PENGUJIAN DAN ANALISIS UNTUK KERJA MOTOR

BAKAR DIESEL MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR

RUBBER COMPOUND OIL (RCO)

Proposal Penelitian

Disusun Oleh:

NAMA : WAHYU ARIFIN

NIM : H1F114212

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2016TERIMA KASIH KEPADA

Wakil Rektor Bidang Perencanaan, Kerjasama dan

Humas

Prof. Dr. Ir. H. Yudi Firmanul Arifin, M.Sc

Kepala Prodi Teknik Mesin

Achmad Kusairi S, ST,. MT., MM.

Mahasiswa

Wahyu Arifin

Wakil Rektor Bidang Akademik

Dr. Ahmad Alim Bachri, SE., M.Si

Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan dan Alumni

Dr. Ir. Abrani Sulaiman, M,Sc

Wakil Rektor Bidang Umum dan Keuangan

Dr. Hj Aslamiah, M.Pd., Ph.d

Dosen Pengampuh

Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah Amd. Hyp, ST, M.Kes.

Dekan Fakultas Teknik

Dr. Ing. Yulian Firmana Arifin, ST., MT

Rektor Universitas Lambung Mangkurat

Prof. Dr. H. Sutarto Hadi, M.Si., M.Sc

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat

dan hidayah-nya sehingga proposal penelitian yang berjudul “Pengujian Dan

Analisis Untuk Kerja Motor Bakar Diesel Menggunakan Bahan Bakar

Rubber Compound Oil (RCO)” dapat terselesaikan.

Penyususnan proposal penelitian ini diajukan untuk memenuhi tugas

Ujian Tengah Semester (UTS) Pada Fakultas Teknik Universitas Lambung

Mangkurat Program Studi Teknik Mesin Banjarbaru.

Penulis sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu hingga terselesaikan proposal ini. Penulis menyadari bahwa

proposal ini tidak serta merta hadir tanpa bantuan dan dukungan dari semua

pihak. Semoga segala sesuatu yang telah diberikan menjadi bermanfaat dan

bernilai ibadah dihadapan Allah SWT.

Penulis memahami sepenuhnya bahwa proposal ini tidak luput dari

kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat

diharapkan demi perbaikan di masa mendatang.

Akhir kata dengan segala keikhlasan hati mengucapkan terima kasih.

Semoga proposal ini dapat memberikan inspirasi bagi pembaca dan semoga

proposal penelitian ini bermanfaat dalam rangka mencerdaskan kehiupan

bangsa.

Oktober 2016

Penulis

Wahyu Arifin

DAFTAR ISI

UCAPAN TERIMA KASIH.................................................................... i

KATA PENGANTAR ............................................................................ ii

DAFTAR ISI ......................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. iv

DAFTAR TABEL .................................................................................. v

BAB I Pendahuluan ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ………………………………………………….. 1

1.2 Perumusan Masalah ……………………………………………. 2

1.3 Batasan Masalah ……………………………………………….. 3

1.4 Tujuan Penelitian ………………………………………………. 3

1.5 Manfaat Penelitian ……………………………………………… 4

BAB II Tinjauan Pustaka ................................................................... 5

2.1 Penelitan Terdahulu .............................................................. 5

2.2 Mesin Diesel ………………………….…………………………. 5

2.3 Siklus Ideal Mesin Diesel …………………..………………….. 8

2.4 Unjuk Kerja Mesin Diesel ………………..…………………….. 10

2.5 Pembakaran Pada Diesel Engine………………...…………… 15

2.6 Bahan Bakar Diesel …………………………………..………… 17

2.7 Rubber Compound Oil………………………………..………… 18

BAB III Metode Penelitian................................................................... 21

3.1 Objek Penelitian ……………............................................. 21

3.2 Alat dan Bahan Penelitian …………...................................... 21

3.3 Teknik Pengumpulan Data …………..................................... 22

3.4 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ………………………………. 25

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Nomor Halaman

Gambar 2.1 Mesin Diesel 2 Tak ....................…………………….... 6

Gambar 2.2 Mesin Diesel 4 Tak .................………………………… 7

Gambar 2.3 Siklus Ideal Mesin Diesel ……….…………......…….. 9

Gambar 2.4 Geometri Dasar Piston pada Internal Combustion Engin 10

Gambar 2.5 Hubungan torsi dan power terhadap putaran mesin ...... 12

Gambar 2.6 Hubungan volume langkah dengan brake spesifici fuel

consumption (bsfc) …..……………………………….…… 13

Gambar 2.7 Tekanan silinder terhadap sudut crankshaft pada Cl

Engine............................................................................ 17

Gambar 2.8 Rubber Compound Oil ...……….…………......…….... 19

DAFTAR TABEL

Nomor Halaman

2.1 Karakteristik Mutu Solar ………..…………......................................... 18

2.2 Spesifikasi RCO ............……………….….......................................... 20

3.1 Jadwal Tugas Akhir........……………….….......................................... 25

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kenaikan harga minyak mentah dunia memberi dampak yang

besar pada perekonomian nasional, terutama dengan adanya kenaikan

harga BBM, kenaikan harga BBM secara langsung berakibat pada naiknya

biaya transportasi, biaya produksi industri dan pembangkitan tenaga listrik.

Ketergantungan akan energi minyak bumi memberi dampak terbatasnya

suplai minyak mentah di bumi serta peningkatan harga bahan

bakarsehingga perlu mencari solusi untuk menggantikan minyak bumi

sebagai bahan bakar. Dari tahun 2000 hingga 2011 harga produk turunan

dari minyak bumi menjadi bahan bakar terus mengalami peningkatan serta

suplai minyak bumi dari tahun 2000 hingga 2011 mengalami penurunan

artinya ketersediaan minyak bumi tiap tahunnya semakin terbatas

(Pustadin ESDM).

Berbagai penelitian telah banyak dilakukan untuk menemukan

energi alternatif bahan bakar pengganti minyak bumi seperti biodiesel,

namun performa mesin diesel jika menggunakan biodiesel 100% tidak lebih

baik daripada menggunakan bahan bakar solar sehingga biodiesel perlu

dicampur untuk mendapatkan kinerja mesin yang optimal. Penelitian lain

perlu dikembangkan dengan mencari sumber alternatif lain pengganti

munyak bumi salah satunya adalah pemanfaatan ban bekas menjadi

bahan bakar pengganti solar salah satunya rubber compund oil (RCO)

untuk mendukung program pemerintah dalam bidang konservasi energi.

Penelitian lebih lanjut akan dilakukan untuk mengetahui kualitas

RCO jika digunakan pada mesin diesel yang diharapkan dapat memberikan

unjuk kerja yang lebih baik pada mesin diesel daripada menggunakan

solar. RCO terbuat dari bahan baku ban bekas yang berasal dari sumber

daya alam yang dapat diperbaharui. Dari bahan baku tersebut di Indonesia

punya prospek yang baik untuk pengolahan RCO tersebut. Oleh karena itu,

pengembangan RCO dirasa memiliki prospek yang baik.

Menurut (Abdul somad, 2010) bahwa hasil penelitian menunjukan

bahwa pengujian konsumsi bahan bakar menunjukan adanya pengaruh

penggunaan solar dan waste tire oil, Semakin banyak campuran waste tire

oil maka konsumsi bahan bakar semakin boros. Pada pengujian kepekatan

emisi gas buang menunjukkan dengan bertambahnya kandungan waste

tire oil maka hasil kepekatan emisi gas buang semakin jelek, hal ini

dikarenakan kandungan residu karbon pada waste tire oil tinggi.

Berdasarkan hal tersebut di atas maka judul yang di ambil dalam penelitian

ini adalah “Pengujian Dan Analisis Untuk Kerja Motor Bakar Diesel

Menggunakan Bahan Bakar Rubber Compound Oil (RCO)”

1.2. Perumusan Masalah

Perumusan masalah dari pengujian pengaruh RCO terhadap unjuk

kerja Mesin Diesel adalah sebagai berikut:

a. Bagaimana besar daya yang dihasilkan mesin diesel dengan

menggunakan RCO dibandingkan solar?

b. Bagaimana besar konsumsi spesifik bahan bakar yang dihasilkan

mesin diesel dengan menggunakan RCO dibandingkan solar?

c. Bagaimana besar persentase brake thermal efficiency yang dihasilkan

mesin diesel dengan menggunakan RCO dibandingkan solar?

d. Bagaimana kualitas RCO dibandingkan solar untuk digunakan sebagai

bahan bakar diesel?

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah dari pengujian pengaruh RCO terhadap unjuk

kerja mesin antara lain adalah sebagai berikut:

a. Bahan bakar yang digunakan dalam pengujian adalah RCO, dan solar.

b. Unjuk kerja mesin diesel yang dihitung adalah sebagai berikut:

1) Daya (Brake Power).

2) Konsumsi bahan bakar spesifik (Brake Specific Fuel Consumtion).

3) Efisiensi termal brake (Brake Thermal Efficiency).

c. Pada pengujian unjuk kerja motor bakar diesel, dilakukan dengan

variasi beban lampu 40 watt dari beban 1 lampu, 2 lampu, 3 lampu, 4

lampu, 5 lampu, 6 lampu, dan 7 lampu.

1.4. Tujuan Penilitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian unjuk kerja mesin

diesel menggunakan bahan bakar RCO dibandingkan dengan solar adalah

sebagai berikut:

a. Untuk mengetahui besar daya yang dihasilkan mesin diesel dengan

menggunakan RCO dibandingkan solar.

b. Untuk mengetahui besar konsumsi spesifik bahan bakar yang

dihasilkan mesin diesel dengan menggunakan RCO dibandingkan

solar.

c. Untuk mengetahui besar persentase brake thermal efficiency yang

dihasilkan mesin diesel dengan menggunakan RCO dibandingkan

solar.

d. Untuk mengetahui kualitas RCO dibandingkan solar untuk digunakan

sebagai bahan bakar diesel.

1.5. Manfaat Penilitian

Manfaat dari pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Bagi peneliti, dengan penelitian ini dapat mengetahui pengaruh

penggunaan bahan bakar RCO terhadap unjuk kerja mesin diesel.

b. Bagi Universitas, dengan penelitian ini dapat menjadi tolak ukur

tarhadap kemampuan mahasiswanya.

c. Bagi labotarium teknik mesin, dengan penelitian ini dapat menjadi arsip

labotarium kedepannya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Penelitian Terdahulu

Abdul somad, 2010, melakukan penelitian pengaruh variasi

campuran bahan bakar solar dan waste tire oil terhadap kepekataan emisi

gas buang pada mesin diesel, hasil penelitian menunjukan bahwa

pengujian konsumsi bahan bakar menunjukan adanya pengaruh

penggunaan solar dan waste tire oil, Semakin banyak campuran waste

tire oil maka konsumsi bahan bakar semakin boros. Pada pengujian

kepekatan emisi gas buang menunjukkan dengan bertambahnya

kandungan waste tire oil makan hasil kepekatan emisi gas buang

semakin jelek, hal ini dikarenakan kandungan residu karbon pada waste

tire oil tinggi.

Sri Gati Hutomo, joko winarno, 2015, melakukan penelitian studi

karakteristik dekomposisi termal temperatur tinggi ban bekas untuk

mendapatkan bahan bakar gas alternatif, Tujuan penelitian ini adalah

mengetahui proses pirolisis ban bekas adalah suhu tidak lebih tinggi untuk

menghasilkan bahan bakar gas alternatif, hasil penelitian menunjukan

bahwa Ban bekas memiliki potensi sebagai sumber energi dan sebagai

sumber karbon untuk berbagai keperluan.

2.2. Mesin Diesel

Mesin diesel pertama kali diperkenalkan oleh Rudolph Diesel,

seorang ilmuan Jerman pada tahun 1892. Karakteristik cara kerja dari

diesel engine adalah udara murni yang dikompresi oleh kerja piston

sehingga meningkatkan temperatur diatas temperatur penyalaan dari suatu

bahan bakar yang digunakan. Setelah udara terkompresi oleh kerja piston,

bahan bakar di suplai ke dalam ruang bakar agar pembakaran dapat terjadi

dengan peningkatan tekanan dan temperatur yang tidak signifikan untuk

menghasilkan kerja. Setelah suplai bahan bakar selesai, massa dari gas di

dalam piston berekspansi akibat kerja dari pembakaran. Setelah gas

terekspensi, tekanan menurun dan panas dibuang yang merupakan akhir

dari siklus (Mollenhauer Klaus dan Helmut T).

Menurut Haiter Lenin A, 2012, bahwa semakin meningkatnya daya

yang dihasilkan mesin diesel maka akan semakin meningkat pula konsumsi

bahan bakar (kg/jam) pada suatu mesin diesel dan rendahnya harga brake

thermal efficiency bisa disebabkan pembakaran tidak sempurna dan

kondisi dalam ruang bakar.

Adapun menurut Gaurav Dwivedi, 2013, menyatakan bsfc pada

mesin diesel tergantung kepada specific gravity bahan bakar, viskositas

dan nilai kalor bahan bakar tersebut. Jika specific gravity bahan bakar dan

nilai kalor bahan bakar rendah maka bahan bakar yang diperlukan lebih

banyak untuk menghasilkan energi yang sama. Rendahnya harga brake

thermal efficiency dapat disebabkan volatilitas yang rendah, viskositas dan

densitas bahan bakar yang tinggi sehingga pembakaran yang terjadi

lambat.

a. Mesin Diesel 2 Tak

Gambar 2.1 Mesin Diesel 2 Tak

(sumber: Williard W. Pulkrabek)

Gambar 2.1 menunjukkan proses kerja mesin diesel 2 tak.

Pada gambar 2.1 bagian (c) yaitu piston bergerak dari TDC (Top Dead

Center) menuju BDC (Bottom Dead Center), udara masuk ke dalam

silinder dan gas sisa pembakaran dibuang melalui exhaust valve.

Gambar 2.1 bagian (d) adalah piston bergerak dari BDC (Bottom

Dead Center) ke TDC (Top Dead Center) sehingga udara terkompresi

menaikan tekanan dan temperature sebelum di injeksikannya bahan

bakar. Gambar 2.1 bagian (e) adalah proses injeksi bahan bakar

sehingga bercampur dengan udara panas dan piston berada pada

TDC yang menimbulkan terjadinya pembakaran untuk menghasilkan

power. Gambar 2.1 bagian (a) dan (b) adalah proses exspansi dimana

gas hasil pembakaran dibuang melalui exhaust valve. (Williard W.

Pulkrabek)

b. Mesin Diesel 4 Tak

Gambar 2.2 Mesin Diesel 4 Tak

(sumber: Williard W. Pulkrabek)

Gambar 2.2 menunjukkan proses kerja mesin diesel 4 tak.

Pada gambar 2.2 bagian (a) merupakan langkah hisap (Intake Stroke),

piston bergerak dari TDC ke BDC, inlet valve terbuka dan hanya udara

yang masuk ke dalam silinder tanpa penambahan bahan bakar selama

pemasukan udara. Gambar 2.2 bagian (b) adalah langkah kompresi

(Compression Stroke) udara tanpa bahan bakar dimana piston

bergerak dari BDC ke TDC sehingga tekanan dan temperatur udara

meningkat. Gambar 2.2 bagian (c) meunjukkan piston bergerak dari

BDC ke TDC dan sebelum akhir langkah kompresi, bahan bakar di

injeksikan langsung ke dalam ruang bakar dimana bahan bakar

tersebut akan bercampur dengan udara panas menyebabkan

terjadinya self-ignite pada awal proses pembakaran, proses

pembakaran berlanjut hingga piston mencapai TDC pada tekanan

konstan dan bahan bakar selesai di injeksikan sehingga menghasilkan

tenaga (Power). Gambar 2.2 bagian (d) dan bagian (e) merupakan

langkah ekspansi atau tenaga (Power Stroke) sebagai akhir dari

proses pembakaran piston bergerak dari TDC ke BDC, tepat sebelum

piston mencapai BDC, exhaust valve terbuka sehingga menurunkan

volume, dan tekanan di dalam silinder menjadi 1 atm. Gambar 2.2

bagian (f) adalah langkah buang (Exhaust Stroke), piston bergerak dari

BDC menuju TDC untuk membuang gas sisa hasil pembakaran.

(Williard W. Pulkrabek)

2.3. Siklus Ideal Mesin Diesel

Pada motor bakar diesel (Compression Ignition Engine), udara

pada langkah hisap secara tersendiri masuk ke dalam silinder, bahan bakar

selanjutnya di injeksikan ke dalam silinder tepat sebelum proses

pembakaran terjadi atau pada akhir langkah kompresi untuk menghasilkan

power. Siklus kerja mesin diesel dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Siklus Ideal Mesin Diesel

(sumber: Williard W. Pulkrabek)

Gambar 2.3 merupakan siklus udara ideal yang terjadi pada mesin

diesel atau disebut siklus tekanan konstan (Constant Pressure Cycle) yang

terjadi dalam beberapa tahap yaitu sebagai berikut:

a. Proses 6 – 1 adalah pemasukan udara pada tekanan konstan, katup

masuk terbuka, katup keluar tertutup,

W6 – 1 = P0 (v1 – v6)

b. Proses 1 - 2 adalah langkah kompresi udara dalam keadaan

isentropik, katup masuk dan buang tertutup,

W1 – 2 = cv (T1 – T2)

c. Proses 2 – 3 adalah proses pembakaran menghasilkan panas,

tekanan isentropik, katup masuk dan buang tertutup,

W2 – 3 = P2 (v3 – v2)

d. Proses 3 – 4 adalah langkah tenaga atau ekspansi dalam keadaan

isentropik, katup masuk dan buang tertutup,

W3 – 4 = cv (T3 – T4)

e. Proses 4 – 5 adalah pembuangan panas (Exhaust Blowdown), volume

konstan, katup buang terbuka, katup masuk tertutup,

W4 – 5 = 0

f. Proses 5 – 6 adalah langkah buang, tekanan konstan, katup buang

terbuka, katup masuk tertutup,

W5 – 6 = P0 (v6 – v5)

2.4. Unjuk Kerja Mesin Diesel

Motor bakar diesel memiliki kompresi rasio 12 – 24 sedangkan

motor bahan bakar bensin memiliki kompresi rasio yang lebih rendah yaitu

8 – 12. Parameter unjuk kerja mesin diesel antara lain torsi dan daya,

konsumsi bahan bakar, effisiensi termal, effisiensi thermal brake.

Gambar 2.4 Geometri Dasar Piston pada Internal Combustion Engine

(sumber: John B. Heywood, 1988)

Pada gambar 2.4, Vd adalah volume langkah torak, Vc adalah

volume sisa silinder, Vt adalah volume total silinder, bore adalah diameter

silinder.

a. Daya dan Torsi

Daya yang dihasilkan mesin yang terhubung dengan pulley ke

generator untuk menyalakan beban lampu sehingga dapapt dihitung

dengan MEP dari mesin uji diesel yang sudah diketahui yaitu 576 kPa

(R175A Diesel Engine Operation Manual).

Hubungan MEP dengan daya dapat dirumuskan dalam

persamaan (2 – 1). (John B. Heywood). Torsi mesin diesel dapat

dihitung berdasarkan daya yang telah dihitung dalam persamaan (2 –

1) dengan menggunakan rumus hubungan daya terhadap putaran dan

torsi (2 – 2). (Williard W. Pulkrabek).

Power yang dikirimkan oleh mesin adalah dari torsi dan

kecepatan sudut yang dihasilkan mesin, power ini disebut sebagai

Power Brake yang dirumuskan, (John B. Heywood)

Pb=MEP .V d .N60.nR .103 .................................................... (2-

1)

T=Pb .60 .1000

2.π .n .................................................... (2-

2)

Dimana,

Pb (Power BrakeI) : daya mesin (W),

MEP : mean effective pressure mesin diesel

N : putaran mesin (revolution/menit),

Vd : displacement mesin diesel 0.353 L (R175A Diesel

Engine Operation manual),

NR : jumlah revolusi crankshaft

T : torsi mesin (Nm),

Gambar 2.5 Hubungan torsi dan power terhadap putaran mesin

(sumber: Williard W. Pulkrabek)

Pada gambar 2.5 terlihat saat puncak torsi tercapai atau yang

disebut dengan maximum brake torque, daya atau power meningkat

bersama dengan naiknya kecepatan putaran mesin. Hal ini disebabkan

karena gesekan yang terjadi berbanding lurus dengan naiknya torsi.

b. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Brake Specific Fuel Consumtion)

Konsumsi bahan bakar spesifik (bsfc) didefinisikan sebagai

laju aliran massa bahan bakar per satuan tenaga atau power, dan

sebagai parameter suatu mesin dalam menggunakan bahan bakar

secara effisien untuk menghasilkan kerja. Menurut Williard W.

Pulkrabek, konsumsi bahan bakar spesifik dirumuskan,

bsfc=ṁfPb

.................................................... (2-3)

bsfc : konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kWh),

rhf : laju aliran bahan bakar (kg/jam),

Pb : daya mesin (kW).

Menurut Jekson Turnip, besarnya laju aliran massa atau

konsumsi bahan bakar (rhf) dihitung dengan persamaan berikut,

rh f=sg f .V f .10−3

t f.3600 ................................................ (2-4)

Dimana,

sgf : specific gravity,

Vf : volume bahan bakar yang diuji (ml),

tf : waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji

(detik).

Gambar 2.6. hubungan volume langkah dengan brake specific fuel

consumtion (bsfc)

(sumber: Williard W. Pulkrabek)

Pada gambar 2.6 menunjukan penurunan harga bsfc.

Umumnya rata-rata konsumsi bahan bakar pada mesin besar lebih

kecil, alasannya adalah lebih sedikit panas yang hilang disebabkan

besar volume kompresi pada ruang bakar dan juga disebabkan

putaran rendah yang biasa dioperasikan oleh mesin-mesin kapasitas

besar.

c. Efisiensi Termal Brake (Brake Thermal Efficiency).

Brake Thermal Efficiency (BTE) merupakan kerja maksimum

yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Menurut Williard W.

Pulkrabek BTE dirumuskan,

ηt=Pb

rhf .QHV . ηc.3600 ................................................ (2-5)

Dimana,

ηt : thermal brake efficiency,

ηc : efisiensi pembakaran,

rh f : laju aliran bahan bakar (kg/jam),

QHV : besar kalori yang tersedia dalam bahan bakar (kJ/kg).

1kJ /kg=1J / g=0.4299Btu /lbm=0.23884 kcal / kg

1Btu /lbm=2.326 kJ /kg=0.55kcal /kg

1kcal /kg=4.1868 kJ /kg=1.8 Btu/ lbm

1Watt=1 J /s=1Nm /s

John B. Heywood menyatakan bahwa persentase besar

brakethermal efficiency mesin diesel antara 25% hingga 65%.

Effisiensi pembakaran merupakan persentase fraksi-fraksi

bahan bakar dalam ruang bakar yang terbakar. Effisiensi pembakaran

memiliki harga rata-rata antara 0,95 – 0,98 saat mesin bekerja. Jadi

asumsi untuk effisiensi pembakaran adalah 0,95. (William W.

Pulkrabek)

2.5. Pembakaran Pada Diesel Engine

Pembakaran merupakan reaksi-reaksi kimia yang terjadi antara

bahan bakar dengan udara panas untuk menghasilkan energi. Pembakaran

pada mesin diesel terjadi pada tekanan konstan, proses masuknya udara

ke dalam silinder disebabkan vakumnya ruang bakar sehingga tekanan

dalam ruang bakar lebih rendah dari tekanan atmosfer. Hanya udara yang

ada di dalam silinder selama langkah kompresi, pada akhir langkah

kompresi, bahan bakar di injeksikan ke dalam ruang bakar. Setelah di

injeksikan, bahan bakar tersebut melewati beberapa proses sebelum

terjadinya pembakaran, sebagai berikut (Williard W. Pulkrabek):

a. Atomization, merupakan proses perekahan bahan bakar menjadi

partikel bahan bakar kecil (small droplets) yang dikeluarkan oleh

injektor.

b. Vaporization, merupakan proses penguapan small droplets bahan

bakar. Hal ini terjadi sangat cepat karena temperatur udara panas

yang dihasilkan dari proses kompresi. Temperatur udara yang tinggi

diperlukan untuk proses penguapan ini sehingga rasio kompresi

minimum yang diperlukan adalah 12 : 1. Sekitar 90% bahan bakar

yang di injeksikan ke dalam silinder akan teruapkan dalam 0,001 detik

setelah injeksi dilakukan. Perpindahan panas terjadi antara udara

dengan bahan bakar yang di injeksikan hingga batas dimana bahan

bakar berada pada kondisi jenuh atau tidak ada penguapan lanjutan.

c. Mixing, uap bahan bakar setelah proses penguapan bercampur

dengan udara dan terbentuk campuran udara bahan bakar sehingga

self-ignite akan lebih mudah terjadi untuk menghasilkan pembakaran.

d. Self-Ignition, sekitar sudut 60 – 80 dari TDC setelah bahan bakar di

injeksikan, campuran udara bahan bakar mulai terbentuk percikan api

(self-ignite). Pembakaran aktual ini mendahului reaksi-reaksi lain yang

terjadi seperti terpecahnya molekul-molekul besar hidrokarbon menjadi

lebih kecil, dan beberapa oksidasi. Reaksi-reaksi ini disebabkan

temperatur udara yang tinggi sehingga melepaskan kalor ke

lingkungan silinder (eksotermis) dan menaikan temperatur ruang

bakar.

e. Combustion, pembakaran diawali dari percikan api (self-ignite) yang

terjadi pada banyak campuran bahan bakar dalam ruang bakar. Ketika

pembakaran terjadi, nyala api tersebar dari sekian banyak percikan api

(self-ignite) yang terjadi dan secara cepat membakar campuran udara

bahan bakar lain. Proses ini memberikan peningkatan temperatur dan

tekanan dalam ruang bakar seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.7,

ini tentunya berbeda dengan siklus pada keadaan ideal yang

menunjukan tekanan konstan selama proses pembakaran, selanjutnya

energi dari pembakaran ini akan dikonversikan menjadi energi mekanik

untuk menghasilkan putaran mesin dan torsi. Gambar 2.7 menunjukan

tekanan dalam silinder terhadap sudut crankshaft untuk compression

ignition engine. Titik A pada gambar 2.7 adalah titik dimana bahan

bakar di injeksikan, titik A ke B adalah ignition delay, dan titik C adalah

akhir dari bahan bakar di injeksikan. Ketika pembakaran mulai terjadi,

sejumlah bahan bakar yang ditambahkan menyebabkan peningkatan

tekanan secara cepat pada titik B.

Gambar 2.7 Tekanan silinder terhadap sudut crankshaft pada Cl Engine

(sumber: Williard W. Pulkrabek)

2.6. Bahan Bakar Diesel

Penggolongan bahan bakar mesin diesel berdasarkan jenis putaran

mesinnya, dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu sebagai berikut:

a. Automotive Diesel Oil, yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin

dengan kecepatan putaran mesin diatas 1000 rpm (revolution per

minute). Bahan bakar jenis ini yang biasa disebut sebagai bahan bakar

diesel yang biasanya digunakan untuk kendaraan bermotor.

b. Industrial Diesel Oil, yaitu bahan bakar yang digunakan untuk mesin-

mesin yang mempunyai putaran mesin kurang atau sama dengan

1000 rpm, biasanya digunakan untuk mesin-mesin industri. Bahan

bakar jenis ini disebut minyak diesel. (Turnip Jekson, 2009).

Bahan bakar diesel yang sering digunakan di indonesia adalah

solar yang di produksi oleh PT. PERTAMINA dengan karakteristik seperti

yang terlihat pada table 2.1.

Tabel 2.1 Karakteristik Mutu Solar

No KARAKTERISTIKBATASAN METODE

MIN MAKS ASTM

1 Bilangan Cetana D 613-95

Angka Setana atau 48 - D 4737-96a

Indeks Setana 45 - D1298/D405

2 Berat Jenis pada 150C 815 870 2-96

3 Viscositas (pada suhu 400C) 2.0 5.0 D 445-97

4 Kandungan sulfur - 0.35 D 2622-98

6 Titik nyala 60 - D 93-99c

7 Titik tuang - 18 D 97

8 Residu karbon - 0.1 D 4530-93

9 Kandungan air - 500 D 1744-92

10 Nilai kalor (kcal/kg) 10557 10667 D 4815

12 Kandungan abu - 0.01 D 482-95

13 Bilangan asam kuat - 0.5 D 664

14 Specific gravity - 0.87 ASTM D287

Sumber: PT. PERTAMINA

2.7. Rubber Compound Oil (RCO)

Rubber Compound Oil (RCO) adalah Bio Rubber Fuel yang

merupakan jenis dari minyak bakar. Biasa disebut minyak RCO. Ini adalah

bahan bakar minyak pengganti solar yang berasal dari karet dan ban bekas

yang di suling dan bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar mesin

boiler dan burner untuk menggantikan solar atau minyak tanah. Untuk

menggunakan minyak bakar RCO atau rubber compund oil (RCO) ini, tidak

perlu merubah instalasi yang sudah ada seperti ukuran nozel atau control

burner. Bio Rubber Fuel memiliki warna hitam yang pekat, berbau agak

tajam, mudah terbakar dan kandungan kalorinya diatas solar, sehingga

tidak perlu dipanaskan terlebih dahulu (pre-heating). Berat jenis Bio

Rubber Fuel ini berkisar antara 0,90-0,93gr/liter. Jenis minyak bakar ini

memiliki viskositas yang berada sedikit diatas solar namun memiliki

kandungan kalori 11.000 kkal dan memiliki tingkat pelumasan yang jauh

lebih baik daripada solar. Hal ini bisa membuat efisiensi boiler menjadi

meningkat.

Gambar 2.8 Rubber Compound Oil (RCO)

(Sumber: httprenergyindo.comproduct)

Bio Rubber Fuel berguna sebagai bahan bakar alternatif untuk

mesin boiler atau burner yang sebelumnya menggunakan solar, minyak

tanah atau bahkan batu bara saat pengapian awal. Minyak bakar alternatif

ini juga dapat digunakan untuk kompor api masak atau tungku api

semawar, akan tetapi saat ini belum dapat direkomendasikan karena jenis

minyak bakar ini agak berbau karet saat terbakar sehingga dikhawatirkan

mengkontaminasi makanan yang dimasak.

Bio Rubber Fuel adalah minyak bakar RCO yang berbahan dasar

karet, sehingga Bio Rubber Fuel tidak mengandung mineral yang akan

menyebabkan terjadinya korosi pada mesin. Begitu juga dengan pengapian

mesin pada saat mesin dinyalakan, tidak akan menyisakan endapan (sisa

pembakaran setelah mesin beroperasi).

Tabel 2.2. Spesifikasi RCO

PARAMETERS UNIT RESULTS METODS

Specific Gravity at 60/60 F

- 0.9394 ASTM D.4052-02-(2003)

Viscosity Redwood @ 100 F

- 50.34 Calculated from ASTM D 445-03- (2003)

Caloric Value BTU/lb 18,490 ASTM D. 240-02

Pour Point F -5 ASTM D. 97-96a-(2003)

Sulfur Content % wt 0.840 ASTM D>4294-02-(2003)

Water Content % vol 0.10 ASTM D.93-99-(2003)

Sediment % wt Below 0.01 ASTM D.473-02-(2003)

Ash content (on 11 1114 g)

% wt 0.02 ASTM D.482-02-(2003)

Neutralization Value Strong

Acid Number

mgKOH/g Nil ASTM D.974-02-(2003)

Flash Point PMCC F 148 ASTM D.93-02a-(2003)

Conradson Carbon Residue

% wt 0.59 ASTM D.189-01-(2003)

Color ASTM - D 8.0 ASTM D.1500-02-(2003)

Sumber: CV. Omo Jaya

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Objek Penelitian

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar dari

limbah karet ban bekas yaitu rubber compound oil (RCO) dan Objek dalam

penelitian ini adalah Mesin diesel Jiang Fa dengan spesifikasi sebagai

berikut :

Tipe : R175A Diesel Engine

Putaran max : 4 stroke, 2600 rpm

MEP : 576 kPa (Manual book)

Displacement : 0.353 L

3.2. Bahan dan Alat Penelitian

Alat dan bahan yang dipakai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Alat :

1) Mesin diesel Jiang Fa

2) Generator

Tipe : ST-3

Tegangan : 220 Volt, 1 Phase

Arus : 13 A

Putaran : 1500 rpm

Power factor : 1,00

Daya : 3000 Watt

3) Rangkaian bola lampu yang digunakan sebanyak 7 buah dengan

daya masing-masing lampu adalah 40 Watt dan tegangan 220 Volt

yang digunakan sebagai beban yang digunakan.

4) Peralatan ukur yang digunakan: clam ampere untuk mengukur

besar arus listrik pada setiap beban, gelas ukur/jarum suntik besar

60 cc sebagai tanki bahan bakar agar mempermudah mengukur

konsumsi bahan bakar yang digunakan, stop-watch untuk

mengukur waktu konsumsi bahan bakar dan tachometer untuk

mengetahui besar putaran/rpm mesin pada setiap beban.

5) Peralatan pendukung: selang diameter 5 mm sebagai saluran

distribusi bahan bakar ke dalam ruang bakar, kunci pas, tang dan

obeng sebagai alat untuk mengencangkan baut yang kendor pada

mesin.

b. Bahan :

1) Rubber Compound Oil (RCO)

2) solar

3.3. Teknik Pengambilan Data

Teknik pengambilan data yang dilakukan dalam pengujian

performa motor bakar diesel dengan menggunakan bahan bakar rubber

compound oil (RCO) adalah sebagai berikut:

a. Pemeriksaan awal

1) Pemeriksaan bahan bakar di dalam gelas ukur, tambahkan bahan

bakar bilamana diperlukan.

2) Periksa alat-alat ukur, yaitu voltmeter, amperemeter, laporkan ke

petugas bilamana terjadi kerusakan.

3) Periksa lampu-lampu beban.

b. Prosedur pengambilan data

1) Hubungkan selang dari gelas ukur ke aliran masuk silinder mesin.

2) Isi gelas ukur dengan solar.

3) Matikan semua saklar lampu beban.

4) Hidupkan mesin diesel.

5) Tunggu beberapa saat (kira-kira 5 menit), agar mesin panas.

6) Setting voltase mesin di 220 V.

7) Hidupkan beban 1 lampu.

8) Catat besar tegangan pada voltmeter indikator.

9) Catat kuat arus yang mengalir yang pada tertera pada clamp

ampere.

10) Ukur dan catat rpm pada beban 1 lampu.

11) Tunggu hingga bahan bakar di dalam gelas ukur turun sampai 5

ml.

12) Matikan stopwatch, catat penunjukan waktu di stopwatch pada

beban 1 lampu.

13) Ulangi langkah 6 s/d 11 sebanyak 3 kali.

14) Ulangi langkah 6 s/d 11 dengan beban berbeda hingga 7 beban

tercapai.

15) Bila telah selesai, matikan mesin dan kosongkan gelas ukur.

16) Catat data percobaan.

Diagram Alir

Mulai

3.4. Jadwal Pelaksanaan Penelitian

Studi Literatur

Persiapan alat dan bahan pengujian

Variasi beban :1 lampu2 lampu3 lampu4 lampu5 lampu6 lampu7 lampu8 lampu9 lampu

Pengujian :

1. Mencatat waktu yang

diperlukan untuk

menghabiskan 5 ml bahan

bakar

2. Mencatat arus dan voltase

3. Mencatat besar rpm pada

tachometer

Volume uji bahan bakar adalah 5 ml

Data Hasil Pengujian

Analisa Data dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Penelitian tentang unjuk kerja mesin diesel menggunakan rubber

compound oil (RCO) dilaksanakan di laboratorium Teknik Mesin

Universitas Lambung Mangkurat pada tanggal 23 September – 21 Oktober

2016.

Tabel 3.1 Jadwal Tugas Akhir

RENCANA KEGIATANBULAN

SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER DESEMBER JANUARI FEBRUARI

STUDI LITERATUR

PENGUMPULAN DATA

PENGOLAHAN DATA

MENYUSUN LAPORAN

SEMINAR PROPOSAL

SEMINAR HASIL

SIDANG AKHIR

DAFTAR PUSTAKA

Abdul Somad, 2010, Pengaruh variasi campuran bahan bakar solar dan waste

tire oil terhadap kepekataan emisi gas buang pada mesin diesel,

Fakultas Teknik Universitas Negri Semarang.

Arismunandar, Tsuda Koichi, 2002, Motor Diesel Putaran Tinggi, Jakarta:

Pradnya Paramita.

Damayanthi, R., Martini, R, 2007, Proses Pembuatan Bahan Bakar Cair dengan

Memanfaatkan Limbah Ban Bekas Menggunakan Katalis Zeolit Y dan

ZSM-5. Universitas Diponegoro,Semarang.

Faleh, Dwi A. (2009). Proses Pirolisis Katalisis Dari Ban Bekas Menjadi

Bahan Bakar Cair. Semarang.

Gaurav Dwivedi, 2013, Performance Evaluation if Diesel Engine Using Biodiesel

from Pongamia Oil, India, Internasional Journal Of Renewable Energy

Research.

Haiter Lenin A, 2012, Performance, emission and combustion evaluation of

diesel engine using Methyl Esters of Mahua oil, India, Internasional

Journal Of Environmental Sciences.

Heywood B. John, 1988, Internal Combustion Engine Fundamentals, New York,

Mc.Graw Hill Inc.

Karyanto, E. 2000. Panduan Reparasi Mesin Diesel. Jakarta: Pedoman Ilmu

Jaya.

Kuswanta, Daru. 1995. Pengaruh Tekanan Pengabutan Dan Injection Timing

Terhadap Kepekatan Asap Gas Buang Dan Konsumsi Bahan Bakar

Motor Diesel. Skripsi-Teknik Mesin Unnes.

Mollenhauer Klaus, Helmut T, 2010, Handbook Od Diesel Engine, New York.

Springer.

Mustofa, D. Dan Noor, AM., 2003, Pembuatan dan Karakterisasi Karbon Aktif

Dari Ban Bekas Dan Penggunaannya Untuk Penyerapan Ion-Ion Logam

Dalam Larutan, Jurnal Kimia Andalas, 9(2) 11 – 15. Universitas Andalas,

Padang.

Oguntola J Alamu, 2009, Power and Torque Characteristics of Diesel Engine

Fuelled by palm kernel Oil Biodiesel, Nigeria, Leonardo Journal of

Sciences.

PT. Pertamina (Persero), 2007, Material Safety Data Sheet, Direktorat

Pemasaran dan Niaga.

Pulkrabek W. Willard, Enginnering Fundamentals of the Internal Combustion

Engine, New Jersey, University of Wisconsin.

Purnomo. 2003. Motor Bakar. Yogyakarta. Jurusan teknik mesin UGM

R175A, Diesel Engine Operation Manual, China.

Sekretariat BPPT Press, 2012, Perencanaan Effisiensi Dan Elastisitas Energi

2012, Tanggerang Selatan, Penerbit BPPT.

Sri Gati Hutomo, joko winarno, 2015, studi karakteristik dekomposisi termal

temperatur tinggi ban bekas untuk mendapatkan bahan bakar gas

alternatif, Fakultas Teknik Universitas Janabadra.

Stone Richard dan Jeffery K, Ball, 2004, Automotive Engineering Fundamentals.

USA, SAE Internasional.

Surdia, T., dan S. Saito. 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradnya Paramita,

Jakarta.

Syahrial Ego, 2012, Handbook of Energy and Economic Statistic of Indonesia,

Pusat Data dan Informasi ESDM.

Turnip Jekson, 2009, Pengujian dan Analisa Unjuk Kerja Motor Bakar Diesel

Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 dan B-02, Universitas

Sumatera Utara.

Unit Conventer. 2014. (http://www.engineeringtoolbox.com/). Diakses 14 oktober

2016, 12:00.

United Soybean Board, Fuel Quality And Performance Guide, ASTM

Internasional.

Usep, 2012, Rubber Compound Oil (RCO). CV Omo Jaya.