D92-05A adalah

sebagi berikut :

1. Isi tempat sampel (cup) sampai tanda batas pengisian. Suhu sampel dan tempatnya tidak

boleh melebihi 56°C (100°F) di bawah titik nyala yang diharapkan.

2. Apabila sampel yang akan diuji dalam bentuk padat, maka perlu dicairkan sehingga perlu

dipanaskan terlebih dahulu pada suhu yang tidak boleh melebihi 56°C (100°F).

3. Pastikan panas awalnya akan naik 5-6°C (9-30°F)/menit. Apabila suhu sampel sekitar

56°C(100°F) panasnya perlu diturunkan sampai suhu 28°C (50°F) dengan kecepatan 5-6°C

(9-11°F)/menit.

4. Pada suhu 28°C(50°F) terakhir terjadi kenaikan suhu dari suhu sebelumnya, pada kondisi

ini perlu dijaga dari terganggunya pengujian oleh uap ataupun busa.

5. Catat pengamatan sebagai titik nyala, ketika asap muncul dan menyebar di seluruh

permukaan sampel.

6. Untuk menentukan titik api, lanjutkan pemanasan yang dilakukan pada sampel setelah

diketahui titik nyalanya, sehingga terjadi peningkatan suhu 5-6°C(9-11°F)/menit.

Melanjutkan pemanasan hingga terjadi nyala api selama minimal 5 detik.

7. Catat suhu titik api yang terdeteksi pada saat sampel menyala.



II-5

8. Ketika peralatan selesai digunakan, untuk keamanan peralatan

usahakan suhunya kurang dari 60°C(140°F), kemudian bersihkan tempat sampel (cup)

sesuai dengan prosedur.

Ketelitian untuk Flash Point dan Fire Point menurut metode ASTM D 92-05A adalah :

a. Repeatability

- Flash Point : 15oF(8

oC)

- Fire Point : 15oF(8

oC)

b. Reproduceability

- Flash Point : 30oF(17

oC)

- Fire Point : 25oF(14

oC)

Untuk mengoreksi Flash Point dan Fire Point digunakan persamaan sebagai berikut :

Flash Point dan Fire Point terkoreksi

= )760(06,0 PF

Atau

= )760(03,0 PC

Dimana :

F = Flash Point dan Fire Point teramati dalam 5oF terdekat

C = Flash Point dan Fire Point teramati dalam 2oC terdekat.

P = Tekanan barometer, mmHg.

Manfaat dan penggunaan dari penetapan Flash Point dan Fire Point produk-produk

dari minyak bumi menurut metode uji ASTM D 92-05A antara lain adalah sebagai berikut :

1. Flash Point dapat digunakan untuk mengukur kecenderungan sample untuk membentuk

campuran yang mudah menyala jika ada udara di bawah kondisi terkontrol. Ini

merupakan satu-satunya sifat bahan bakar yang harus dipertimbangkan dalam

memperkirakan timbulnya bahaya kebakaran pada bahan bakar tersebut.

2. Flash Point diperlukan dalam pelayaran dan peraturan keamanan bahan bakar yang akan

ditransport untuk mendefinisikan bahan-bahan yang mudah menyala dan juga mudah

terbakar, seseorang seharusnya tetap mengacu pada aturan – aturan khusus yang terkait

pada definisi yang tepat dari penggolongan bahan-bahan tersebut diatas.

3. Flash Point dapat menunjukkan adanya bahan yang mudah menguap dan mudah terbakar



II-6

didalam suatu bahan yang relatif tidak mudah untuk menguap ataupun relatif tidak mudah

untuk terbakar.

4. Fire Point dapat juga digunakan untuk mengukur karakteristik dari sample untuk

mendukung proses pembakran.

Produk minyak bumi yang biasanya ditetapkan nilai flash poin dan fire point adalah sebagai

berikut :

BIOSOLAR

Biosolar adalah bahan bakar diesel yang terbuat dari unsur Hayati-Nabati non fosil,

biosolar tersebut mengandung 5% Fatty Acid Methyl Ester (FAME) dan 95% solar murni

bersubsidi.

(http://www.lintasberita.com/Nasional/Berita-Lokal/kerja-keras-biosolar-adalah-energi-

kita.(page1)

Keunggulan dari bahan bakar biosolar :

1. Ramah lingkungan

2. Pembakarannya bersih

3. Biodegradable

4. Mudah dikemas dan disimpan

5. Merupakan bahan bakar yang dapat diperbarui.

6. Pemakaian Biosolar itu lebih hemat dari pada solar biasa. misalnya satu liter solar biasa

bisa sampai 9,76 km, sedangkan Biosolar bisa mencapai 10,14 km.

(http://asiksmansa.blogspot.com/2010/03/biosolar-vs-solar.html).(page2)

Tabel II.1.2.1 Spesifikasi Biosolar

Sifat Satuan Min Maks Met.ASTM

Berat jenis 150C

Warna ASTM

Angka setana

Indeks setana

Viskositas 400C

Titik tuang

Kg/m3

-

-

-

Mm2/sec

oC

815

-

48

45

2,0

-

870

3

-

-

5,0

18

D 1298

D 1500

D 613-95

D 4737-96a

D 445-97

D 97

http://www.lintasberita.com/Nasional/Berita-Lokal/kerja-keras-biosolar-adalah-energi-kita

http://www.lintasberita.com/Nasional/Berita-Lokal/kerja-keras-biosolar-adalah-energi-kita

http://asiksmansa.blogspot.com/2010/03/biosolar-vs-solar.html



II-7

Kandungan sulfur

Korosi bilah

tembaga

Residu karbon

Titik nyala

% m/m

Menit

% m/m

0C

-

-

-

60

0,35

No. 1

0,1

-

D 2622-98

D 130-94

D 4530-93

D93-99c

(http://www.pertamina.com/uploads/download/BIOSolar.pdf).(page4)

Biosolar mempunyai titik nyala minimum 60 °C sehingga untuk penyimpanan di dalam

ruangan harus memperhatikan sistem ventilasi. Penyimpanan di tangki timbun harus

memperhatikan persyaratan sesuai dengan klarifikasinya. Uap yang mudah terbakar dapat

terbentuk walaupun disimpan pada temperatur di bawah titik nyala. Jauhkan dari bahan –

bahan yang mudah terbakar. Tempat penyimpanan harus di grounding dan bonding serta

dilengkapi dengan pressure vacuum valve dan flame arrester. Jauhkan dari bahan yang mudah

terbakar, api, listrik atau sumber listrik lainnya.

Apabila biosolar digunakan pada ruangan yang relatif tertutup maka harus dilengkapi dengan

ventilasi keluar (exhaust fan). Ventilasi dan peralatan yang dipakai harus bersifat kedap gas

(http://www.pertamina.com/uploads/download/BIOSolar.pdf).(page4)

SOLAR

Solar adalah salah satu produk dari minyak bumi yang mempunyai titik didih antara

250oC sampai dengan 350

oC. Solar digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel. Kualitas

solar sebagai bahan bakar motor diesel putaran tinggi sanagat menetukan kelancaran operasi,

cara kerja, usia motor, dan kebersihan sisa pembuangan dari motor diesel. Secara umum

observasi yang bisa dilakukan terhadap bahan bakar diesel adalah :

- angka oktane yang relatif tinggi

- volatility harus baik agar terjadi pembakaran sempurna

- volatilnya harus tinggi agar mempermudah penyalan , angka octane tinggi

sehingga temperatur penyalaan rendah.

- Kandungan belerang , abu, dan residu harus memenuhi standartagar tidak

terkorosi

- Mudah mengalir dan nilai Flash Point (titik nyala) tinggi supaya aman.

Solar didalam penggunaannya juga harus memenuhi syarat-syarat tertentu, yaitu :

1. Syarat Penyalaan.



II-8

Sifat penyalaan dalam bahan bakar diesel dinilai dengan angka setana yang diukur dengan

mesin pengukur standart. Dengan sifat penyalaan yang sesuai dengan kebutuhan mesin,

akan terjadi pembakaran yang teratur tanpa adanya ketukan. Sifat penyalaan ini dapat juga

ditentukan berdasarkan indeks setana yang diperoleh dari pemeriksaan dan dihitung tanpa

menggunakan mesin penghitung standart.

2. Syarat Penguapan.

Sifat penguapan suatu bahan bakar dapat diketahui dari nilai Flash Point serta uji

penyulingan (destilasi) yang menunjukkan kemampuan dari suatu bahan bakar.

3. Syarat Pemompaan dan Penyemprotan.

Minyak solar harus cukup cair dan encer agar mudah dalam pemompaan dan dalam

penyemprotan. Untuk itu, viskositas titik tuang dan titik keruh ditentukan batas–batasnya.

4. Syarat kebersihan.

Syarat kebersihan solar perlu diperhatikan agar tidak mengganggu kelancaran dari aliran

dan juga pembakaran. Dalam hal ini kandungan air dan adanya sedimen diberi batasan

yang maksimum. Demikian juga untuk kandungan belerang dan residu karbon (arang

pembakaran).

Tabel II.1.2.2 Spesifikasi Solar.

Sifat Satuan Min Maks Met.ASTM

Berat jenis

Warna ASTM

Angka setana

Indeks setana

Viskositas kinematik

Viskositas SSU

Titik tuang

Kandungan belerang

Korosi bilah

Tembaga

Residu karbon

Titik nyala

Distilasi 40 % evap.

60/60 oF

-

-

-

100oF,cst

100oF,dt

oF

% berat

3jam/100oC

% berat

oF

oC

0,82

-

45

48

1,6

3,5

-

-

-

-

150

40

0,87

3

-

-

5,8

45

65

0,5

No. 1

-

-

-

D 1295

D 1500

D 613

D 976

D 445

D 88

D 97

D 1551

-

D 189

D 93

D 86

(http://www.pertamina.com/uploads/download/Solar.pdf).(page4)



II-9

II.2 Aplikasi Industri

Pengujian Karakteristik Fisika Biogasoline Sebagai Bahan Bakar

Alternatif Pengganti Bensin Murni

Sumber energi utama yang digunakan di berbagai negara saat ini adalah minyak bumi yang

diolah menjadi berbagai jenis bahan bakar, seperti: elpiji, solar, bensin, minyak tanah, parafin,

dll. Semakin banyak eksploitasi yang dilakukan terhadap minyak bumi, maka keberadaan

minyak bumi dari hari ke hari semakin terancam. Hal ini dikarenakan minyak bumi

merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, dan jumlahnya yang berada di

alam terbatas, sehingga untuk memperoleh suatu minyak bumi diperlukan proses yang

memakan waktu sampai jutaan tahun lamanya. Selain itu peningkatan harga minyak bumi

akan memberikan dampak yang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia. Konsumsi BBM

yang mencapai 1,3 juta/barel tidak seimbang dengan produksinya yang nilainya sekitar 1

juta/barel sehingga terdapat defisit yang harus dipenuhi melalui impor. Menurut data ESDM

(2006) cadangan minyak Indonesia hanya tersisa sekitar 9 milliar barel. Apabila terus

dikonsumsi tanpa ditemukannya cadangan minyak baru, diperkirakan cadangan minyak ini

akan habis dalam dua dekade mendatang. Selain itu Indonesia merupakan negara paling boros

energi jika dibanding dengan banyak negara di dunia seperti Perancis, AS, Kanada, Jepang,

Inggris, Jerman, bahkan juga dengan Malaysia dan Thailand, dimana 51,66 persen kebutuhan

energinya dipasok dari minyak. (sumber : www.antara.co.id).

Bensin merupakan bahan bakar kendaraan saat ini. Sebagai bahan bakar utama untuk

kendaraan bermotor ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi bensin sebagai bahan

bakar yaitu :

1. Mudah bercampur dengan udara dan terdistribusi merata di dalam intake manifold.

2. Tahan terhadap detonasi atau knocking.

3. Tidak mudah terbakar sendiri sebelum waktu yang di tentukan (preignition).

4. Tidak memiliki kecenderungan menurunkan efisiensi volumetris dari mesin.

5. Mudah ditangani.

6. Murah dan mudah didapat.

7. Menghasilkan pembakaran yang bersih, tanpa menyisakan korosi pada komponen

peralatan mesin.

8. Memiliki nilai kalor yang cukup tinggi.

http://www.antara.co.id/



II-10

9. Tidak membentuk gum dan varnish yang dapat merusak komponen mesin.

Etanol dipasaran dikenal dengan nama alkohol. Etanol memiliki rumus molekul

C2H5OH. Etanol atau etil alcohol adalah cairan tak berwarna dengan karakteristik antara lain

mudah terbakar, larut dalam air, biodegradable, tidak karsinogenik, dan jika terjadi

pencemaran tidak memberikan dampak lingkungan yang signifikan. Penggunaan etanol

sebagai bahan bakar bernilai oktan tinggi atau aditif peningkat bilangan oktan pada bahan

bakar sebenarnya sudah dilakukan sejak abad 19. Mula-mula etanol digunakan untuk bahan

bakar lampu pada masa sebelum perang saudara di Amerika Serikat. Kemudian pada tahun

1860 Nikolaus Otto menggunakan bahan bakar etanol dalam mengembangkan mesin

kendaraan dengan siklus Otto. Mobil Model T karya Henry Ford yang diluncurkan pada tahun

1908 dirancang untuk menggunakan bahan bakar etanol atau gasoline. Namun karena

harganya yang sangat tinggi, etanol kalah bersaing dengan bahan bakar yang terbuat dari

minyak bumi. Harga minyak bumi yang membumbung belakangan ini membuat orang

kembali mempertimbangkan etanol untuk dijadikan bahan bakar kendaraan.

Flash Point dan Fire Point

Adapun langkah langkah pengujiannya adalah:

1. Sampel dimasukkan ke dalam cawan, kemudian letakkan cawan pada alat, tutupnya

dipasang, stirrer dihubungkan dengan motor pengaduk, dan thermometer dipasang dengan

baik.

2. Setelah alat-alat dipasang dengan baik, maka stop kontak dipasang.

3. Nyala api pemandu (pilot flame) dinyalakan dari aliran bahan bakar elpiji dengan panjang

nyala ± 4 mm dan disiapkan di mulut penutup celah (shutter).

4. Pemanas dinyalakan hingga suhu bahan bakar naik tidak lebih dari 5 0C per menit (prediksi

dahulu karakteristik bahan bakar ).

5. Alat penutup celah (shutter) dioperasikan sehingga api pemandu turun/masuk ke dalam

cawan/cup dan biarkan ± 2 detik, setelah itu kembalikan shutter pada posisi semula.

6. Ulangi prosedur diatas untuk setiap kenaikan 40C menit hingga titik nyala / flash point dan

titik bakar / fire point tercapai.

7. Apabila ketika api pemandu masuk kedalam cairan uap bahan bakar tersulut dengan cepat

maka suhu yang terbaca pada thermometer adalah flash point bahan bakar uji.

8. Apabila saat api pemandu masuk kedalam cairan uap bahan bakar terbakar secara kontinyu

maka suhu yang terbaca pada thermometer adalah fire point bahan bakar uji.

9. Pengulangan pengujian dilakukan 3 kali.



II-11

bab ii flash and fire point awalin.pdf

Documents