siap seminar

Upload: pamungkas-guntur

Post on 10-Oct-2015

65 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

PROPOSAL SKRIPSI

PENGARUH ETANOL TERHADAP PERFORMA MESIN DAN KONSUMSI BAHAN BAKAR HONDA BEAT YANG MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR PREMIUMskripsidisajikan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Prodi Pendidikan Teknik Mesin

olehRizki Setiadi5201410057

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI SEMARANG2013KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS NEGERI SEMARANGFAKULTAS TEKNIK

PROPOSAL SKRIPSI NAMA : RIZKI SETIADI NIM : 5201410057 JURUSAN: TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI: PENDIDIKAN TEKNIK MESIN, S1

A. JUDULPENGARUH ETANOL TERHADAP PERFORMA MESIN DAN KONSUMSI BAHAN BAKAR HONDA BEAT YANG MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR PREMIUM

B. LATAR BELAKANG MASALAHKelangkaan bahan bakar minyak dan kenaikan harga bahan bakar minyak yang terjadi belakangan ini memberikan pengaruh yang cukup besar di berbagai sektor kehidupan. Sektor yang cepat terkena adalah sektor transportasi.Premiumadalahbahan bakar minyakjenis distilat berwarna kekuningan yang jernih. Premium merupakan Bahan Bakar Minyak untukkendaraan bermotoryang paling populer diIndonesia. Pada umumnya, Premium digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesinbensin, seperti:mobil,sepeda motor, motor tempel, dan lain-lain. Penggunaan sepeda motor semakin tahun semakin meningkat. Menurut Badan Pusat Statistik online(2013) dari data yang dikaji pada tahun 2009 penggunaan kendaraan bermotor sebanyak 52,767,093, tahun 2010 sebanyak 61,078,188, dan tahun 2011 sebanyak 68,839,341. Perkembangan pengguna sepeda motor semakin meningkat setiap tahunnya. Hal ini berdampak pada penggunaan bahan bakar premium yang tidak dapat terbarukan semakin meningkat pula.Salah satu alternatif untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar premium yaitu dengan mencampurkan etanol dengan konsentrasi tertentu. Etanol dikenal sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan karena bersih dari emisi bahan pencemar.Etanol adalah alkohol gandum, atau formula tanaman massa yang berasal dari gula alami yang ditemukan dalam massa bio, atau tumbuh-tumbuhan seperti jagung, gandum, barley, kentang dan tebu.Hal ini kemudian diproses untuk membuat bentuk terbarukan aditif bahan bakar atau bahan bakar yang baik biaya yang efektif dan baik untuk planet ini.Banyak mobil yang dapat dijalankan pada campuran Etanol dan bensin.Meskipun pada saat ini, hanya campuran perbandingan 10% Etanol, untuk bahan bakar fosil 90%.Salah satu fungsi alkohol adalah sebagai octane booster, artinya akohol mampu menaikkan nilai oktan dengan dampak positif terhadap efisiensi bahan bakar dan menyelamatkan mesin. Fungsi lain ialah oxygenating agent, yakni mengandung oksigen sehingga menyempurnakan pembakaran bahan bakar dengan efek positif meminimalkan pencemaran udara. Bahkan, alkohol berfungsi sebagai fuel extender, yaitu menghemat bahan bakar fosil. Prihandana (2008: 25) menyatakan Presiden Susilo Bambang Yudhoyono dalam pidato tanggal 27 September 2005 mengingatkan bahwa cadangan minyak bumi Indonesia hanya cukup untuk 18 tahun mendatang.Honda Beatmerupakanskuterotomatis yang produksi oleh Astra Honda Motordi Indonesia. Skuter yang diluncurkan pada tahun 2008 ini dimaksudkan untuk mengantisipasi makin populernya skuter otomatis di pasar sepeda motor Indonesia.Berdasarkan latar belakang tersebut maka diadakan penelitian dengan judul Pengaruh Etanol terhadap Performa Mesin dan Konsumsi Bahan Bakar Honda Beat yang Menggunakan Bahan Bakar Premium.C. RUMUSAN MASALAHBerdasarkan latar belakang diatas maka permasalahan yang akan dibahas dalam skripsi ini adalah :1. Bagaimana pengaruh etanol terhadap performa mesin Honda Beat yang menggunakan bahan bakar premium?2. Bagaimana pengaruh etanol terhadap konsumsi bahan bakar Honda Beat yang Menggunakan Bahan bakar Premium?3. Pada komposisi berapakah dapat menghasilkan performa mesin terbaik pada sepeda motor Honda Beat?D. TUJUANTujuan dari penelitian ini adalah:1. Mengetahui pengaruh etanol terhadap Performa Mesin Honda Beat yang menggunakan bahan bakar premium2. Mengetahui pengaruh etanol terhadap konsumsi bahan bakar Honda Beat yang menggunakan bahan bakar premium3. Mendapatkan komposisi campuran untuk mendapatkan performa mesin terbaikE. MANFAATManfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah :1. Memberikan pengetahuan tentang pengaruh etanol terhadap performa mesin Honda Beat yang Menggunakan Bahan bakar Premium2. Memberikan pengetahuan tentang Pengaruh Etanol terhadap konsumsi bahan bakar 3. Memberikan wawasan secara luas kepada peneliti dan pemerhati maupun kalangan industri otomotif tentang alternatif bahan bakar premium dengan etanol4. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan penelitian lebih lanjut.F. PENEGASAN ISTILAH1. Etanol Etanol, disebut jugaetil alkohol,alkohol murni,alkohol absolut, ataualkoholsaja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Etanol yang akan digunakan untuk campuran premium dalam penelitian adalah FGE (Fuel Grade Etanol).2. PerformaPerforma merupakan daya, torsi pada mesin Honda Beat yang akan diteliti pada sepeda motor Honda Beat.3. Konsumsi Bahan BakarKonsumsi bahan bakar adalah banyaknya jumlah bahan bakar yang digunakan dalam satuan ml/menit4. Honda Beat Honda Beat merupakan sepeda motor yang diproduksi Astra Honda Motor. Honda Beat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tahun 2011 dengan kapasitas 108 cc.G. BATASAN MASALAHDalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:1. Mesin yang digunakan adalah Honda Beat 108 cc satu slinder. 2. Pengujian dilakukan dengan beban tetap.3. Bahan bakar yang digunakan premium murni (E0) atau tanpa campuran, E10 (campuran premium 90 % dan etanol 10 %), E20 (campuran premium 80 % dan etanol 20 %), E30 (campuran premium 70 % dan etanol 30 %), E40 (campuran premium 60 % dan etanol 40 %), E50 (campuran premium 50 % dan etanol 50 %).4. Pengujian daya dan torsi dilakukan dengan mesin dynamometer.5. Pengujian konsumsi bahan bakar dilakukan dengan menggunakan buret ukur dan stopwatch.6. Pengujian dilakukan saat putaran mesin 3000 rpm sampai 8000 rpm, dengan range 500 rpm

H. LANDASAN TEORI DAN HIPOTESAA. LANDASAN TEORI1. Pengertian Bahan BakarBahan bakar merupakan bahan bahan yang digunakan dalam proses pembakaran. Tanpa adanya bahan bakar tersebut pembakaran tidak akan mungkin dapat berlangsung. Banyak jenis bahan bakar yang dapat kenal dalam kehidupan sehari hari. Berdasar asalnya bahan bakar dapat dibagi menjadi tiga golongan, yaitu (1) Bahan bakar nabati, (2) bahan bakar mineral, (3) bahan bakar fosil. Apabila dilihat dari bentuknya, maka bahan bakar dibagi menjadi tiga bentuk, yaitu (1) bahan bakar padat, (2) bahan bakar cair dan (3) bahan bakar gas.Namun demikian hingga saat ini bahan bakar yang paling sering dipakai adalah bahan bakar mineral cair. Hal ini dilakukan karena banyaknya keuntungan keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan bahan bakar dengan jenis mineral salah satunya adalah sifat zat cair yang menyesuaikan tempat atau wadahnya. Karakteristik dan nilai pembakaran yang dimiliki oleh setiap bahan bakar berbeda beda. Karakteristik inilah yang menentukan sifat sifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang menguntungkan dapat disempurnakan dengan jalan menambah bahan bahan kimia kedalam bahan bakar tersebut, dengan harapan akan mempengaruhi daya anti knocking atau daya letup dari bahan bakar, dan dalam hal ini menunjuk apa yang dinamakan dengan bilangan oktan (octane number). Proses pembakaran bahan bakar dalam motor bensin atau mesin pembakaran dalam sangat dipengaruhi oleh bilangan tersebut, sedangkan di motor Diesel sangat dipengaruhi oleh bilangan setana (cetane number).Tujuan dari pembakaran bahan bakar adalah untuk memperoleh energi yang disebut energi panas (heat energy). Hasil pembakaran bahan bakar berupa energi panas dapat dibentuk menjadi energi lain, misalnya: energi mekanis, energi penerangan dan sebagainya. Oleh karena itu, setiap hasil pembakaran bahan bakar akan didapatkan suatu bentuk energi yang lain yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan. Sisa sisa gas hasil pembakaran dalam bahan bakar harus diperhatikan. Oleh karena sisa gas dari pembakaran yang kurang sempurna akan dapat berpengaruh negatif dan membahayakan lingkungan. Sisa pembakaran ini mengandung gas gas beracun dan membahayakan seperti NOx CO dan HC, terutama ditimbulkan oleh pembakaran pada motor bensin. Sedangkan hasil pembakaran yang ditimbulkan oleh motor Diesel akan dapat menimbulkan gas asap yang berwarna hitam gelap yang akan mengotori lingkungan.2. Mesin Bensin Ada beberapa hal yang mempengaruhi unjuk kerja mesin bensin, antara lain besarnya perbandingan kompresi, tingkat homogenitas campuran bahan bakar dengan udara, angka oktan bensin sebagai bahan bakar, tekanan udara masuk ruang bakar. Semakin besar perbandingan udara mesin akan semakin efisien, akan tetapi semakin besar perbandingan kompresi akan menimbulkan knocking pada mesin yang berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan bisa menimbulkan kerusakan serius pada komponen mesin. Untuk mengatasi hal ini maka harus dipergunakan bahan bakar yang memiliki angka oktan tinggi. Angka oktan pada bahan bakar mesin Otto menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum waktunya (self ignition) yang menimbulkan knocking tadi. Untuk memperbaiki kualitas campuran bahan bakar dengan udara maka aliran udara dibuat turbulen, sehingga diharapkan tingkat homogenitas campuran akan lebih baik (Sri Utami Handayani: 99).3. Prinsip Kerja Mesin 4 LangkahPrinsip kerja mesin bensin adalah sebagai berikut:a. Langkah hisapDalam langkah ini, campuran udara dan bensin dihisap ke dalam silinder. Katup hisap terbuka sedangkan katup buang tertututp. Waktu torak bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran udara dan bensin ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar (atsmospheric pressure).b. Langkah KompresiDalam langkah ini, campuran udara dan bensin dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak mulai naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya menjadi naik, sehingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali, ketika torak mencapai TMA.c. Langkah UsahaDalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga unutk menggerakkan kendaraan. Sesaat sebelum torak mencapai TMA pada saat langkah kompresi, busi memberi loncatan api pada campuran yang telah dikomporesikan. Dengan terjadinya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin (engine power).

d. Langkah buangDalam langkah ini, gas yang terbakar dibuang dari dalam silinder. Katup buang terbuka, torak bergerak dari TMB ke TMA,mendorong gas bekas keluar silinder. Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus terdiri dari 4 langkah, hisap, kompresi, usaha, buang yang merupakan dasar kerja daripada mesin 4 langkah (Toyota Astra Motor, 2003: 90).

Gambar 1. Prinsip kerja mesin 4 langkahSumber:shttp://wahonothesuperriorman.blogspot.com/2012/10/prinsip-kerja-motor-bakar-torak-2-dan-4.html

Gambar 2. diagram pV untuk model dari proses termodinamik pada sebuah mesin bensin.Gambar 2 adalah sebuah diagram pV untuk model dari proses termodinamik pada sebuah mesin bensin. Model ini disebut siklus otto (Otto cycle). Pada titik a campuran bensin-udara memasuki silinder. Campuran kemudian dikompresi secara adiabatik ke titik b lalu dinyalakan. Panas QH ditambahkan ke sistem oleh bensin yang terbakar sepanjang garis bc, dan langkah daya adalah ekspansi adiabatik c ke d. Gas didinginkan ke suhu udara luar sepanjang garis d; Selama proses ini, panas lQCl. Pada praktiknya, gas ini meninggalkan mesin sebagai buangan dan tidak memasuki mesin kembali. Tetapi karena setaranya jumlah bensin dan udara yang masuk, kita dapat meninjau proses sebagai siklus.4. Karakteristik Bahan Bakar Etanol Salah satu bahan bakar yang dapat digunakan untuk menggantikan bensin adalah etanol. Etanol yang sering juga disebut etil alkohol rumus kimianya adalah C2H5OH, bersifat cair pada temperatur kamar. Etanol dapat dibuat dari proses pemasakan, fermentasi dan distilasi beberapa jenis tanaman seperti tebu, jagung, singkong atau tanaman lain yang kandungan karbohidatnya tinggi. Bahkan dalam beberapa penelitian ternyata etanol juga dapat dibuat dari selulosa atau limbah hasil pertanian (biomassa). Sehingga etanol memiliki potensi cukup cerah sebagai pengganti bensin. Bebarapa karakteristik bahan bakar yang mempengaruhi kerja mesin bensin adalah:a) Bilangan Oktan Etanol memiliki angka oktan yang lebih tinggi daripada bensin yaitu research octane 108 dan motor octane 92. Angka oktan pada bahan bakar mesin Otto menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum waktunya. Jika campuran udara bahan bakar terbakar sebelum waktunya akan menimbulkan fenomena knocking yang berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan bisa menimbulkan kerusakan serius pada komponen mesin. b) Nilai Kalor Nilai kalor suatu bahan bakar menunjukkan seberapa besar energi yang terkandung didalamnya. Nilai kalor etanol sekitar 67% nilai kalor bensin, hal ini karena adanya oksigen dalam struktur etanol. Berarti untuk mendapatkan energi yang sama jumlah etanol yang diperlukan akan lebih besar. Adanya oksigen dalam etanol juga mengakibatkan campuran menjadi lebih miskin/lean jika dibandingkan dengan bensin, sehingga campuran harus dibuat lebih kaya untuk mendapatkan unjuk kerja yang diinginkan. c) VolatilityVolatility suatu bahan bakar menunjukkan kemampuannya untuk menguap. Sifat ini penting, kerena jika bahan bakar tidak cepat menguap maka bahan bakar akan sulit tercampur dengan udara pada saat terjadi pembakaran. Zat yang sulit menguap tidak dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin bensin meskipun memiliki nilai kalor yang besar. Namun demikian bahan bakar yang terlalu mudah menguap juga berbahaya karena mudah terbakar. d) Panas Laten Penguapan Etanol memiliki panas penguapan (heat of vaporization) yang tinggi. Ini berarti ketika menguap etanol akan memerlukan panas yang lebih besar, dimana panas ini akan diserap dari silinder sehingga dikhawatirkan temperaturnya puncak akan rendah. Padahal agar pembakaran terjadi secara efisien maka 100 temperatur mesin tidak boleh terlalu rendah. Pada kenyataannya karena pembakaran berlangsung sangat cepat panas tersebut tidak akan sempat terserap, sehingga dengan bahan bakar etanol penurunan temperatur hanya berkisar antara 20-40 F (Sri Utami Handayani, 100).5. Jumlah Panas yang dihasilkan Etanol Pada Mesin OttoMenyeimbangkan persamaan reaksi pembakaran C2H5OH yang merupakankomponen etanol.Mula-mula ditulis C2H5OH (rumus molekulnya sangat kompleks), diberi koefisien 1. Selanjutnya dibutuhkan 2 CO2 pada sebelah kanan anak panah agar karbon seimbang dan 3 H2O pada sebelah kanan agar hidrogen seimbang (3 H2O mengandung 6 atom H , karena setiap H2O mengandung 2 atom H). Dengan demikian diperoleh:C2H5OH + O2 2 CO2 + 3 H2O(1)Selanjutnya untuk dapat bekeria pada oksigen, di sebelah kanan panah ada 12 atom O (2 x 2 + 3 = 12). Di sebelah kiri panah ada satu pasangan O. Ini berarti kita harus mempunyai 3 pasang (molekul O2) agar diperoleh 12 atom O dan sama dengan jumlah atom O yang ada di sebelah kanan panah. Dengan demikian kita peroleh:C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O....(2)Menghitung pembakaran 1 mol C2H5OH.1 mol C2H5OH + 3 mol O2 2 mol CO2 + 3 mol H2O.....(3)Reaksi ini tidak selalu dimulai dari 1 mol C2H5OH, Jika dibakar 2 molekul etanol, maka:2 mol C2H5OH + 6 mol O2 4 mol CO2 + 6 mol H2O...(4)Sehingga dapat mereaksikan etanol sebanyak yang diinginkan, tetapi selalu dijumpai bahwa satu molekul C2H5OH membutuhkan tiga kali lebih banyak molekul O2 dan setiap satu molekul C2H5OH yang dipakai terbentuk 2 molekul CO2 dan 3 molekul H2O. Data ini diperoleh dari persamaan reaksi, sebab koefisien dalam suatu persamaan reaksi adalah suatu perbandingan dimana molekul satu zat bereaksi dengan molekul zat yang berbeda membentuk suatu zat lain.Banyaknya panas yang dibebaskan pada pembakaran 1 mol etanol (C2H5OH) jika diketahui:H pembentukan gas CO2 = -394 kJ/molH pembentukan H2O(l) = -286 kJ/molH Pembentukan C2H5OH(l) = -278 kJ/mol H pembentukan gas CO2 = Perubahan Entalpi pembentukan Carbon Dioksida adalah -394 kJ/molMaka Reaksi pembakaran : C2H5OH + 3 O2 2 CO2 + 3 H2OH = (jumlah H dari hasil reaksi) (jumlah H pereaksi)Untuk H hasil reaksi yaitu: 2 mol CO2 x = -788 kJ/mol3 mol H2O x = -858 kJ/molJumlah H dari hasil reaksi = - 1646 kJ/molUntuk H hasil pereaksi yaitu: 2 mol C2H5OH x = kJ/mol3 mol O2 x = kJ/molMaka H = (jumlah H dari hasil reaksi) (jumlah H pereaksi)..(5)= (-1646 kJ/mol) kJ/mol )= - 1368 kJ/molUntuk menghitung jumlah kilo Joule yang dilepaskan oleh 1 g C2H5OH harus diingat bahwa H yang telah kita hitung, energi yang dilepaskan oleh 1 mol C2H5OH ketika bereaksi sehingga:1 mol C2H5OH - 1368 kJ Rumus massa dari C2H5OH adalah 46,0 jadi :1 g C2H5OH x x Maka 1 g C2H5OH akan melepaskan kalor 29,7 kJ.6. Pembakaran dan Perbandingan Udara Bahan BakarBahan bakar yang digunakan pada Motor Pembakaran Dalam jenis Otto biasanya sejenis Hidro Karbon (HC). Dengan menganggap bahwa bahan bakar yang digunakan adalah Etanol maka reaksi pembakaran terjadi sebagai berikut :C2H5OH + 3(O2 + 3,76 N2 ) 2CO2 + 3H2O + (3,76 N2 ) + 1368 kJ ....(6)Perhitungan perbandingan antara perbandingan % vol N2 dengan % vol O2 pada udara bebas yaitu 79% / 21% mengasilkan 3,76 dengan menganggap gas lainnya seperti argon, CO2 dan lainnya sangat kecil. Reaksi pembakaran tersebut terjadi di dalam ruang bakar pada tekanan dan suhu yang tinggi. Motor Bakar Dalam yang baik mempunyai komposisi gas buang berupa CO2, H2O, N2 seperti reaksi diatas,namun adakalanya terjadi pembakaran yang kurang sempurna sehingga akan menghasilkan emisi gas berupa CO, HC, gas tersebut juga bersifat beracun. Agar dapat terjadi pembakaran yang sempurna diperlukan perbandingan yang tepat antara massa bahan-bakar / massa udara (Air Fuel Ratio).AFR = ....(7)Pembakaran etanol dengan oksigen AFRstoi = = 2,08 ..(8)Pembakaran etanol dengan udaraAFRstoi = 8,96 ..(9)7. Campuran Etanol dengan Bensin Pemakaian etanol murni secara langsung pada mesin bensin akan sulit karena diperlukan banyak modifikasi. Pada temperatur rendah etanol akan sulit terbakar, sehingga dengan etanol murni mesin akan sulit starting. Pencampuran etanol dengan bensin akan mempermudah starting pada temperatur rendah. Sifat etanol murni yang korosif dapat merusak komponen mesin seperti alumunium, karet , timah, plastik dan lain - lain. Mencampur etanol dengan bensin akan menghasilkan gasohol. Komposisi campuran dapat bervariasi. Selama ini pabrikan mobil Ford telah mengembangkan mobil berbahan bakar etanol mulai dari E20 sampai E85, E20 berarti 20% etanol dan 80% bensin. Keuntungan dari pencampuran ini adalah bahwa etanol cenderung akan menaikkan bilangan oktan dan mengurangi emisi CO2. Berdasarkan penelitian B2TP BPPT gasohol dengan porsi bioetanol hingga 20% bisa langsung digunakan pada mesin otomotif tanpa menimbulkan masalah teknis dan sangat ramah lingkungan. Kadar C dari hasil uji pada rpm 2500 untuk gasohol 20% tercatat 0.76% CO, sedangkan premium 3.66% dan pertamax 2.85. Satu hal yang harus diteliti lagi adalah pada kondisi tertentu bensin agak sulit bercampur dengan etanol karena molekul etanol yang bersifat polar akan sulit tercampur secara merata dengan bensin yang bersifat non polar terutama dalam kondisi cair. Dan etanol juga cenderung menyerap air yang juga bersifat polar (Sri Utami Handayani, 101). 8. Pengaruh Pemakaian Etanol Terhadap Unjuk Kerja Mesin Mesin yang berbahan bakar alkohol secara teoritis akan memiliki unjuk kerja yang lebih tinggi atau minimal sama dengan yang berbahan bakar bensin. Hal ini disebabkan karena etanol memiliki bilangan oktan yang lebih tinggi sehingga memungkinkan penggunaan rasio kompresi yang lebih tinggi pada mesin Otto. Korelasi antara efisiensi dengan rasio kompresi berimplikasi pada fakta bahwa mesin Otto berbahan bakar etanol (sebagian atau seluruhnya) memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar bensin (Yuksel dkk, 2004), (Al-Baghdadi, 2003). Untuk rasio campuran etanol :bensin mencapai 60:40 tercatat peningkatan efisiensi hingga 10% (Yuksel dkk, 2004). Tingkat keekonomisan suatu bahan bakar secara langsung tergantung dari seberapa kaya campuran udara bahan bakarnya dan hal ini tergantung dari seberapa besar ukuran main jet pada karburator . Etanol memerlukan campuran yang lebih kaya daripada bensin, tetapi karena bilangan oktannya yang lebih tinggi maka pembakaran etanol lebih efisien. Untuk mengetahui secara detail tingkat keekonomisan etanol jika dibandingkan dengan bensin tentunya diperlukan kajian dan penelitian yang lebih mendalam. Dari penelitian B2TP BPPT konsumsi bahan bakar dengan menggunakan gasohol 20% angkanya mencapai 23.25 gr/jam, sedangkan pada premium mencapai 23 gr/jam dan pertamax 20.57 gr/jam (Sri Utami Handayani, 101). Tabel 1. Tipikal Sifat-sifat gasoline dan etanolEtanol Gasoline (typical)

Mollar mass (g/mol)46.07102.5

C (%wt)52.286.5

H (%wt)13.113.5

O (%wt)34.70

Density (kg/m3)794735 - 760

Latent heat of vaporation (kJ/kg)854289

Distillation (oC)78.430-190

Net heating value (kJ/kg)2680542690

Net heating value (kJ/I)2128532020

Stoechiometric ratio8.9514.4

RON11195

MON9285

9. Bahan Bakar Premium Bensin berasal dari kata benzana, lazim sebenarnya zat ini berasal dari gas tambang yang mempunyai sifat beracun dan merupakan persenyawaan dari hidrokarbon tak jenuh, artinya dapat bereaksi dengan mudah terhadap unsur unsur lain. Bentuk ikatan adalah rangkap, dan senyawa molekulnya disebut alkina. Bahan bakar jenis ini biasa disebut denga kata lain gasoline. Bensin pada dasarnya adalah persenyawaan jenuh hidro karbon, dan merupakan komposisi isooctane dengan normal heptana. Serta senyawa molekulnya tergolong dalam kelompok senyawa hidrokarbon alkana. Kualitas bensin dinyatakan dengan angka oktan atau octane number.Angka oktan adalah prosentase volume isooctane di dalam campuran antara isooctane dengan normal heptana yang menghasilkan intensitas knocking atau daya ketokan dalam proses pembakaran ledakan dari bahan bakar yang sama dengan bensin yang bersangkutan. Isooctane sangat tahan terhadap ketokan atau dentuman di beri angka oktan 100, heptane yang sangat sedikit tahan terhadap dentuman di beri bilangan 0. Pada motor percobaan, bermacam macam bensin dibandingkan dengan campuran isooctane dan normal heptana tersebut. Bilangan oktan untuk bensin adalah sama dengan banyaknya prosen isooctane dalam campuran itu. Semakin tinggi Octane Number bahan bakar menunjukan daya bakarnya semakin tinggi. Bensin yang ada dipasaran di kenal ada tiga kelompok: (1) Reguler grade, (2) Premium-grade (3) Third grade Gasoline. Adapun di Indonesia pertamina mengelompokkannya menjadi: bensin, premium, aviaton gas dan super 98 (Supraptono, 2004:14).Bahan bakar yang digunakan untuk proses pembakaran pada motor bakar merupakan unsur hidrokarbon yang biasa dikenal dengan nama bensin yang mempunyai rumus C8H18.10. Parameter dalam Performa Mesin Menganalisis performa mesin berfungsi untuk mengetahui konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik, perbandingan bahan bakarudara, daya keluaran. Berikut ditampilkan rumus-rumus dari beberapa parameter yang digunakan dalam menentukan unjuk kerja motor bakar torak: a) TorsiTorsi atau momen putar motor adalah gaya dikalikan dengan jarak panjang lengan (Arends&Berenschot 1980:21), pada motor bakar gaya adalah daya motor sedangkan panjang lengan adalah panjang langkah torak. Torsi dapat diperoleh dari hasil kali antara gaya dengan jarak. T = F x r.(10) Dimana : T = Torsi (N.m) F = gaya penyeimbang yang diberikan (N) r = jarak lengan torsi (m)

b) Daya Daya motor merupakan salah satu parameter dalam menentukan performa motor. Pengertian dari daya atau tenaga itu adalah kecepatan yang menimbulkan kerja motor selama waktu tertentu (Jama, 2008: 24)Untuk menghitung besarnya daya pada motor 4 langkah digunakan rumus :P = 2NT .(11)atau P(kW)=2 xN(rev/s) x T( N.m )x10-3..(12)Dalam satuan hp: (13)Dalam satuan PS:.(14) ....(15)Dimana :P, Ne = Daya efektif (kW, HP, PS)N,n = putaran mesin (rpm)T = torsi (N.m, lbf.ft, kgf.m)

1 Hp = 1,014 PS 1 HP = 0,735 kW1 kW= 1,34 Hp1 PS = 0,9863 hp = 0,7355 kW

c) Konsumsi bahan bakar Konsumsi bahan bakar (Fc) adalah jumlah pemakaian bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor yang menghasilkan daya 1 hp selama satu jam..(16)Dimana : Fc = Konsumsi bahan bakar (kg/detik) b = Volume bahan bakar selama 1 detik (ml)t = Waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak b ml (detik)

B. KERANGKA BERFIKIRPerforma mesin bensin dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain besarnya perbandingan kompresi, tingkat homogenitas campuran bahan bakar dengan udara, angka oktan bensin sebagai bahan bakar, tekanan udara masuk ruang bakar. Semakin besar perbandingan udara bahan bakar, mesin akan semakin efisien, akan tetapi semakin besar perbandingan kompresi akan menimbulkan knocking pada mesin yang berpotensi menurunkan daya mesin, bahkan bisa menimbulkan kerusakan serius pada komponen mesin. Untuk mengatasi hal ini maka harus dipergunakan bahan bakar yang memiliki angka oktan tinggi. Angka oktan pada bahan bakar mesin Otto menunjukkan kemampuannya menghindari terbakarnya campuran udara bahan bakar sebelum waktunya (self ignition) yang menimbulkan knocking.Meningkatkan atau menurunkan performa mesin sepeda motor, dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satu di antaranya yaitu dengan mencampurkan etanol pada bahan bakar premium. Mencampur etanol dengan premium dapat dilakukan dengan beberapa komposisi yaitu E5,E10,E15,E20,E25 sampai E85. Komposisi yang akan diambil dalam penelitian ini adalah E0 (premium murni), E10,E20,E30,E40,E50.Bahan bakar etanol mempunyai nilai oktan yang lebih tinggi dibandingkan dengan premium, bahan bakar premium yang dicampur dengan etanol akan meningkatkan nilai oktan pada bahan bakar, hal ini akan mempengaruhi pada proses pembakaran yaitu menghindari terjadinya knocking yang dapat menurunkan daya mesin.Salah satu faktor yang mempengaruhi pembakaran adalah nilai kalor pada bahan bakar yang digunakan. Semakin tinggi nilai kalor maka semakin baik pula pembakaran yang dihasilkan. Nilai kalor pada etanol lebih rendah dibandingkan premium hal ini mengakibatkan penurunan daya yang dihasilkan pada mesin.Penggunaan premium murni tanpa campuran (E0) torsi yang dihasilkan dapat dihitung dengan besarnya gaya dengan panjang langkah torak. Torsi yang dihasilkan dapat mempengaruhi besarnya daya yang dihasilkan pada mesin. Semakin besar torsi yang dihasilkan maka semakin besar pula daya yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin kecil torsi yang dihasilkan maka semakin kecil pula daya yang dihasilkan.Jumlah bahan bakar yang digunakan oleh motor untuk menghasilkan daya dipengaruhi oleh massa jenis bahan bakar. Massa jenis etanol lebih besar dibandingkan dengan premium. Hal ini akan mempengaruhi banyaknya konsumsi bahan bakar. Massa jenis etanol yang lebih besar menyebabkan jumlah konsumsi bahan yang digunakan semakin banyak dibandingkan dengan premium.Berdasarkan kerangka berfikir di atas maka adanya dugaan bahwa bahan bakar yang dicampur dengan etanol dapat menurunkan performa mesin. Dilihat dari segi konsumsi bahan bakar, mesin yang menggunakan bahan bakar yang dicampur dengan etanol lebih boros dibandingkan dengan yang menggunakan bahan bakar premium.

C. HIPOTESISHipotesis pada penelitian ini adalah ada pengaruh etanol terhadap performa mesin dan konsumsi bahan bakar Honda Beat yang menggunakan bahan bakar premium.

I. METODE PENELITIAND. Rancangan Penelitian

Gambar 3. Rancangan PenelitianE. Jenis PenelitianPada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen, yaitu suatu metode untuk mencari hubungan sebab akibat antara dua faktor yang sengaja ditimbulkan oleh peneliti. Dalam penelitian, perlakuan berupa penggunaan bahan bakar E0, E10, E20, E30, E40 dan E50 kemudian akan dilihat hasilnya berupa perubahan yang terjadi pada daya, torsi dengan menggunakan alat dynamometer dan juga pengukuran konsumsi bahan bakar menggunakan buret dan stopwatch.

F. Variabel penelitian dalam penelitian yang dilakukan adalaha) Variabel Bebas (independent variable) Variabel bebas atau disebut dengan independent variable adalah variable yang diduga sebagai penyebab timbulnya variabel lain. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah premium murni (E0) atau tanpa campuran, E10 (campuran premium 90 % dan etanol 10 %), E20 (campuran premium 80 % dan etanol 20 %), E30 (campuran premium 70 % dan etanol 30 %), E40 (campuran premium 60 % dan etanol 40 %), E50 (campuran premium 50 % dan etanol 50 %).b) Variabel Terikat (Variabel Respon). Variabel terikat pada penelitian ini adalah daya, torsi dan konsumsi bahan bakar sepeda motor Honda Beat 2011 108 cc.c) Variabel Kontrol Variabel kontrol disebut pengendali hasil penelitian eksperimen yang dilakukan. Variabel kontrol dalam penelitian ini ialah: 1) Sepeda motor Honda Beat tahun 2011 dengan spesifikasi: Tipe mesin: 4 langkah, SOHC Sistem pendinginan: Pendinginan udara dengan kipas Diameter x langkah: 50 x 55 mm Volume langkah: 108 cc Perbandingan kompresi: 9,2: 1 Daya maksimum: 8.22 PS / 8,000 rpm Torsi maksimum: 0.85 kgf.m / 5,500 rpm Kopling: Otomatis, sentrifugal, tipe kering Starter: Pedal dan elektrik Busi: ND U24EPR9, NGK CPR8EA-9 Kapasitas tangki bahan bakar: 3,5 liter Kapasitas minyak pelumas mesin: 0,7 liter pada penggantian periodik Transmisi: Otomatis, V-Matic Aki: 12V - 3 Ah (tipe MF) Sistem pengapian: DC - CDI, Baterai Karburator: VK22 x 1 Lampu Depan: 12V 32W x 1 Lampu Senja: 12V 3,4W x 1 Panjang x lebar x tinggi: 1,859 x 676 x 1,053 mm Jarak sumbu roda: 1.240 mm Jarak terendah ke tanah: 156 mm Berat kosong: 89,3 kg Tipe rangka: Tulang Punggung Tipe suspensi depan: Teleskopik Tipe suspensi belakang: Lengan ayun dengan shockbreaker tunggal Ukuran ban depan: 80/90 - 14 M/C 40P Ukuran ban belakang: 90/90 - 14 M/C 46P Rem depan: Cakram hidrolik dengan piston tunggal Rem belakang: Tromol 2) Kendaraan Honda Beat 2011 dengan variasi putaran mesin 3000 rpm sampai 8000 rpm, dengan range putaran 500 rpm.3) Temperatur oli mesin saat pengujian 60o - 70o C (temperatur optimal kerja mesin).4) Temperatur udara sekitar 25-35 C.4. Teknik Pengumpulan Data a. ReferensiKajian teori dalam buku sebagai penunjang dalam melaksanakan penelitian. Literatur yang digunakan adalah yang berhubungan dengan bahan bakar meliputi etanol dan premium serta alat pengukur daya, torsi dan konsumsi bahan bakar.b. Pengujian lab PeformaData yang diperoleh dari hasil pengujian yaitu daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar dimasukkan kedalam tabel dan ditampilkan dalam bentuk grafik.5. Teknik Analisis DataAnalisis data yang digunakan pada penelitian ini menggunakan metode statistika deskriptif. Metode ini digunakan untuk memberikan gambaran terhadap perubahan yang terjadi setelah dilakukan perlakuan. Data yang diperoleh kemudian dimasukkan kedalam tabel dan ditampilkan dalam bentuk grafik yang kemudian akan dideskripsikan menjadi kalimat yang mudah dibaca, dipahami dan ditarik kesimpulannya, sehingga dapat diketahui performa mesin pada penggunaan premium dibandingkan dengan etanol dalam berbagai komposisi.

6. Alat dan Bahan a) Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:1) Buret tetes, alat untuk mengukur volume bahan bakar.2) Stop watch, alat untuk menghitung waktu konsumsi bahan bakar.3) Chassis Dynamometer, suatu alat yang digunakan untuk mengukur daya, torsi (torque) dan putaran poros (rotation per minute) yang dihasilkan oleh suatu engine.4) Tachometer, alat untuk mengukur putaran mesin.5) Blower, untuk menjaga suhu mesin.6) Thermometer, untuk mengukur suhu oli mesin.7) Gelas ukur, untuk mengukur volume campuran etanol dan premium.b) BahanBahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:1) Sepeda motor Honda Beat tahun rakitan 20112) Premium murni tanpa campuran (E0) 3) E10 (campuran etanol 10 % dan premium 90 %) 4) E20 (campuran etanol 20 % dan premium 80 %)5) E30 (campuran etanol 30 % dan premium 70 %) 6) E40 (campuran etanol 40 % dan premium 60 %)7) E50 (campuran etanol 50 % dan premium 50 %)

7. Prosedur Penelitiana. Persiapan Prosedur yang harus dilakukan pada tahap persiapan adalah sebagai berikut: - Melakukan tune up mesin pada objek penelitian. - Mempersiapkan premium murni dan premium dengan campuran etanol:1) Premium murni tanpa campuran (E0) 2) E10 (mencampurkan etanol 10 % dan premium 90 %) 3) E20 (mencampurkan etanol 20 % dan premium 80 %)4) E30 (mencampurkan etanol 30 % dan premium 70 %) 5) E40 (mencampurkan etanol 40 % dan premium 60 %)6) E50 (mencampurkan etanol 50 % dan premium 50 %) - Memeriksa perlengkapan pada dynamometer. - Mempersiapkan perlengkapan alat dan instrumen pengujian yang akan digunakan.- Memastikan semua instrumen bisa bekerja dengan baik untuk mendapatkan hasil yang optimal dan menghindari terjadinya kecelakaan kerja.b. Pengujian1) Menyiapkan instrument penelitian.2) Memasang sebuah mesin sepeda motor empat langkah 108 cc merk Honda Beat pada sebuah alat dynamometer. Mesin tersebut diset sesuai dengan spesifikasi dari pabrik dan dikondisikan layak untuk penelitian.3) Memasang selang buret tetes pada lubang masuk bahan bakar pada karburator. Kemudian mengisi buret tetes dengan premium murni (E0).4) Menghidupkan blower.5) Memanaskan mesin motor sehingga mendekati suhu kerja mesin selama (2-3 menit).6) Mengatur putaran mesin dengan membuka throttle valve secara perlahan hingga terbuka penuh, pengamatan mulai dilakukan dan beban dari inertia chassis dynamometer diatur dengan membuka throttle valve sampai mesin menunjukkan putaran yang diinginkan (3000 rpm sampai 8000 rpm, dengan range 500 rpm). 7) Menyimpan data pengukuran daya, torsi dan konsumsi bahan bakar8) Mencatat data banyaknya konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar diukur banyak bahan bakar bahan bakar yang digunakan oleh sepeda motor dalam waktu 1 menit dengan menggunakan alat buret ukur dan stopwatch.9) Mengukur daya (besarnya kerja motor selama kurun waktu tertentu) dan torsi (momen putar motor) yang dihasilkan dengan menggunakan dynamometer.10) Pengujian tersebut dilakukan sebanyak 5 kali.11) Setelah data tercatat, lakukan pengamatan juga pada putaran mesin 3500 rpm sampai 8000 rpm dengan range 500 rpm. Setelah pencatatan data selesai dilakukan, kurangi putaran mesin sedikit demi sedikit hingga mencapai putaran stasioner, dan kemudian matkan mesin selama 15 menit untuk pendinginan mesin.12) Pengujian kembali dilakukan dengan mengulang langkah-langkah pengujian awal dengan menggunakan bahan bakar E10 (campuran etanol 10 % dan premium 90 %), E20 (campuran etanol 20 % dan premium 80 %), E30 (campuran etanol 30 % dan premium 70 %), E40 (campuran etanol 40 % dan premium 60 %), E50 (campuran etanol 50 % dan premium 50 %) .

c. Akhir pengujian Prosedur yang harus dilakukan pada tahap akhir adalah sebagai berikut: Menurunkan putaran mesin secara perlahan sampai idle. Mematikan mesin dan blower Menurunkan kendaraan dari chassis dynamometer

31

LEMBAR PENGAMBILAN DATA/ INSTRUMEN PENELITIAN PADA HONDA BEAT DENGAN MENGGUNAKAN ETANOL DAN PREMIUM

Tabel 2. Pengambilan Data PenelitianPutaran(RPM)E0 (Premium Murni)E10 (Premium 90 % + etanol 10 %)E20 (Premium 80 % + etanol 20 %)E30 (Premium 70 % + etanol 30 %)E40 (Premium 60 % + etanol 40 %)E50 (Premium 50 % + etanol 50 %)

T(N.m)P(kW)Sfc(g/kWh)T(N.m)TP(kW)Sfc(g/kWh)T(N.m)P(kW)Sfc(g/kWh)T(N.m)P(kW)Sfc(g/kWh)T(N.m)P(kW)Sfc(g/kWh)T(N.m)P(kW)Sfc(g/kWh)

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

32

DAFTAR PUSTAKAAnonim. 2013. Prinsip Kerja Motor bakar Torak 2 dan 4 (online).http://wahonothesuperriorman.blogspot.com/2012/10/prinsip-kerja-motor-bakar-torak-2-dan-4.html diakses pada tanggal 30 Maret 2013 pukul 09.00)Anonim. 2013. Etanol (online).http://www.scifun.org/chemweek/pdf/etanol.pdf diunduh pada tanggal 25 maret 2013 pukul 18.30.Anonim. 2013. Etanol (online). www.afdc.doe.gov. diakses pada tanggal 3 April 2013 pukul 8.34.Arends, BPM dan Berenschot H. 1980. Motor Bensin. Jakarta: PT. Erlangga.

Badan Pusat Statistik online. 2013. http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?tabel=1&daftar=1&id_subyek=17&notab=12. diakses pada tanggal 1 April 2013 pukul 08.00

Brady James E. 1999. Kimia Universitas. Jilid satu. Edisi Kelima.Jakarta: Binarupa Aksara. Handayani, Sri Utami. Pemanfaatan Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Pengganti Bensin. Semarang: Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.Jama, Jalius dan Wagino. 2008. Teknik Sepeda Motor Jilid 1 untuk SMK. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.

Jeuland, N., et.al. [2004],Potentiality of Etanol As Fuel For Dedicated Engine, Oil and Gas Technology Journal, Vol. 59, No.6, pp.559-570, Institut Frances du Petrole.Prihandana, Rama dkk.2008. Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan.Jakarta: PT Rajawali Nusantara Indah.Suriansyah. 2010. Pengaruh Kombinasi Bahan Bakar Biopremium dan Oli Samping terhadap Emisi Gas Buang pada Sepeda Motor 2 Tak Jenis Vespa 81. PROTON. Volume 2 Nomor 2 Tahun 2010, 28-34.Universitas Negeri Surabaya.Supraptono.2004. Bahan Bakar dan Pelumasan.Semarang. Jurusan Teknik Mesin. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang.Toyota Astra Motor. 2003. Training Manual New Step 1. Jakarta: PT Toyota Astra Motor.Zakaria, M. Ajib. 2012. Unjuk Kerja Mesin Motor Honda Vario CBS 2011 Dengan Menggunakan Bioethanol Dari Tetes Tebu Sebagai Campuran Premium Dengan Octane Booster. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin.Volume 1 Nomor 1 Tahun 2012.33-40. Universitas Negeri Surabaya.33