Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/5/2010
1
Tugas Akhir (TM 091486)
Konversi Energi
PENGARUH PENAMBAHAN
BIODIESEL MINYAK BIJI ALPUKAT
(PERSEA GRATISSIMA) (10 – 30%)
PADA SOLAR TERHADAP UNJUK KERJA
DIESEL GENERATOR SET
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2009/2010
Fuguh Afrian Imami
2106 100 135
Dosen Pembimbing
Prof. Dr. Ir. H. D. Sungkono, M. Eng. Sc
Biji alpukat (persea gratissima) merupakan limbah yang begitu banyak orang membuangnya
setelah memanfaatkan daging buah tersebut. Dimana kandungan minyak biji alpukat (persea gratissima)
berkisar antara 1—12%. Minyak biji alpukat (persea gratissima) dapat ditranseterifikasi menjadi biodiesel.
Dalam penelitian ini, ingin diketahui karakteristik unjuk kerja serta emisi gas buang mesin diesel
menggunakan bahan bakar campuran biodiesel minyak biji alpukat (persea gratissima) dengan minyak solar.
Penelitian ini menggunakan bahan bakar campuran biodiesel minyak biji alpukat (persea
gratissima) dan minyak solar dengan komposisi volume biodiesel minyak biji alpukat (persea gratissima) :
solar 10%:90% (B.10), 20%:80% (B.20), dan 30%:70% (B.30). Sebagai kelompok kontrol digunakan bahan
bakar minyak solar murni (B.0) dan 100% biodiesel minyak biji alpukat (persea gratissima) (B.100).
Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS
dengan menggunakan generator set diesel Shogun L40AE-S 199 cc dengan daya maksimum 3.1 kW/3600
rpm.
Dari hasil penelitian diperoleh nilai daya, torsi, dan BMEP B.10, B.20, B.30, dan B.100
mengalami penurunan prosentase yang sama, yaitu secara berturut-turut: 2,21%, 3,73%, 5,94%, dan 11,86%.
Pada BSFC mengalami kenaikan prosentase sebesar 4,58%, 8,94%, 15,24%, dan 34,81%. Nilai efisiensi
thermal mengalami penurunan prosentase sebesar 1,32%, 2,81%, 7,84%, dan 8,94%. Penurunan prosentase
air fuel ratio (A/F) sebesar 2,18%, 5,08%, 8,18%, dan 21,00%. Serta untuk kandungan jelaga mengalami
penurunan prosentase sebesar 5,11%, 9,09%, 15,35%, dan 51,55%.
Kata kunci: biodiesel minyak biji alpukat (Persea gratissima), unjuk kerja, kandungan jelaga (soot).
Oil Consumption (red) and Production (black).
Figures are in millions of barrels per day
(www.durangobill.com/Rollover.html)
Sumber : Buku Putih Indonesia 2005-2025,
Kementrian RISTEK
• Bagaimana pengaruh penambahan biodiesel
minyak biji alpukat pada solar dengan
variasi volume campuran terhadap propertis
bahan bakar tersebut.
• Bagaimana pengaruh penambahan biodiesel
minyak biji alpukat pada solar dengan
variasi volume campuran terhadap unjuk
kerja dan emisi gas buang mesin diesel.
8/5/2010
2
• Mengetahui pengaruh penambahan biodiesel
minyak biji alpukat pada solar terhadap properties
bahan bakar tersebut.
• Mengetahui perubahan unjuk kerja dari mesin
diesel yang dihubungkan dengan pengaruh
pencampuran antara biodiesel minyak biji alpukat
dan solar
• Mendapatkan komposisi campuran yang mampu
menghasilkan unjuk kerja terbaik pada mesin diesel
• Energi alternatif
CLEANER
GREENER
FRIENDLY
ENVIRONMENT
MANFAAT PENELITIAN
Biodiesel merupakan turunan dari minyak/lemak
tumbuhan atau hewan, yang direkomendasikan
untuk pengganti minyak diesel karena sifat
biodiesel yang renewable (dapat diperbarui),
sumber daya hayati dengan emisi yang ramah
lingkungan dan biodegradable (dapat teruraikan).
1. Cikal bakal biodiesel
2. Memiliki kandungan asam lemak yang tidak
jenuh yg relatif besar 78%
3. Non drying oil, shg tidak mengental dan
menjadi kering meskipun teroksidasi
4. Kandungan minyak 1% - 12%
5. Bila overproduction, solusi tepatnya dijadikan
biodiesel (karena jarang dimanfaatkan)
Proses transesterifikasi:
• Merupakan reaksi antara metanol (atau etanol) dgn minyak hewaniatau nabati
• Membutuhkan katalis (such as NaOH, KOH, or NaOCH3)
Sumber : Combustion and Emissions from Biodiesel Fuels
8/5/2010
3
• Mengurangi emisi gas buang
Meningkatkan daya pelumasan
Mengurangi efek rumah kaca
Tidak beracun
Mengurangi import minyak bumi
Renewable
Digunakan tanpa modifikasi
mesin
Mudah terurai
Menurut ASTM D6751 adalah:
• Kurang cocok untuk beroperasi di musim dingin atau pada daerah beriklim lebih dingin.
• Pada 100% biodiesel direkomendasikan untuk merubahsaringan (filter) standar bahan bakar.
1. Penelitian Roberto G. Pereira dkk, 2006
Penelitian unjuk kerja engine berupa emisi gas buang dilakukan menggunakanvariasi campuran soybean Biodiesel (B0, B20, B50, B75, B100) pada Diesel StationeryEngine (GenSet). Kandungan CO2 mengalami peningkatan dengan bertambahnyacampuran bahan bakar yang mengindikasikan pembakaran yang terjadi semakinmendekati sempurna. Sedangkan kandungan CO, SO2, CxHy, NO, dan NOx cenderungmengalami penurunan seiring dengan bertambahnnya campuran biodiesel.
2. Penelitian B.K. Barnwal, M.P. Sharma, 2004
Penelitian ini menitik beratkan pada properties berbagai macam trigliseridbiodiesel (vegetable oil biodiesel). Dari hasil pengujian properties, terlihatbahwa sebagai biodiesel, kacang tanah memiliki Nilai Kalor Bawah (Lower Heating Value) yang besar dibanding dengan biodiesel lain.
8/5/2010
4
3. Penelitian Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian (BBP Mektan)
Serpong, 2003
Perbandingan campuran solar dan minyak sawit 90% : 10%, 80% : 20%, 70% : 30%
dan seterusnya. Mesin diesel yang digunakan adalah Yanmar TF 5,5 L.
◦ Pengujian lab.
70% : 30% (efisiensi daya paling tinggi 97,64% )dan sfc rendah 293,53 g/kW-jam
dibandingkan yang lain. Torsi maksimum pada campuran 30% dan 20%. Dari hasil
yang didapat terbaik adalah 30%.
◦ Pengujian lapangan.
dilakukan uji pada lahan sawah dengan traktor tangan yang menggunakan tipe mesin
sama dengan pengujian lab. Hasilnya, pada lahan sawah efisiensi kerja lapang solar
murni 84,05%, sedangkan biodiesel 30% adalah 83,95%. Untuk lahan kering, efisiensi
kerja lapang solar murni 83,77% dan biodiesel 30% adalah 83,38%.
Keterangan :
1. Tabung bahan bakar.
2. Filter bahan bakar.
3. Kran.
4. Engine.
5. Generator.
6. Voltmeter.
7. Amperemeter.
8. Saklar.
9. Lampu.
10. Multipoint pyrometer.
11. Termometer.
12. Exhaust gas analyzer.
13. Manometer.
14. Orifice
15. Gelas ukur.
Generator set Shogun LA40AE-S
Amperemeter
Voltmeter
Bola lampu pijar
Tabung ukur konsumsi bb (pipet volum)
Stop Watch
Exhaust Gas Analyzer
Thermometer Set
Orifice
start
Pengaruh Penambahan Biodiesel Minyak Biji Alpukat
(Persea Gratissima) 10-30% Pada Solar Terhadap Unjuk
Kerja Diesel generator Set
Persiapan peralatan dan bahan baku
Pelaksanaan penelitian
Pembuatan bahan bakar
Pengujian properties
bahan bakar
Sesuai SNI?
Kelompok Uji:
-10% Biodiesel:90%Solar
-20% Biodiesel:80%Solar
-30%Biodiesel:70%SolarData Properties
Pengujian Performace
Data Uji Performance
Kelompok Kontrol
Studi literatur:
- text book
- internet
- tugas akhir
Data Spesifikasi standart: biodiesel
dan solar
Perhitungan data
Komparasi dan analisa data
Kesimpulan
end
Kelompok kontrol 2
(100% Biodiesel)
Kelompok Kontrol1
Pengujian PerformaceData Properties
Pengujian Performace
Data Uji Performance
Kelompok Uji
Perhitungan data
No
Yes
HASIL DAN ANALISA
Properties Bahan Bakar Campuran Solar dan Biodiesel Minyak Biji Alpukat
No Properties Satuan
ASTM Test
Methods B.0 B.10 B.20 B.30 B.100
1 Specific gravity at 15/15 oC D-1288 0.8460 0.8470 0.8473 0.8489 0.8631
2 Density at 15 oC kg/L D-1298 0.84560 0.84660 0.84686 0.84854 0.86256
3 ApI gravity 15/15 oC D-1300 35.7500 35.5560 35.5066 35.1720 32.4636
4 Calculated Cetane Index
50.5381
3
51.5347
6
53.0018
2
53.6931
6
53.7336
6
5 kinematic Viscosity at 40 oC cSt D-445 3.389 3.397 3.431 3.450 3.594
6 Pour point C D-97 -8 -7 -6 -5 5
7 Flash point C D-93 58 126 132 140 204
8 Sulpur contents % WT D-4294 0.36897 0.34629 0.30641 0.27107 0.15175
9 Destilation D-86
Initial Boiling Point C 165 104 105 107 300
50% Recovery C 276 283 292 300 340
10 Lower Heating Value (LHV) cal/g D-240/D-241
10387.7
0
10066.2
2 9812.55 9793.33 8488.87
8/5/2010
5
• Densitas dan SGMasih terdapat glyserol dan fatty accid yang membuat densitas dan SG naik.
• Viscositas kinematikNilai viskositas yang cenderung lebih tinggi dari solar disebabkan beratmolekul dan panjang rangkaian struktur kimia triglicerid .
• Cetane IndexSemakin panjang rantai karbon fatty acid serta semakin jenuh (saturated) molekul penyusun, maka cetane number semakin tinggi.
• Nilai KalorNilai kalor biodiesel yang lebih rendah disebabkan komposisinya mengandung unsur oksigen sebesar 10-13% sehingga jumlah kandungan karbon menjadi lebih sedikit .
• Flash PointTinggi, bagus dlm penyimpanan & pengangkutan, volatiliti rendah.
• Pour Pointnaik, rentan terhadap suhu rendah
• Kandungan sulfurturun, nabati tidak mengandung sulfur (jika ada sangat kecil)
1. Grafik daya fungsi beban
2. Grafik torsi fungsi beban
3. Grafik BMEP fungsi beban
4. Grafik BSFC fungsi beban
5. Grafik efisiensi thermal fungsi beban
6. Grafik A/F fungsi beban
7. Grafik Temp. Ex fungsi beban
8. Grafik soot fungsi beban