catalitic convertereprints.umm.ac.id/48914/1/pendahuluan.pdfemisi gas buang dengan menggunakan...
TRANSCRIPT
i
CATALITIC CONVERTER
JENIS KATALIS PELAT KUNINGAN
BERBENTUK SARANG LEBAH
LEMBAR JUDUL
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Teknik Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh :
Akbar Kamaluddin Muktiawan
NIM. 201510120311016
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2019
ii
LEMBAR PENGESAHAN
CATALYTIC CONVERTER JENIS KATALIS PLAT KUNINGAN
BERBENTUK SARANG LEBAH
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Oleh :
AKBAR KAMALUDDIN MUKTIAWAN
201510120311016
Diterima dan Disetujui
Pada tanggal
25 Juli 2019
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir Ali Mokhtar, MT. Ir Herry Suprianto, MT.
NIP.108.9109.0234 NIP.108.8709.0049
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Malang
Murjito, ST, MT
NIP.108.9404.0313
iii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No.246 Telp (0341) 464318 pes. 128. Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR BIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama Mahasiswa : Akbar Kamaluddin Muktiawan Nomor Induk : 201510120311016
No. ST. Pemb. TA : Tgl. ST. TA Keluar :
Judul TA : CATALITIC CONVERTER JENIS KATALIS PLAT KUNINGAN
BERBENTUK SARANG LEBAH
No Tanggal Uraian Asistensi TTD Dosen Pembimbing I
1 14-02-2019 Pengajuan Judul Skripsi
2 16-02-2019 ACC Judul Skripsi
3 18-02-2019 Konsultasi BAB I
4 21-02-2019 ACC BAB I
5 22-02-2019 Konsultasi BAB II
6 22-02-2019 ACC BAB II
7 24-02-2019 Konsultasi BAB III
8 26-02-2019 ACC BAB III
9 25-03-2019 Konsultasi BAB IV
10 25-04-2019 ACC BAB IV dan Seminar
Hasil
Mengetahui Malang, 10 Juli 2019
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing I
Murjito, ST, MT Ir Ali Mokhtar, MT.
NIP.108.9404.0313 NIP.108.9109.0234
iv
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No.246 Telp (0341) 464318 pes. 128. Fax. (0341)
460782 Malang 65144
LEMBAR BIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama Mahasiswa : Akbar Kamaluddin Muktiawan Nomor Induk : 201510120311916
No. ST. Pemb. TA : Tgl. ST. TA Keluar :
Judul TA : CATALITIC CONVERTER JENIS KATALIS PLAT KUNINGAN
BERBENTUK SARANG LEBAH
No Tanggal Uraian Asistensi TTD Dosen Pembimbing II
1 14-02-2019 Pengajuan Judul Skripsi
2 16-02-2019 ACC Judul Skripsi
3 18-02-2019 Konsultasi BAB I
4 20-02-2019 ACC BAB I
5 23-02-2019 Konsultasi BAB II
6 25-02-2019 ACC BAB II
7 r26-02-2019 Konsultasi BAB III
8 6-03-2019 ACC BAB III
9 10-04-2019 Konsultasi BAB IV
10 25-04-2019 ACC BAB IV dan Seminar
Hasil
Mengetahui Malang, 10 Juli 2019
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing II
Murjito, ST, MT Ir Herry Suprianto MT.
NIP.108.9404.0313 NIP.108.8709.0049
v
SURAT PERNYATAAN PLAGIASI
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Akbar Kamaluddin Muktiawan
NIM : 201510120311016
Tempat / Tanggal Lahir : Blitar, 15 Januari 1997
Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin
Menyatakan baha karya ilmiah atau skripsi ini yang berjudul “CATALITIC
CONVERTER JENIS KATALIS PLAT KUNINGAN BERBENTUK SARANG
LEBAH” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagian maupun keseluruhan
kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya. Jika terbukti
melanggar, penulis siap menerima sanksi akademik yang berada di Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
Malang, 10 Juli 2019
Penulis,
Materai 6000
Akbar Kamaluddin Muktiawan
vi
ABSTRAK
Penelitian ini memiliki tujuan untuk mengetahui perubahan kadar emisi yang
menggunakan Catalytic Converter dan tanpa menggunakan Catalytic Converter,
merancang dan merencanakan serta menguji sebuah Catalytic Converter berbahan
plat kuningan berbentuk sarang lebah. Catalytic Converter menggunakan katalis
yang berbentuk sarang lebah dari plat kuningan karena kuningan itu lebih kuat dan
lebih keras dari pada tembaga, dan pada umumnya kuningan memiliki sifat tahan terhadap
korosi, dan kuningan mudah dibentuk sesuai berbagai bentuk yang diinginkan. Penelitian
ini menggunakan laboraturium otomotif sebagai basis tempat mendapatkan data.
Pengujian ini menggunakan bahan bakar Pertalite, dan tebal pelat berbahan
kuningan yaitu 0,3 mm dengan panjang katalis 90 mm dan berdiameter 10,6 mm
sebagai variabel kendalinya. Variabel berubah yang meliputi variasi rpm nya mesin,
yaitu dari 1000 rpm, 2000 rpm, 2500 rpm, dan 3500 rpm. Pengujian tidak
meggunakan katalis, menggunakan single katalis, dan doubel katalis serta variabel
respon yang meliputi konsentrasi emisi gas buang tanpa katalis dan konsentrasi
emisi gas buang dengan menggunakan katalis.Teknik pengumpulan data diambil
melalui gas analyzer berbentuk angka, data tersebut dicatat tiap variabel yang di
ukur, bersamaan dengan pengambilan data temperatur (C) chasing katalis. Hasil
penelitian pada katalis Single menunjukan prosentase sebesar 32,761%, sedangkan
pada Doubel 54,378% dibandingkan tanpa adanya katalis untuk emisi gas CO dan
pada katalis Single menunjukan prosentase sebesar 65,345% dan pada katalis
Doubel 41,725% dibandingkan tanpa adanya katalis untuk emisi gas O2.
Kata Kunci : catalytic converter, katalis, kuningan
vii
ABSTRACT
This study aims to determine changes in emission levels using Catalytic Converter
and without using Catalytic Converter, design and plan and test a Catalytic
Converter made from honeycomb-shaped brass plate. Catalytic Converter uses a
honeycomb-shaped catalyst from a brass plate because brass is stronger and harder
than copper, and in general brass has corrosion resistance, and brass is easily formed
according to the various shapes desired. This study uses an automotive laboratory
as a base for obtaining data. This test uses Pertalite fuel, and the thickness of the
brass plate is 0.3 mm with a catalyst length of 90 mm and a diameter of 10.6 mm
as the control variable. Variable changes include variations in engine rpm, which
are from 1000 rpm, 2000 rpm, 2500 rpm and 3500 rpm. The test did not use a
catalyst, used a single catalyst, and doubel catalysts and response variables which
included the concentration of exhaust emissions without a catalyst and the
concentration of exhaust emissions using a catalyst. Data collection techniques
were taken through a numerical gas analyzer, the data recorded for each measured
variable , together with the temperature (C) chasing of the catalyst. The results of
the study on Single catalyst showed a percentage of 32.761%, while in Doubel
54.378% compared to the absence of a catalyst for CO and gas emissions on a single
catalyst showed a percentage of 65.345% and a doubled catalyst 41.725% compared
to the absence of catalyst for gas emissions O2.
Keywords : catalytic converter, catalyst, brass
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini yang
berjudul Catalytic Converter Jenis Pelat Kuningan Berbentuk Sarang Lebah .
Penulis dalam menyusun naskah tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan berbagai
pihak. Oleh karena itu, penulis tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih
kepada:
1. Allah subhanahu wa ta'ala yang telah memberikan kelancaran dalam
menyelesaikan Tugas akhir ini.
2. Kedua orang tuaku Ibunda Anis Azizah dan bapak Anang Sigit Muktiawan
yang senantiasa tanpa lelah mendoakan, memberikan dukungan, dan
menjadi pendengar yang baik sehingga penulis termotivasi untuk segera
menyelesaikan skripsi ini. Serta adikku Falah Khairan Muktiawan.
3. Drs. Fauzan, M.Pd Selaku rektor Universitas Muhammadiyah Malang, para
wakil rektor dan jajarannya.
4. Dr Ahmad Mubin, ST. MT Selaku dekan fakultas Teknin Universitas
Muhammadiyah Malang
5. Bapak Murjito ST, MT Selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Bapak Ir. Ali Mokhtar, MT dan Bapak Ir. Herry Suprianto, MT Selaku
dosen pembimbing I dan dosen pembimbing II yang telah yang telah
meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan motivasi serta
masukan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
7. Jajaran dosen serta staf TU yang telah membantu dalam segala proses serta
memberikan motivasi, nasehat, dan membagi ilmunya selama saya duduk
di bangku perkuliahan
8. Teman seperjuangan saya angkatan 2015 yaitu Taufiq, Arif, Naufal karim,
Baihaqi Razzak, dan lain-lain yang senantiasa mendoakan dan memberi
nasihat serta dukungan sehingga penulis termotivasi untuk melakukan
segala kegiatan positif dan menyelsaikan skripsi sebagai tugas akhir.
9. Sahabat saya Karim, Aldy, Robby dan kawan-kawan yang lain terima
kasih telah menjadi teman yang selalu ada untuk mendukung dan saling
mendoakan dari awal perkuliahan sampai penyelesaian perkuliahan dan
skripsi ini..
10. Dan orang saya cintai yaitu pacar saya Syarifah Dantya Widari, terima
kasih telah memberikan semangat dan motivasi agar cepat menyelesaikan
tugas akhir.
11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
memberikan bantuan, dukungan, dan doa kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini, semoga kebaikannya menjadi amal ibadah dan
mendapat balasan dari Allah SWT.
Malang, 10 Juli 2019
Penulis,
Akbar Kamaluddin Muktiawan
NIM: 201510120311016
x
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .................................................................................................. i
POSTER ................................................................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii
LEMBAR BIMBINGAN TUGAS AKHIR ........................................................ iv
SURAT PERNYATAAN PLAGIASI ................................................................. vi
ABSTRAK ........................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 3
1.3. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 3
1.4. Batasan Masalah ........................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5
2.1. Catalytic Converter ....................................................................................... 5
2.1.1. Pengertian Catalytic Converter .............................................................. 5
2.1.2. Cara Kerja Catalytic Converter.............................................................. 6
2.1.3 Jenis-jenis Catalitic Converter ................................................................ 6
2.2. Katalis ........................................................................................................... 8
2.2.1 Pengertian Katalis ................................................................................... 8
2.2.2 Jenis-jenis Katalis ................................................................................... 9
2.2.3. Dukungan Katalis (Monolith Support) .................................................. 9
2.2.4 Energi Yang Mempengaruhi Aktifasi Katalis. ..................................... 10
2.3 Substrac ....................................................................................................... 11
2.3.1. Ceramic pellet ...................................................................................... 11
2.3.2. Ceramic Honeycomb .......................................................................... 11
2.3.3. Metallic Honeycomb............................................................................ 12
2.4. Material Katalis .......................................................................................... 13
2.5 Logam Tembaga Kuningan ......................................................................... 14
2.6 Cara Perhitungan Prosentase Emisi Dan Prosentase Penurunan Emisi ...... 15
2.7 Reaksi Pembakaran ..................................................................................... 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 17
3.1 Merencanakan dan Merancang Catalytic Converter ................................... 17
3.1.1. Perhitungan Dimensi............................................................................ 17
3.1.2. Desain Chasing Catalytic Converter .................................................... 17
3.1.3. Alat dan bahan untuk pembuatan katalis ............................................. 18
3.1.4. Pembuatan Katalis ............................................................................... 19
3.2. Pelaksanaan Pengujian ............................................................................... 22
3.2.1 Persiapan Pengujian .............................................................................. 22
3.2.2 Prosedur Pengujian ............................................................................... 23
3.2.3. Variabel Pengujian ............................................................................... 25
3.2.4. Prosedur Pengambilan Data ................................................................. 25
3.2.5. Analisa Data ......................................................................................... 25
3.2.6. Tempat Penelitian ................................................................................ 26
3.3. Skema Pengujian ........................................................................................ 27
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ........................................... 28
4.1 Data Hasil Pengujian ................................................................................... 28
4.1.1 Data Pengujian Dengan Tidak Menggunakan Catalytic Converter ...... 28
4.1.2 Data Pengujian Dengan Catalytic Converter Single ............................. 29
4.1.3 Data Pengujian dengan Catalytic Coverter Double .............................. 30
4.2 Pembahasan dan Perhitungan Data Hasil Pengujian ................................... 30
4.2.1 Analisa Emisi Gas Buang Hidrocarbon (HC) ....................................... 31
4.2.2 Analisa Emisi Gas Buang pada CO (Carbon Monoksida) .................... 32
4.2.3 Analisa Emisi Gas Buang Carbon Dioksida (CO2) .............................. 33
4.2.4 Analisa Emisi Gas Oksigen (O2) .......................................................... 34
4.2.5 Analisa visual terhadap katalis setelah proses pengujian ..................... 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 37
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 37
5.2 Saran ............................................................................................................ 37
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 38
LAMPIRAN ......................................................................................................... 40
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Pengujian Tanpa Catalytic Converter .......................................... 29
Tabel 4.2 Data Pengujian Dengan Catalytic Converter Single ............................ 29
Tabel 1.3 Data Pengujian Dengan Catalytic Converter Doubel .......................... 30
38
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Penempatan Catalytic Converter Pada Kendaraan bermotor .............. 5
Gambar 2.2 Single Bed Oksidasi ............................................................................. 7
Gambar 2.3Catalytic Converter Ceramic Pellet ................................................... 11
Gambar 2.4 Catalytic Converter Ceramic Honeycomb ........................................ 12
Gambar 2.5 Catalytic Converter Metallic Honeycomb ......................................... 13
Gambar 2.6 Diagram Fase Biner Cu-Zn ............................................................... 14
Gambar 3.1 Chasing Catalitic Converter ............................................................. 18
Gambar 3.2 Bahan Dasar Untuk Pembuatan Katalis Yaitu Plat
Kungingan Dengan Tebal 0,3 mm ......................................................... 19
Gambar 3.3 Proses Pemotongan Plat .................................................................... 20
Gambar 3.4 Hasil Pembentukan Sirip ................................................................... 20
Gambar 3.5 Proses Pembentukan Lingkaran ........................................................ 21
Gambar 3.6 Katalis Yang Sudah Jadi Dan Siap Untuk Di Uji ............................. 21
Gambar 3.7 Gas Analyzer ..................................................................................... 22
Gambar 3.8 Engine Cb 125 Tahun 1976 ............................................................... 23
Gambar 3.9 Skema Pengujian ............................................................................... 27
Gambar 3.10 Katalis Tampak Dari Atas Setelah Proses Pengujian ...................... 34
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Emisi HC Dengan Variabel Putaran........ 31
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Emisi Gas CO Dengan Variabel Putaran 33
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Emisi 𝐶𝑂2 Dengan Variabel Putaran ...... 34
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Oksigen Dengan Variabel Putaran .......... 35
Gambar 4.5 Katalis Tampak Dari Atas Setelah Proses Pengujian ....................... 36
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad Robiul Awal Udin, Ahmad Fahriannur. 2016. “PENGARUH
CATALITYTIC CONVERTER ALUMUNIUM TERHADAP EMISI GAS
BUANG MOTOR DIESEL - Ahmad Robiul Awal Udin1, Ahmad
Fahriannur2.” 8(1):34–36.
Albana, Muhammad Hasan and Septi Cristian Saragih. 2016. “Penggunaan
Tembaga (Cu) Sebagai Katalis Pada Saluran Gas Buang Gasoline Engine
Dan Pengaruhnya Terhadap Emisi Gas Buang Yang Dihasilkan.” 8(1):34–36.
ali mokhtar. 2018. “CATALITYC CONVERTER JENIS KATALIS STAINLESS
STEEL BERBENTUK SARANG LABA-LABA UNTUK MENGURANGI
EMISI KENDARAAN BERMOTOR-A Mokhtar.” 1–9.
ghofur. 2014. “KARAKTERISASI FLY ASH BATUBARA SEBAGAI
BAHAN.” 1:1.
Irawan, Bagus. 2010. “EFEKTIFITAS KATALIS MATERIAL SUBSTRAT
PADUAN CuZn (KUNINGAN) DALAM MEREDUKSI EMISI GAS
KARBON MONOKSIDA MOTOR BENSIN.” Unimus 10(2):29–40.
Irwinsyah Marsudi Gorahe. 2015. “PEMODELAN HUBUNGAN ANTARA
ARUS LALU LINTAS DAN POLUSI UDARA (CO) (Studi Kasus : Ruas
Jalan Sam Ratulangi Depan Indo Meubel, Ruas Jalan Ahmad Yani Depan
Koni Dan Ruas Jalan Piere Tendean Samping Patung Pahlawan).” 3(7):484–
91.
Nasikin, M., Praswasti P. D. K. Wulan, and Vita Andrianty. 2012. “Pemodelan
Dan Simulasi Katalitik Konverter Packed Bed Untuk Mengoksidasi Jelaga
Pada Gas Buang Kendaraan Bermesin Diesel.” MAKARA of Technology
Series 8(3).
Rajasekhar, M. and Madhava Reddy. 2012. “Design And Optimization Of
Exhaust Muffler In Automobiles.” International Journal Of Engineering
Research and Applications (IJERA) 2(5):395–98
40
R Wiley. 1998. “Honeycomb.” 1–9.
RM. Bagus Irawan. 2012. “MODIFIKASI CATALITIC CONVERTER MENGGUNAKAN
TEMBAGA BERLAPIS MANGAN UNTUK MEREDUKSI EMISI GAS CARBON
MONOKSIDA MOTOR BENSIN-(2012).” 65–74.
Setiawan, Hera. 2017. “Pengujian Kekuatan Tarik, Kekerasan, Dan Struktur Mikro Produk
Cor Propeler Kuningan.” Simetris : Jurnal Teknik Mesin, Elektro Dan Ilmu Komputer
3(1):71.
Sulistiyono, Septian Dwi and Warju. 2014. “UNJUK KEMAMPUAN METALLIC
CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN DASAR KUNINGAN BERLAPIS NIKEL
TERHADAP PERFORMA MESIN , REDUKSI EMISI GAS BUANG , DAN
TINGKAT KEBISINGAN SEPEDA MOTOR YAMAHA V-IXION TAHUN 2011
Septian Dwi Sulistiyono Warju.” 2:1–10.