Uji Eksperimental Pertamina DEX dan Pertamina DEX + ZatAditif pada Engine Diesel Putaran Konstan KAMA KM178FS

ANDITYA YUDISTIRA2107100124

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

Kemajuan Teknologi Populasi manusiameningkat

Bahan Bakar

Kebutuhan akansarana transportasi

Industri berkembangpesat

Bagaimana pengaruh pemakaian DEX dengancampuran zat aditif terhadap unjuk kerjamotor diesel putaran konstan.

Pada komposisi berapakah campuran DEX dan zat aditif dapat menghasilkan unjuk kerjaterbaik.

Percobaan ini menggunakan mesin diesel empat langkahKAMA KM178FS dengan putaran konstan 1500 rpm yang ada di Lab. TPBB Teknik Mesin ITS.

Kondisi mesin diesel tersebut dalam keadaan standart. Dalam analisa tidak membahas mengenai reaksi kimia

yang terjadi akibat pemakaian bahan bakar campuran DEX dan zat aditif, dan proses kimia dalam pembuatan zataditif secara detail.

Kondisi temperatur udara sekitar dianggap ideal. Bahan bakar yang digunakan adalah DEX yang ada di

pasaran. Komposisi campuran zat aditif yang digunakan adalah 2cc,

4cc, 6cc, 8cc, dan 10cc untuk 1 liter DEX. Analisa yang dilakukan pada unjuk kerja engine dengan

indikasi sebagai berikut: Daya yang dihasilkan, Tekananefektif rata-rata dan Konsumsi bahan bakar.

Mengetahui perubahan unjuk kerja padamotor diesel putaran konstan (daya yang dihasilkan, sfc dan effisiensi thermal) yang dihubungkan dengan pengaruh pencampuranDEX dengan zat aditif dengan komposisi 1 liter DEX untuk 2cc, 4cc, 6cc, 8cc, dan 10cc zat aditif.

Mendapatkan komposisi campuran yang mampu menghasilkan unjuk kerja terbaikpada motor diesel.

Memberikan informasi pada masyarakatbagaimana dan seberapa besar pengaruhpenggunaan zat aditif pada bahan bakar.

Mendukung program pemerintah dalam pengembangan energi alternatif Pengelolaan Energi Nasional (PEN), yaitu mencapai target pemanfaatan solar sebanyak 2% pada tahun 2005-2010 dan meningkat pada setiap tahunnya.

Prinsip kerja : udara hisap dikompresi, kemudian bahan bakar diinjeksikan dengan tekanan tinggi sehingga terbentuk butiran-butiran bahan bakar yang lembut kemudian terbakar.

• Daya Efektif• Torsi• Tekanan Efektif Rata-rata (bmep)• Konsumsi BB sfesifik (sfc)• Efisiensi Thermal

Di Indonesia, bahan bakar untuk mesin diesel yang diproduksi Pertamina dibagi dalam 3 jenis:

Minyak solar◦ Minyak Solar atau High Speed Diesel (HSD) atau Automotive Diesel Oil (ADO) atau

Marine Gas Oil (MGO), digunakan untuk jenis mesin diesel putaran tinggi (lebih dari1.000 rpm).

Minyak diesel.◦ Minyak Diesel (Diesel Fuel), biasa juga disebut Industrial Diesel Oil (IDO), digunakan

untuk jenis mesin diesel putaran sedang atau lambat dengan kecepatan (300 - 1.000 rpm), atau dapat juga digunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung didalam dapur (furnace) boiler.

Minyak bakar.◦ Minyak Bakar atau Fuel Oil (FO), digunakan untuk jenis mesin diesel putaran rendah

dengan kecepatan kurang dari 300 rpm, atau dapat juga digunakan untukpembakaran pada dapur (furnance) boiler. Minyak bakar lebih kental dan mempunyaititik tuang (pour point) yang lebih tinggi dibandingkan dengan minyak diesel.

DEX adalah bahan bakar engine diesel modern

EURO 2, memiliki angka performa tinggidengan

cetane number >53 kandungan sulfur di bawah 300 ppm,

Zat aditif digunakan untuk memberikanpeningkatan sifat dasar tertentu yang telahdimiliki bahan bakar.

Manfaat: Membersihkan karburator/injektor pada saluran

bahan bakar. Mengurangi karbon/endapan senyawa organik

pada ruang bakar Menambah tenaga mesin Mencegah korosi. Menghemat BBM dan mengurangi emisi gas

buang

Penelitian ini dilakukan dengan metodeeksperimental untuk mengetahui pengaruhpenambahan zat aditif terhadap unjuk kerja enginediesel dengan menggunakan water brakedynamometer. Zat aditif ditambahkan pada 1 literbahan bakar dengan variasi penambahan sebesar 2cc.4cc, 6cc, 8cc dan 10cc.

Keterangan :1. Tangki bahan bakar2. Filter bahan bakar3. Gelas ukur4. Pompa bahan bakar5. Injector6. Katup bahan bakar7. Filter udara8. Piston9. Crankshaft10. Fix Coupling11. Waterbrake

dynamometer12. Timbangan mekanis13. Load valve14. Pompa air15. Blower16. Pitot Tube

Persiapan pengujian.Setelah mesin terpasang dengan baik pada dynamometer, maka dilaksanakan persiapan pengujian sebagai berikut : ◦ Pengecekan kondisi engine. Pengecekan yang dilakukan antara lain pengecekan kondisi filter udara, oli pelumas dan

bahan bakar. ◦ Pengecekan alat dan pengkalibrasian alat ukur yang akan digunakan.

Pengujian.Setelah engine dan blower dihidupkan, dilakukan pemanasan mesin. Pengujian ini dilakukan 7 tahap pembebanan, dimulai dari tekanan air yang masuk water brake dynamometer menunjukkan maksimum (kondisi katup tertutup) sampai 12 psi di bawahnya dengan penurunan 2 psi tiap tingkat pembebanan. Prosedur pengujian adalah sebagai berikut:◦ Atur katup pengatur pembebanan hingga tekanan air menunjukkan nilai maksimum. ◦ Atur putaran motor diesel dengan mengatur tuas pengatur kecepatan (speed control level) hingga diperoleh kecepatan

konstan yang diinginkan yaitu 1.500 rpm. ◦ Setelah putaran engine konstan, maka pengambilan data beban yang terbaca pada timbangan dan waktu konsumsi 10

ml bahan bakar dilakukan.◦ Jika pengambilan data sudah selesai semua, ulangi langkah a sampai c dengan penurunan tekanan air 2 psi pada tiap

tingkat pembebanan sampai tekanan 12 psi dibawah tekanan maksimum.◦ Pada setiap perubahan tekanan pada water brake dynamometer dilakukan pencatatan data sebagai berikut:

Torsi Waktu konsumsi 10 ml bahan bakar

Akhir Pengujian.◦ Turunkan pembebanan.◦ Turunkan putaran engine perlahan-lahan dengan menarik speed control level kebawah sampai putaran ±800.◦ Mesin dimatikan

◦ Besarnya nilai kalor bahan bakar DEX dengan penambahan aditif cenderung mengalami penurunan. Pada DEX dengan penambahan 10cc aditif penurunan nilainya mencapai 5,57%.

◦ Besarnya density bahan bakar DEX yang ditambah zat aditif cenderung meningkat dibanding bahan bakar DEX. Kenaikan density tertinggi adalah pada penambahan 8cc aditif sebesar0,12%.

◦ Besarnya cetane index bahan bakar DEX yang ditambah zat aditif adalah lebih tinggi, kemudian turun ketika dibandingkan bahan bakar DEX. Kenaikan cetane index tertinggi adalah pada penambahan 2cc aditif sebesar 0,88 %, sedangkan penurunannya adalah pada bahan bakar dengan penambahan 10cc aditif sebesar 0,3 %.

◦ Besarnya kinematic viscosity, pour point dan flash point bahanbakar DEX dengan penambahan aditif tidak mengalami perubahan bila dibandingkan kinematic viscosity DEX standar.

◦ Besarnya torsi maksimal yang dihasilkan engine adalah dengan menggunakan bahan bakar DEX sebesar 11,43 Nm pada 93,8 % beban. Bahan uji DEX +10cc aditif menghasilkan torsi maksimal sebesar 11,285 Nm atau turun sebesar 1,33 % terhadap DEX dan naik sebesar 2,78 % terhadap biosolar pada 92,5 % beban.

◦ Besarnya daya atau bhp maksimal adalah 1,8 kW pada 93,8% beban dengan engine berbahan bakar DEX. Bahan uji DEX +10cc aditif menghasilkan daya maksimal sebesar 1,77 kW pada 92,5 % beban atau turun sebesar 1,33 % terhadap DEX dan naik sebesar 2,78 % terhadap biosolar.

◦ Besarnya tekanan efektif rata-rata atau bmep maksimal adalah 485,32 kPa pada 93,8% beban dengan engine berbahan bakar DEX. Bahan uji DEX +10cc aditif menghasilkan daya maksimal sebesar 478,85 kPa pada 92,5 % beban atau turun sebesar 1,33 % terhadap DEX dan naik sebesar 2,78 % terhadap biosolar.

◦ Besarnya pemakaian bahan bakar spesifik atau bsfc minimum adalah pada engine yang menggunakan bahan bakar DEX yaitu sebesar 454,359 gr/kW.jam pada 93,8 % beban. Bahan uji DEX +4cc aditif mengalami kenaikan bsfc terbesar yaitu 520,88 gr / kW.jam atau sebesar 12,78 % pada 87,5 % beban terhadap DEX. Sedangkan kenaikan bsfc terkecil terhadap DEX adalah pada bahan uji DEX +10cc aditif yaitu sebesar 471,06 gr / kW.jam atau sebesar 3,55 % pada 87,5 % beban. Kenaikan bsfc maksimal terhadap bahan bakar biosolar adalah pada bahan uji DEX +4cc sebesar 6,01% dan penurunan bsfcterbesar terhadap biosolar adalah pada bahan uji DEX +10cc aditif sebesar 3,94 % pada 87,5 % beban.

◦ Besarnya efisiensi thermis maksimum adalah pada engine berbahan bakar DEX yaitu 30,89%. Sedangkan efisiensi thermis tertinggi adalah pada bahan uji DEX +10cc aditif sebesar 30,59 % atau lebih kecil 3,55 % terhadap DEX dan lebih besar 1,15 % terhadap biodiesel.

◦ Besarnya kenaikan temperatur exhaust, temperatur engine dan temperatur oli paling tinggi adalah pada engine berbahan bakar DEX +10cc aditif, masing-masing adalah sebesar 116 °C, 15 °C dan 26 °C. Sedangkan untuk kenaikan temperatur exhaust, temperatur engine dan temperatur oli paling rendah adalah pada saat menggunakan bahan bakar biosolar dengan kenaikan masing-masing sebesar 75 °C, 11 °C dan 19 °C.

Perlu adanya variasi pengujian lain, misalnya dengan menggunakan perubahan tekananinjeksi atau perubahan sudut injeksi untukmeneliti besarnya perubahan unjuk kerja.

Proposal Tugas Akhir Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat Penelitian Engine Diesel Parameter Unjuk Kerja Bahan Bakar Zat Aditif Metode Penelitian Prosedur Pengujian Hasil Pengujian Kesimpulan Appendix

Sekian dan terima kasih atasperhatiannya

Daya engine (bhp) didefinisikan sebagai kemampuan engine menghasilkan kerja dan besarnya akan berbanding lurus dengan torsi. Untuk menghitung daya digunakan perumusan:

dimana : P = gaya tangensial (N, kg)R = panjang lengan (m, ft)n = putaran mesin (rpm)x = faktor konversi.

][000.60

....2 kWnRPbhp π=

Tekanan efektif (bmep) rata-rata didefinisikan sebagaitekanan tetap rata-rata teoritis yang bekerja sepanjangvolume langkah piston sehingga menghasilkan daya yang besarnya sama dengan daya efektif.

Perumusan bmep adalah :

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

][.....60 kPainLAzbhpbmep =

Spesific fuel consumption adalah massa bahan bakaryang dikonsumsi mesin untuk menghasilkan daya efektifsebesar 1 hp selama 1 jam. Perumusan sfc adalah :

m = massa bahan bakar (kg)bhp = daya motor (kW)s = waktu menghabiskan sejumlah bahan bakar (s)

]./[..3600 jamkWkgsbhpmsfc bb=

Effisiensi thermis adalah ukuran besarnya pemanfaatan energi panas dari bahan bakar untuk diubah menjadi daya efektif oleh motor.

Perumusan eff thermal adalah :

bhp = daya motor (kW)= laju aliran massa bahan bakar (kg/s)

Q = nilai kalor bahan bakar (Kkal/kg)

Qmbhpη

bbth .=

biosolar DEX DEX +2 DEX +4 DEX +6 DEX +8 DEX +10 biosolar DEX DEX +2 DEX +4 DEX +6 DEX +8 DEX +101 4,575 4,575 4,575 4,575 4,575 4,575 4,575 0,718275 0,718275 0,718275 0,718275 0,718275 0,718275 0,7182752 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1 0,9577 0,9577 0,9577 0,9577 0,9577 0,9577 0,95773 7,625 7,625 7,625 7,625 7,625 7,625 7,625 1,197125 1,197125 1,197125 1,197125 1,197125 1,197125 1,1971254 9,15 9,15 9,15 9,15 9,15 9,15 9,15 1,43655 1,43655 1,43655 1,43655 1,43655 1,43655 1,436555 10,675 10,675 10,675 10,675 10,675 10,675 10,675 1,675975 1,675975 1,675975 1,675975 1,675975 1,675975 1,6759756 10,98 11,4375 10,8275 10,8275 11,0715 10,98 11,285 1,72386 1,795688 1,699918 1,699918 1,738226 1,72386 1,7717457 10,8275 10,98 10,675 10,29375 10,37 10,8275 11,1325 1,699918 1,72386 1,675975 1,616119 1,62809 1,699918 1,747803

biosolar DEX DEX +2 DEX +4 DEX +6 DEX +8 DEX +10 biosolar DEX DEX +2 DEX +4 DEX +6 DEX +8 DEX +10194,1284 194,1284 194,1284 194,1284 194,1284 194,1284 194,1284 875,6367 767,9129 831,8506 844,6105 832,5086 800,3359 792,3023258,8378 258,8378 258,8378 258,8378 258,8378 258,8378 258,8378 671,718 651,6489 679,9299 691,083 701,4346 680,8848 653,1051323,5473 323,5473 323,5473 323,5473 323,5473 323,5473 323,5473 576,878 543,624 593,5335 603,0787 606,2835 580,8872 555,6816388,2568 388,2568 388,2568 388,2568 388,2568 388,2568 388,2568 511,658 482,3999 529,1016 528,7356 564,7079 561,9769 517,3579452,9662 452,9662 452,9662 452,9662 452,9662 452,9662 452,9662 495,4149 462,6308 485,1391 520,8794 526,076 508,6147 471,0633465,9081 485,3209 459,4372 459,4372 469,7907 465,9081 478,85 489,6214 454,359 508,5439 538,9071 515,8638 500,0186 477,8684459,4372 465,9081 452,9662 436,7889 440,0243 459,4372 472,3791 514,418 491,0289 487,6433 577,4128 555,9031 533,7002 467,8061

biosolar DEX DEX +2 DEX +4 DEX +6 DEX +8 DEX +1023,52349 24,40715 23,7495 23,69626 23,82267 24,17734 24,2703926,11103 26,08553 25,70445 25,62817 25,47133 25,78736 26,2462

27,9377 28,28837 27,26262 27,17909 27,11471 27,64437 28,2179129,58685 29,97487 28,75591 28,89154 28,00664 28,06985 29,19704

30,0651 30,61477 30,00245 29,10106 28,96177 29,44109 30,5922830,24336 30,89905 29,31199 28,62935 29,23816 29,68935 30,3702429,50859 29,71171 29,92541 27,72045 28,21265 28,76232 30,70085

ηth [ % ]

Torsi [ Nm ] bhp [ kW ]Load

bmep [ kPa ] bsfc [ gr / kW . hr ]

Load

Load Load

Load

Parameter biosolar DEX +2 DEX +4 DEX +6 DEX +8 DEX +10Max Torque 96 94,66667 94,66667 96,8 96 98,66667Max bhp 96 94,66667 94,66667 96,8 96 98,66667Max bmep 96 94,66667 94,66667 96,8 96 98,66667Min bsfc 92,79801 93,65539 87,22921 88,07732 90,8684 96,45391Max ηth 97,87798 97,09829 94,18109 94,6248 96,08502 99,0072

Parameter DEX DEX +2 DEX +4 DEX +6 DEX +8 DEX +10Max Torque 104,1667 98,61111 98,61111 100,8333 100 102,7778Max bhp 104,1667 98,61111 98,61111 100,8333 100 102,7778Max bmep 104,1667 98,61111 98,61111 100,8333 100 102,7778Min bsfc 92,79801 100,9239 93,999 94,91293 97,92063 103,9396Max ηth 102,168 99,20341 96,22296 96,67629 98,16817 101,1537