BAB IPENDAHULUAN

1.1Latar BelakangSejauh ini dunia industry mengalami perkembangan yang cukup maju, maka dari itu dibutuhkan suatu pengembangan teknologi yang dapat meringankan pekerjaan manusia. Nozzle dikembangkan oleh penemu swedia Gustaf de Laval pada tahun 1888 untuk digunakan pada turbin uap. Prinsip ini pertama kali digunakan dalam mesin roket oleh Robert Goddard. Sangat hampir semua mesin roket modern yang menggunakan pembakaran gas panas menggunakan nozel de LavaHal ini digunakan untuk mempercepat panas, agar gas bertekanan yang melewati itu dapat mencapai kecepatan supersonik, dan setelah ekspansi, untuk membentuk aliran buang sehingga energi panas mendorong secara maksimal diubah menjadi energi kinetic yang diarahkan. Karena itu, nosel secara luas digunakan dalam beberapa jenis turbin uap, dan digunakan sebagai nozzle mesin roketNamun belakangan ini, banyak nozzle yang digunakan untuk dunia industri banyak perusahaan yang sudah menggunakan berbagai jenis nozzle dikarenakan sudah banyak variasi nozzle yang sudah dikembangkan Spray nozzle sendiri banyak digunakan dalam dunia otomotif kendaraan bermotor dan industry, sehingga banyak perbedaan dalam karakter spray itu sendiri1.2Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang masalah diatas dapat dirumuskan permasalahan yaitu bagaimana mengetahui karakteriristik perbandingan spray dengan variasi tekanan

1.3Batasan MasalahMengingat begitu luasnya ruang lingkup pembahasan tentang judul ini, maka batasan masalah yang digunakan adalah :1. Tidak membahas secara detail tentang proses pembakaran.2. Tidak dilakukan analisa terhadap laju kecepatan bahan bakar

1.4Tujuan PenelitianTujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui pola karakteristik spray dengan variasi tekanan dan perbedaan bahan bakar

1.5 Metode PenelitianDalam penyusunan tugas akhir ini penulis menggunakan beberapa metode, yaitu diantaranya adalah : 1Studi Literatur 2Studi EksperimenBAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1Pompa Injeksi Bahan Bakar. Sebuah Pompa Injeksi adalah perangkat yang memompa bahan bakar ke dalam silinder sebuah mesin diesel. Secara tradisional, pompa digerakkan tidak langsung dari poros engkol dengan roda gigi, rantai atau sabuk bergigi (sering timing belt ) yang juga menggerakkan camshaft . Berputar pada setengah kecepatan poros engkol dalam konvensional mesin empat-stroke . Sistem ini diatur sedemikian rupa sehingga bahan bakar yang disuntikkan hanya sangat sedikit. Hal serupa juga terjadi untuk sabuk pompa pada mesin bensin akan didorong langsung dari camshaft. Dalam beberapa sistem tekanan injeksi hingga 200 MpaKarena kebutuhan untuk Pompa Injeksi sangat tekanan tinggi dan efek terhadap lingkungan yang sangat berbahaya, maka banyak Produsen mengembangkan system terbaru dengan tekan injeksi yang dapat ditekan hingga 15.000 psi (100 MPa).Oleh karena itu dibutuhkan kewaspadaan yang cukup tinggi untuk berhati-hati dalam menggunakan produck dengan tekanan yang cukup tinggi. Keluarnya bahan bakar saat terjadi tekanan akan dengan mudah dapat menembus kulit dan pakaian, kemudian msuk ke jaringan tubuh dengan konsekuensi medis cukup serius Sejak robert Bosch berhasil membuat pompa injeksi putaran tinggi pada tahun 1922-1927, maka dimulailah percobaan percobaan pompa injeksi pada motor berbahan bakar. Pompa injeksi yang digerakkan oleh mesin yang melakukan pengukuran, (metering) menghitung waktu, (timing) menekan dan mengontrol bahan bakar yang disalurkan ke nozzle penginjeksian. Pompa ini terdiri atas elemen-elemen pemompaan tunggal untuk setiap silinder, disesuaikan ke dalam tempat yang biasa yang digerakkan oleh poros bubungan pompa Pompa injeksi bahan bakar (Fuel Injection Pump) berfungsi untuk mensuplai bahan bakar ke ruang bakar melalui nozzle dengan tekanan tinggi (max 300 kg/cm2). Bahan bakar yang diinjeksikan dengan tekanan tinggi tersebut akan membentuk kabut dengan partikel-partikel bahan bakar yang sangat halus sehingga mudah bercampur dengan udara. Tekanan udara dalam bentuk kabut melaui Injector ini hanya berlangsung satu kali pada setiap siklusnya yakni pada setiap akhir langkah kompresi saja sehingga setelah sekali penyemprotan dalam kapasitas tertentu dimana kondisi pengabutan yang sempurna maka injector yang dilengkapi dengan jarum yang berfungsi untuk menutup atau membuka saluran injectror ini sehingga kelebihan bahan bakar yang tidak mengabut akan dialirkan kembali kebagian lain atau ke tangki bahan bakar sebagai kelebihan aliran (overflow)

2.1.1Keuntungan Dan Kerugian Pompa InjeksiKeuntungan1.Dapat menyalurkan torque dan gaya yang besar2.Pencegahan overload tidak sulit3Kontrol gaya pengoperasian mudah dan cepatKerugian1 Peka terhadap kebocoran2 Peka terhadap perubahan temperature3 Kadang kecepatan kerja berubah2.2.2 Prinsip Kerja Pompa Injeksi HidrolikGambar 2.1Gambar 2.2 Rangkaian Hidrolik1. Tekanan Hidrolik menggunakan sebuah pompa (gear pump piston pump) di dalam tangki hidrolik yang digerakkan oleh sebuah motor yang terpasang vertikal diatas tangki hidrolik2. Minyak hidrolik didorong oleh Radial Piston Pump melalui sebuah Check Valve yang berfungsi agar minyak hidrolik tidak kembali ke pompa penghisap menuju ke Pressure Control Valve/Relief Valve 3. Minyak hidrolik yang berada di dalam Pressure Control Valve dapat diatur secara manual oleh sebuah Hand Control Valvei, ini berfungsi mengatur dengan tangan terhadap posisi hidrolik silinder maju dan mundur, apabila sistem otomatis maju mundur tidak bisa bekerja lagi atau rusak4. Tekanan minyak dalam Pressure Control Valve digabung dengan sebuah Solenoid Unloading Valve (No.8) yang dipasang diatas Manifold Block (No.5) mendapat perintah dari Amplifier Card (Relay Control) untuk membuka katupnya pada saat beban screw press naik dan menutupnya pada saat beban screw press turun, sehingga sumbu silinder dapat maju mundur sesuai dengan beban yang distel5. Silinder hidrolik mempunyai dua jalur sambungan, satu didepan dan satu di belakang. Tekanan minyak yang masuk ke jalur depan, sumbu silinder hidroliknya mundur, dan yang masuk ke jalur belakang sumbu hidroliknya maju6. Minyak hidrolik dapat disirkulasi secara otomatis dan teratur oleh pompa hidrolik ke dalam tangki hidrolik, didinginkan melalui sebuah Intergral Oil Cooler (No.17), kemudian disaring oleh Return Line Filter (No.12). Minyak hidrolik harus tetap bersih dan tidak berkurang7. Untuk menambah (atau berkurang) tekanan hidrolik dapat dibuka dengan cara memutar baut yang terdapat di Pressure Control Valve/Relief Valve secara perlahan-lahan hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Untuk mengetahui besarnya tekanan minyak dapat melihat penunjuknya pada PressureGauge. Pressure Control Valve/Relief Valve dan SolenoidUnloading Valve (No.11) berfungsi untuk mengatur arus tekanan ke hidrolik silinder, dan Shut Off Valve yang berfungsi untuk menutup tekanan hidrolikke Pressure Gauge8. Ketinggian level dan suhu minyak hidrolik didalam tangki dapat dilihat pada Fluid Level Gauge9. Pengoperasian sistem hidrolik tersebut diatas, jika menghendaki Elektro Motor Hidrolik dapat berhenti pada tekanan kerja tertentu dan berjalan kembali apabila tekanan kerja berkurang, maka untuk itu harus dipasang sebuah Pressure Switch 10. Untuk menstabilkan tekanan kerja agar tetap apabila elektro motor berhenti, harus pula dipasang akumulator (catatan: tanpa akumulator sistem hidrolik diatas,tekanan kerja juga stabil dan konstan karena pompa hidrolik tetap bekerja11. (Point 9 dan 10 diatas) Dengan menggunakan pressure switch dan akumulator dalam sistem hidrolik ini agar elektrik motor dan pompa hidrolik dapat berhenti sejenak (5-30detik) sangatlah tidak efesien karena biaya perawatannya mahal dan tidak memperoleh hasil yang setimpal.12. Adapun elektrik motor dan pompa hidrolik selalu dalm keadaan ON/OFF seketika karena beban ampere teralu tinggi dan suhu panas sehingga mudah terbakar.13. Pompa yang digerakkan via fleksibel kopling selalu disentakkan oleh ON/OFF electric motor, maka gigi dan piston pompa cepat rusak dan sompel.14. Perawatan akumulator tidak dapat dilakukan sendiri setelah beroperasi selam 1-2 tahun, karena harus diulang dengan gas nitrogen setiap tahun dengan alat suntik khusus-charging kit2.1.3PengkabutanFungsi dari pengabut adalah untuk memasukkan bahan bakar dalam bentuk yang halus dalam ruang pembakaran. Pengabutan atau atomisasi adalah cara bagaimana bahan bakar cair dipecahkan kedalam bentuk sekecil-kecilnya sehingga mudah bercampur dengan udara untuk proses pembakaran.Adapun jenis tipe pengabut yaitu tipe single hole, tipe ini menggunakan lubang tunggal dan digunakan pada motor diesel dengan pengabutan tidak langsung dimana pengabutan bahan bakar tidak langsung kedalam pembakaran diatas permukaan piston motorProses pengabutan bahan bakar diesel melalui injektor ini diperlukan agar dalam proses pengabutan ini pada dasarnya adalah mencampur bahan bakar dengan oksigen, untuk itu proses pengabutan untuk memperoleh gas bahan bakar yang sempurna pada injector dapat dilakukan dengan tiga sistem pengabutan yaitu1. Pengabutan UdaraProses pengabutan udara terjadi pada saat bahan bakar yang bertekanan 60 sampai 85 kg/cm mengakibatkan tekanan pada rumah pengabut sebesar 60 kg/cm yang selalu berhubungan langsung dengan tabung udara dengan tekanan bahan bakar dari pompa mencapai 70 kg/cm pada Volume tertentu akan tertampung pada cincin pembagi dari pengabut tersebut. Tekanan bahan bakar dari pompa tadi juga akan mengangkat jarum pengabut dengan demikian, udara yang bertekanan tadi akan mengalir bersama bahan bakar melalui lubang-lubang halus pada cincin pembagi sehingga membentuk gas bahan bakar dan masuk kedalam silinder. Gas bahan bakar yang terbentuk karena proses persenyawaan antara udara dengan bahan bakar maka akan sangat mudah terbakar bila berhubungan dengan udara panas dan bertekanan tinggi. Dengan plunger pompa injeksi yang digerakan oleh poros bubungan dan distel sedemikian rupa maka pengabutan hanya terjadi pada akhir kompres2.Pengabutan TekanPada proses pengabut tekan ini saluran bahan bakar dan ruangan dalam rumah pengabut harus selalu terisi penuh oleh bahan bakar, dengan jarum pengabut yang tertekan oleh pegas sehingga saluran akan tertutup. Namun ketika bahan bakar dari injection pump yang beterkanan 250 kg/Cm mengalir kebagian takikan jarum pengabut, pengabut akan tertekan keatas sehingga saluran akan terbuka. Dengan demikian, bahan bakar akan terdesak melalui celah di antara jarum pengabut dalam bentuk gas. Untuk memperoleh proses pembakaran yang sempurna didalam silinder maka proses pemampatan udara di dalam silinder diusahakan menghasilkan turbulensi udara.

3. Pengabutan Gas Pengabut ini dikonstruksi sedemikian rupa dengan komponen-komponen yang terdiri atas rumah pengabut, katup dan bak pengabut yang ditempatkan di bagian bawah dari pengabut dan berada di dalam ruang bakar. Dalam proses pengabutan ini bahan bakar telah berada dalam keadaan bertekanan tinggi dan katup injeksi sudah terbuka sejak langkah pengisapan oleh torak dan pada kondisi demikan ini sebagian bahan bakar telah menetes ke bak pengabut yang di bagian sisinya terdapat lubang-lubang kecil. Keadaan ini akan mengakibatkan motor menjadi sangat panas sehingga bahan bakar tadi akan berubah menjadi kabut. Pada akhir langkah kompresi udara yang bertekanan akan menerobos masuk ke bak pengabut tersebut melalui lubang-lubang kecil dari bak pengabut tersebut dan mengakibatkan letusan Namun hal ini tidak cukup membakar bahan bakar secara keseluruhan kartena tidak cukup oksigen sehingga sisa bahan bakar yang tidak terbakar akan keluar masuk didalam ruang bakar dan terbakar pada ruangan ini, oleh kerena itu pada sisitem pengabutan ini askan terjadi dua kali proses pembakaran yaitu proses pembakaran mula dan prose pembakaran yang sebenarnya, kendati sistem ini jarang digunakan namun proses pengabutan dengan gan ini dapat menghasilkan kabut bahan bakar yang memenuhi syarat dalam kebutuhan proses pembakaran

2.2Pemakaian Bahan Bakar SpesifikPenggunaan biodiesel semakin banyak beberapa tahun terakhir . Sekarang ini di AmerikaSerikat biodiesel digunakan oleh jasa pos, departemen energy dan pertanian, bis sekolah dan truk sampah. Biaya pembuatan biodiesel berkisar antara$ 1 sampai $ 2 per gallon dan dapat bersaing dengan solar. Biodiesel disetujui oleh Environmental Protection Agency (EPA) di Amerika Serikat untuk dijual bebas. Biodiesel juga disetujui oleh departemen energy Amerika sebagai bahan bakar alternative. Biodiesel mempunyai sifat pelumasan yang baik dan angka setana yang tinggi2.2.1Proses pembuatan BiosolarProses pembuatan dari minyak nabati disebut transesterification.Transesterification adalah perubahan dari suatu tipe esterke tipe ester yang lain. trikat dengan molekul yang lain.Molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang menempel pada suatu molekul yang lain. Molekul minyak nabati terdiri dari tiga ester yang menempel pada suatumolekul gliserin. Gliserin pada minyak nabati yang menyebabkan minyak nabati mempunyai viskositas yang tinggi dan berubah-ubah terhadap temperatur.Pada proses transesterification, gliserin dipisahkan dari minyak nabati untuk menurunkan viskositas dari minyak nabati. Ester merupakan komponen utama dari biodiesel padaproses transesterification gliserin digantikankedudukannya oleh alcohol. Alcohol yang dapat digunakan adalah methanol dan ethanol. Untuk membuat biosolar dibutuhkan 3 komponen utama yaitu1 minyak nabati2 alkohol3 katalis

12

13