pengaruh variasi elektrolit kalium hidroksida … · elektrolit kohyang divariasikan yaitu 0.50...

PENGARUH VARIASI ELEKTROLIT KALIUM HIDROKSIDA (KOH)PADA GENERATOR HHO TERHADAP UNJUK KERJA & EMISI GAS BUANG

MESIN SUPRA X PGMFi 125 cc

TUGAS AKHIR - TM 091486 (KE)

ANDRIAN DWI PURNAMA2105 100 003

Dosen Pembimbing :Prof. Dr. Ir. H D Sungkono K, M.Eng.Sc

ABSTRAK

Pada umumnya proses pembakaran pada kendaraan bermotor yang kurang sempurnamenghasilkan beberapa unsur yang berbahaya bagi lingkungan. Generator HHO merupakan alat yangmenggunakan prinsip elektrolisis air untuk memisahkan unsur kandungan air murni (H2O) menjadi H2

dan O2 (Brown’s Gas).

Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan mengaplikasikan generator HHO padamesin Supra X PGMFi yang berkapasitas 125 cc. Pada generator HHO tersebut menggunakan larutanelektrolit KOH yang divariasikan yaitu 0.50 gram, 0.55 gram, 0.60 gram, 0.65 gram, 0.70 gram dan 0.75gram dalam setiap 1 liter aquades. Untuk pengujian, perubahan kecepatan dilakukan secara full openthrottle dan menggunakan chasis water brake dynamometer. Pengujian ini dilakukan di LaboratoriumTeknik Pembakaran dan Bahan Bakar Teknik Mesin ITS.

Hasil penelitian ini didapatkan bahwa generator HHO dengan konfigurasi KOH 0.60 gram,0.65 gram dan 0.70 gram merupakan penghasil gas HHO yang dapat digunakan pada mesin bensin, danmampu meningkatkan unjuk mesin bensin. Generator HHO dengan konsentrasi larutan KOH 0,70 grammerupakan yang terbaik karena bisa meningkatkan unjuk kerja mesin bensin yang paling besar. Untukhasilnya, pada torsi dan daya terjadi kenaikan sebesar 9,93% dan 10,75%; pada sfc terjadi penurunansebesar 18,16%. Sedangkan untuk kadar gas buang CO dan HC terjadi penurunan sebesar 18,87% dan14,16%.

LATAR BELAKANG

Ketersediaan bahan bakar minyak bumi semakin hari semakinterbatasKendaraan bermotor mengeluarkan zat-zat berbahaya yangdapat menimbulkan dampak negatif, baik terhadap kesehatanmanusia maupun terhadap lingkunganHarus dicari bahan bakar alternatif yang renewable dan ramahterhadap lingkunganHHO gas diyakini dapat menghemat bahan bakar padakendaraan bermotorPenambahan KOH pada larutan elektrolit mempengaruhi lajuproduksi gas HHO

PERUMUSAN MASALAH

Bagaimana pengaruh penambahan brown’s gas terhadap unjukkerja mesin motor bensin.

Bagaimana menemukan optimasi penggunaan generator HHOyang tepat pada mesin motor bensin jika jumlah katalis KOHdidalam elektrolitnya divariasikan.

Bagaimana pengaruh dari penggunaan generator HHO tersebutterhadap emisi gas buang yang dihasilkan oleh mesin motorbensin.

BATASAN MASALAH

Mesin yang digunakan adalah motor Supra X PGM-Fi 125 cc tahun 2010.

Kondisi mesin yang digunakan untuk penelitian dalam kondisi standar dan tidak melakukan perubahan pada sisteminjeksi dan timing pengapian.

Bahan bakar yang digunakan adalah jenis pertamax yang ada di pasaran Indonesia dan dikeluarkan oleh Pertamina.

Variasi elektrolit KOH yang digunakan pada generator HHO adalah 0,5gr, 0,55gr, 0,6gr, 0,65gr, 0,7gr dan 0,75gr padasetiap 1 liter aquades.

Elektroda yang digunakan adalah jenis pipa stainless steel 316, dengan spesifikasi:

Pipa Dalam : Ukuran Ø = 1,5in, tebal = 3mm, panjang = 5,5cm

Pipa Luar : Ukuran Ø = 2in, tebal = 3mm, panjang = 5,5cm

Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Teknik Mesin ITS.

Analisa dilakukan pada unjuk kerja Generator HHO dengan indikasi :

Arus listrik yang dibutuhkan, Laju produksi gas HHO dan Effisiensi generator.

Analisa dilakukan pada unjuk kerja engine dengan indikasi :

Daya yang dihasilkan, Tekanan Efektif rata-rata, dan Konsumsi bahan bakar spesifik.

Analisa gas buang yang dicermati hanya berupa :

kandungan karbon monoksida (CO) dan hydrocarbon (HC).

TUJUAN PENELITIAN

Mengetahui pengaruh penambahan Brown’s gas terhadapperubahan unjuk kerja dan emisi gas buang mesin motor bensin.

Mengetahui pengaruh dari adanya variasi jumlah katalis KOHdalam larutan elektrolit yang mampu menghasilkan unjuk kerjapaling baik pada mesin motor bensin.

Mengurangi tingkat konsumsi bahan bakar fosil yang digunakanoleh mesin mesin motor bensin.

MANFAAT PENELITIAN

Hasil dari penelitian ini diharapkan bisa bermanfaat dalamkehidupan masyarakat sebagai salah satu teknologi otomotifyang ramah terhadap lingkungan dan mendukung programpemerintah.

Untuk memberikan informasi tentang penggunaan generatorHHO pada mesin bensin agar bisa menjadi salah satu ide awalyang masih memiliki potensial untuk bisa dikembangkan lagioleh masyarakat Indonesia.

ELEKTROLISA

Menurut Electrochemistry Dictionary:

Elektrolisa adalah suatu proses untuk memisahkan senyawa kimia menjadi

unsur-unsurnya atau memproduksi suatu molekul baru dengan memberi arus listrik.

BROWN’S GAS

Brown’s Gas merupakan gas hasil dari proses pemecahan air murni (H2O) denganproses elektrolisis. Brown’s gas yang juga lebih dikenal dengan nama gas HHO telahditemukan sejak tahun 1800, namun baru dipatenkan pada tahun 1974 oleh ProfYull Brown. selain itu gas HHO juga dikenal dengan oxy-hydrogen.

Gas yang dihasilkan oleh generator HHO dari hasil elktrolisa air murni digunakansebagai suplemen pada Engine.

GENERATOR HHO

Komponen penyusun generator HHO:

• Tabung generatorDibuat dari kaca dan tahan panas hingga suhu 110o C

• Elektroda

Berupa pipa stainless steel tipe 316 :Din = 1,5 in Tebal = 3 mm Panjang = 5,5 cmDout = 2 in Tebal = 3 mm Panjang = 5,5 cm

• Larutan elektrolit

Dibuat dari KOH yang dilarutkan dalam aquades

TABUNG & ELEKTRODA GENERATOR HHO

Poempida Hidayatullah dan Futung Mustari, 2008Penelitian dilakukan dengan 30 kendaraan bermotor roda empat dari

berbagai jenis baik yang berbahan bakar bensin maupun solar, pada kendaraantersebut dipasang alat elektrolisa dan hasilnya dimasukkan ke ruang pembakaran.Dengan bentuk generator dengan mika plastik ditengah sebagai penahan lilitan.

Hasil peneltian :

Salah satu uji coba yang dilakukan dengan menggunakan Toyota Avanzapada bulan Mei 2008, menunjukkan hasil efisiensi bahan bakar sampai 40 persenatau 1 liter untuk 18 km. Pada Mitsubishi L300 penghematan sampai 94 persenatau 1liter dapat mencapai 23,3 km.

PENELITIAN TERDAHULU

Handoro Dewa S, Teknik Mesin, 2009Penelitian dilakukan menggunakan genset bensin Yasuka di Laboratorium

Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Teknik Mesin ITS. Pada kedua elektrodagenerator HHO-nya menggunakan pipa stainless steel yang divariasikan diameterpipanya.

Hasil peneltian :

hasil maksimal dari percobaan yang telah dilakukan ditunjukkan pada variasipipa 1,5 in - 0,5 in yaitu, kenaikan torsi, bmep, efisiensi thermal dan penurunankonsumsi bahan bakar spesifik masing-masing sebesar 31,44%, 31,44%,34,03%dan 29,02%. Sedangkan untuk emisi gas buang terjadi penurunan nilai HCdan CO masing-masing sebesar 14,62% dan 36,06%.

Tutup tabung

Selang pernafasan

Kawat SS

Pipa SS luar

Pipa SS dalam

FLOWCHARTPENELITIAN

GENERATOR HHO

PROSEDUR PENGUJIAN GENERATOR HHO

PARAMETER GENERATOR HHO :

o DAYA YANG DIBUTUHKAN

o LAJU PRODUKSI GAS HHO - Grafik

o EFISIENSI GENERATOR HHO - Grafik

o VISUALISASI LARUTAN

PROSEDUR PENGUJIAN ENGINE

PARAMETER ENGINE :

o TORSI - Grafik

o DAYA - Grafik

o BMEP - Grafik

o SFC - Grafik

o EMISI GAS BUANG - Grafik

ENGINE

Grafik Gabungan Unjuk Kerja EngineMesin Standar VS Mesin yang telah ditambahkan Gas HHO (0,70 gr)

KESIMPULAN

Dari pengujian performa generator HHO untuk masing-masing konsentrasi larutanelektrolit KOH 0.5 gram, 0.55 gram, 0.6 gram, 0.65 gram, 0.7 gram dan 0.75 gramdidapatkan :

Jumlah KOH(gram)

Daya(watt)

Laju Produksi(m3/s)

Effisiensi(%)

0,50 55,5 3,1x10-7 6,8

0,55 60,3 5,2x10-7 10,7

0,60 69,3 7,5x10-7 14,6

0,65 74,4 8,8x10-7 15,7

0,70 75,6 9,2x10-7 16,1

0,75 94,2 9,7x10-7 13,5

Dari pengujian unjuk kerja mesin Supra X 125 PGMFi yang telah ditambahkan gasHHO jika dibandingkan dengan mesin standar didapatkan :

Prosentase kenaikan unjuk kerja engine

Jumlah KOH(gram)

Torsi(%)

Daya(%)

Bmep(%)

Sfc(%)

CO(%)

HC(%)

0,60 4,72 4,57 3,91 -8,55 -7,38 -5,64

0,65 8,09 8,32 7,61 -15,57 -14,3 -10,55

0,70 9,93 10,75 9,76 -18,16 -18,87 -14,16

SEKIAN

Laju Produksi Gas HHO

Performa Generator HHO

thinking

Arus Listrik Yang Dibutuhkan Oleh Generator HHO


thinking

Temperatur Dalam Generator HHO


thinking

Efisiensi Generator HHO


thinking

Visualisasi Warna Larutan Dalam Generator HHO- KOH 0,50 gram - KOH 0,55 gram

- KOH 0,60 gram - KOH 0,65 gram

- KOH 0,70 gram - KOH 0,75 gram

30 menit 1 jam Hasil 30 menit 1 jam Hasil



Torsi

UNJUK KERJA ENGINE

thinking

Daya

UNJUK KERJA ENGINE

thinking

Daya Efektif Rata-Rata

UNJUK KERJA ENGINE

thinking

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

UNJUK KERJA ENGINE

thinking

Karbon Monoksida

KADAR GAS BUANG

thinking

Hydro Carbon

KADAR GAS BUANG

thinking

CARA PENGUJIAN GENERATOR HHO

1) Persiapkan rangkaian peralatan seperti pada gambar skema pengujian generator.

2) Periksa setiap sambungan selang flowmeter ke generator HHO dan pastikan tidak terdapat kebocoran.

3) Hubungkan manometer dengan flowmeter.

4) Catat temperatur awal larutan elektrolit.

5) Catat ketinggian cairan di dalam manometer sebelum generator dinyalakan.

6) Kemudian tekan saklar ke posisi ON, kemudian catat perbedaan ketinggian cairan dalam manometer dan

temperatur larutan dalam generator HHO ± setiap 15 menit selama 1 jam pengujian.

7) Matikan saklar kemudian tunggu hingga temperatur larutan elektrolit turun hingga ± 30 ºC.

8) Ulangi langkah 1-7 dengan mengganti larutan generator HHO dengan variasi yang sama, ulangi pengujian

2 kali.

9) Ulangi langkah 1-8 dengan mengganti larutan generator HHO dengan variasi massa elektrolit KOH yang

lainnya.

SKEMA PENGUJIAN GENERATOR HHO

SEKRING (+)

(-)

Water trap

Lubangpernafasan

CARA PENGUJIAN ENGINE

Persiapan pengujian.

1) Dilakukan pengecekan kondisi mesin sehingga siap untuk digunakan dalam percobaan.

2) Pengecekan yang dilakukan antara lain pengecekan kondisi pompa bahan bakar, oli pelumas, busi danbahan bakar.

3) Pengecekan alat-alat ukur yang akan digunakan untuk pengukuran.

4) Mencatat kondisi awal, antara lain suhu, kelembaban udara saat pengujian.

Pengujian

1) Mesin dihidupkan pada putaran idle (sekitar 1500 rpm)

2) Blower pendingin dihidupkan

3) Melakukan pemanasan mesin tersebut selama ± 10 menit.4) Mengatur bukaan throttle sampai kondisi bukaan throttle yang tercapai diinginkan yaitu bukaan penuh

dan pengamatan dilakukan setelah mesin stabil.

5) Beban dari dynamometer diatur dengan membuka katub air masuk sampai engine menunjukkanputaran yang diinginkan yaitu antara 3500, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 8000,8500 rpm (pengamatan dilakukan setelah tercapai keseimbangan).

6) Pada setiap perubahan putaran engine dilakukan pencatatan data sebagai berikut: Putaran poros waterbrake dynamometer, Torsi, Waktu konsumsi bahan bakar setiap 25 cc, ketinggian fluida padamanometer, dan Emisi gas buang (CO dan HC).

Nb : untuk pengujian engine dengan generator, atur rangkaian peralatan seperti gambar skema pengujianengine, lalu setelah langkah (1) dilakukan, generator HHO dinyalakan dengan menekan saklar padaposisi ON.

SKEMA PENGUJIAN ENGINE

SKEMA PENGUJIAN ENGINE

1. Tangki Bahan Bakar2. Pompa Bahan Bakar3. Tabung Ukur4. Engine5. Induksi Udara6. Kabel Busi7. Ignition Coil8. ECM / CDI9. Fleksibel Coupling10.Knalpot

11. Water Brake Dynamometer12. Katup Air13. Pompa14. Tangki Air15. Tachometer16. Sensor Unit17. Blower18. Generator HHO19. Orifice20. Manometer

Keterangan :

CARA PENGUJIAN ENGINE

Akhir Pengujian

1) Katup air pembebanan ditutup secara perlahan-lahan

2) Putaran engine diturunkan perlahan sampai putaran idlenya.

3) Untuk sesaat engine dibiarkan pada putaran idle tersebut.

4) Mesin dimatikan

5) Blower dimatikan bila mesin sudah dingin.

SPESIFIKASI ENGINE

Mesin Supra X 125 PGM Fi• Merk : Supra X125 PGM-Fi.

• Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendinginan udara

• Diameter x langkah : 52,4 x 57,9 mm

• Volume langkah : 124,9 cc

• Perbandingan kompresi : 9,0 : 1

• Kapasitas pelumas mesin : 0,7 liter pada penggantian periodic

• Kopling : Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah

• Gigi Transmisi : 4 kecepatan, rotary

• Pola pengoperan gigi : N–1–2–3–4–N

• Aki : MF, 12 V-3,5 Ah

• Busi : NGK CPR6EA-9

• Sistem Pengapian : Full transistorized

PEMBUATAN GENERATOR HHO

PARAMETER UNJUK KERJA GENERATOR HHO

• Daya yang dibutuhkan

Dimana:

P = Daya yang dibutuhkan generator HHO (watt)

V = Beda potensial/voltase (volt)

I = Arus listrik (Ampere)

IVP ⋅=


• Laju Produksi Gas HHO

Dimana:

= Laju produksi gas HHO [m3/s]

= Laju aliran massa gas HHO [kg/s]

ρHHO = massa jenis gas HHO [kg/m3]

HHOgasHHO

gasHHOmVρ

.

=

gasHHOV

gasHHOm.


• Laju Aliran Gas HHO

Pengukuran yang menggunakan Orrifice meter, didapatkan :

Dimana: = Laju aliran massa gas HHO [kg/s]

K = koefisien aliran

A2 = luas permukaan lubang d pada orrifice [m2]

gc = Dimensional constant [kg.m/N.s2]

Y = faktor ekspansi

ρHHO = Massa jenis gas HHO [kg/m3]

∆P = selisih tekanan P1 - P2 [N.m]

( )PgYAKm HHOcgasHHO ∆×××××= ρ22

.

gasHHOm.


• Efisiensi Generator HHO

Dimana :

ηHHO = Effisiensi generator HHO [%]

NKBHHO = Nilai kalor bawah gas HHO [J/kg]

PHHO = Konsumsi Daya generator HHO [Watt]

%100××

=HHO

HHOHHOHHO P

NKBmη

PARAMETER UNJUK KERJA ENGINE

• Daya Efektif (Hp)

Dimana:n = Putaran poros [rpm]T = Torsi [N.m]

TnNebhp ⋅⋅== π2


• BMEP (Kpa)Tekanan efektif (bmep) rata-rata didefinisikan sebagai tekanan tetap rata-ratateoritis yang bekerja sepanjang volume langkah piston sehingga menghasilkan dayayang besarnya sama dengan daya efektif.

z = 2 (4 langkah) dan 1 (2 langkah)A= luas penampang torak [m²] L= panjang langkah torak [m]n= putaran motor [rpm]i = jumlah silinder

inLAzNebmep⋅⋅⋅

⋅=


• Sfc (kg/Hp.jam)Spesific fuel consumption adalah massa bahan bakar yang dikonsumsi mesin untukmenghasilkan daya efektif sebesar 1 hp selama 1 jam.

= massa bahan bakar [kg]Ne = daya motor [hp]s = waktu untuk menghabiskan sejumlah [s]

sbhpmSfc bb

⋅=

bbm

bbm


• Emisi Gas Buang Carbon Monoksida (CO)

Karbon monoksida hanya terdapat pada gas buang produk pembakaran yangtidak sempurna karena jumlah udara tidak cukup atau tidak cukupnya waktuuntuk siklus yang sempurna dari proses pembakaran.

Hidrocarbon (HC)

Emisi hidrokarbon adalah hasil langsung dari pembakaran yang taksempurna. Hidrokarbon (HC) naik dengan cepat ketika campuran menjadi kaya.


Emisi Gas Buang (CO) fungsi Kecepatan

pengaruh variasi elektrolit kalium hidroksida … · elektrolit kohyang divariasikan yaitu 0.50...

Documents