## UJI PERFORMANSI MESIN YANMAR TS 50 MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR BIODIESEL DARI MINYAK KEPAYANG (PANGIUM EDULE)

## Turmizi
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Lhokseumawe Jln. Banda Aceh - Medan, Buketrata, Lhokseumawe, 24301 turmizi_pnl@yahoo.com

## Abstrak
Kepayang  merupakan  suatu  jenis  tanaman  yang  banyak  terdapat  di  Aceh  dan  tidak  dimanfaatkan  oleh masyarakat. Pada penelitian ini akan dikaji secara eksperimen dari kepayang sebagai bahan bakar  nabati pada  mesin  diesel.  Mesin  diesel  yang  digunakan  pada  pengujian  ini  adalah  mesin  satu  silinder  empat langkah  berpendingin air Merek Yanmar, tipe TS 50 dengan spesifikasi:  Daya  maksimum 5 HP, putaran maksimum  2400  rpm,  torsi  maksimum  2,29  kg.m  pada  putaran  1600  rpm,  dan  perbandingan  kompresi 17,9  :  1.  Pengujian  performansi  yang  dilakukan  dengan  mesin  diesel  dimaksudkan  untuk  mengetahui besarnya  daya  yang  dihasilkan,  tingkat  konsumsi  bahan  bakar,  konsumsi  bahan  bakar  spesifik,  dan efisiensi termal. Pengujian dilakukan dengan dua variasi bahan bakar biodiesel yaitu B-10 dan B-20 serta bahan  bakar  solar  sebagai  pembanding.  Hasil  yang  diperoleh  dari  penelitian  ini  adalah  daya  yang dihasilkan  dari  bahan  bakar  solar  lebih  besar  dari  dua  bahan  bakar  lainnya,  sedangkan  konsumsi  bahan bakar  lebih  hemat  B-20  diikuti  B-10  dan  solar.  Konsumsi  bahan  bakar  spesifik  hasilnya  bervariasi sedangkan efisiensi termal lebih tinggi dihasilkan oleh B-20 dari pada B-10 dan solar pada putaran tinggi.
Kata kunci: Kepayang, biodiesel, mesin diesel, performansi mesin.

## PENDAHULUAN
Cadangan  energi  yang  bersumber  dari minyak  bumi  dan  gas  alam  semakin  terbatas. Menurut  Lux  Research,  saat  ini  (Oktober  2012) cadangan minyak dunia yang bisa dipulihkan dengan cara konvensional maupun nonkonvensional mencapai  1,65  triliun  barel  (sekitar  198  triliun  liter) atau  senilai  pasokan  selama  54  tahun.  Untuk mengurangi  ketergantungan  bahan  bakar  diesel  dari sumber  fosil,  sudah  dilakukan  banyak  usaha  oleh peneliti  sebelumnya  untuk  mendapatkan  kandidat pengganti bahan bakar diesel fosil dari sumber nabati misalnya:  Jarak  pagar,  kelapa  sawit,  kelapa, nyamplung,  kapuk  randu,  kedelai,  jagung  dan  juga yang  lainnya.  Kepayang  merupakan  salah  satu tumbuhan  yang  punya  potensi  besar  untuk menghasilkan  biodiesel  dan  banyak  ditemukan tumbuh  liar  dihutan-hutan  Aceh  yang  oleh masyarakat setempat tidak dimanfaatkan.
Samsudi Raharjo (2007) telah  meneliti tentang “Analisa  performa  mesin  diesel  dari  minyak  jarak pagar”, dimana hasilnya dilaporkan bahwa konsumsi bahan  bakar  solar  murni  oleh  mesin  sedikit  lebih hemat  bila  dibandingkan  dengan  bahan  bakar  B-10 dan  B-20,  namun  selisihnya  relatif  kecil  bila dibandingkan  dengan  peluang  besar  biodiesel  yang
dapat  menyediakan  bahan  bakar  yang  dapat diperbaharui.  Hasil  lain  yang  dilaporkan  bahwa putaran mesin yang dihasilkan dari daya mesin yang diperoleh  ternyata  bahan  bakar  B-20  menghasilkan putaran  mesin  paling  tinggi  dibandingkan  dengan solar murni. Konsumsi bahan bakar spesifik terendah pada bahan bakar solar dan paling tinggi pada B-20, dan  dia  berkesimpulan  bahwa  penggunaan  bahan bakar biodiesel tidak signifikan dalam mempengaruhi performa  mesin  diesel  yang  digunakan  meskipun tanpa modifikasi engine.
Adat  Siagian  (2007)  telah  meneliti  tentang “Studi  pengaruh  sifat  fisika  komposisi  campuran biodiesel  sawit  dengan  solar  terhadap  untuk  kerja mesin”.  Hasilnya  disampaikan  bahwa  kinerja  motor yang  memakai  minyak  nabati  (biodiesel  sawit) sebagai  bahan  bakar cukup  mendekati kinerja  motor diesel.
Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya masih memungkinkan  untuk  mencari  kandidat  baru  bahan bakar nabati untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar diesel.  Oleh  karena  itu  penulis  akan  mencoba mengkaji  karakteristik  minyak  kepayang  agar  bisa memenuhi  standar  biodiesel,  dan  selanjutnya  akan menguji performansi pada mesin.

## METODE PENELITIAN
Pengujian  karakteristik  Biodiesel  meliputi beberapa  parameter  yaitu:  Viskositas  kinematis ( kinematic  viscosity) pada  40 o C,  densitas (density) pada  40 o C,  titik  nyala (flash  point) pada  0 o C, nilai kalor (calorific  value) ,  kadar  air (moisture  content) , korosi  bilah  tembaga (copper  blade  corrosion) ,  dan bilangan  asam  ( sour  number) sebagaimana  dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian sifat biodiesel kepayang (B-100).
Parameter Uji Hasil Uji Densitas (kg/m 3 ) 889 Viskositas (mm 2 /s) 7,798 Titik Nyala (0 o C) 166 Nilai Kalor (J/gr) 39394 Korosi Bilah Tembaga 0,4740 Angka Asam (mg-KOH/gr) 10,3 Kadar air (%) 0,14
Pengujian performansi mesin dilakukan dengan mesin  Yanmar  TS  50.  Mesin  ini  menggerakkan Generator  Listrik  yang  berdaya  maksimum  2  kW menggunakan  sabuk  V.  Beban  generator  listrik digunakan  lampu  pijar  sebanyak  20  buah  dengan daya  masing-masing  lampu  100  W.  Jumlah  beban generator seluruhnya 2000 W (2 kW) dan merupakan beban maksimum.  Proses  pengambilan  data
dilakukan  dengan  masing-masing  bahan  bakar  yaitu solar, B10, dan B20.
Pada  penelitian  ini  data  yang  diambil pertama adalah untuk jenis bahan bakar solar.  Proses persiapan pengambilan data dilakukan pertama sekali dengan  mengisi  bahan  bakar  kedalam  gelas  ukur karena  tangki  bahan  bakar  mesin  sudah  diganti dengan  gelas  ukur  untuk  memudahkan  pembacaan jumlah  bahan  bakar  yang  dihabiskan  mesin.  Proses
kedua  adalah  menyalakan  mesin  yang  dilanjutkan dengan  menyetel  putaran  mesin  dengan  tachometer. Variasi  putaran  untuk  pengujian  performansi  dapat dilihat  pada  tabel  2.  Putaran  mesin  disetting  pada 1000  rpm,  kemudian  bahan  bakar  ditambahkan kedalam gelas ukur pada level sedikit diatas 100 mL.
Ketika mesin berputar pada 1000 rpm yang telah  disetting  sebelumnya,  level  bahan  bakar  yang ada dalam gelas ukur semakin menurun, ketika level bahan  bakar  berada  pada  garis  100  mL,  stopwatch dihidupkan  untuk  mengetahui  berapa  lama  waktu untuk  menghabiskan  bahan  bakar  sebanyak  50  mL. Selama  proses  menghabiskan  bahan  bakar  50  mL tersebut,  kuat  arus  yang  dihasilkan  generator  diukur dengan Digital Clamp Meter, dan tegangannya diukur dengan Twin Clamp Meter. Ketika level bahan bakar mencapai  garis  50  mL,  stopwatch  dimatikan  dan dibaca  berapa  waktu  yang  dibutuhkan  mesin  untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak 50 mL.
Tabel 2. Parameter pengujian performansi.
Putaran (rpm) Solar B-10 B-20 1000    1200    1400    1600    1800    2000   

## KAJIAN PUSTAKA
Biodiesel adalah bioenergi yang dibuat dari lemak  hewan,  minyak  nabati,  baik  minyak  baru maupun  minyak  bekas  penggorengan  (minyak jelantah)  dan  melalui  proses  transesterifikasi, esterifikasi,  atau  proses  esterifikasi-transesterifikasi. Biodiesel  digunakan  sebagai  bahan  bakar  alternatif pengganti  BBM untuk  motor diesel. Biodiesel  dapat diaplikasikan baik dalam  bentuk 100% (B-100) atau campuran  dengan  minyak  solar  pada  tingkat konsentrasi  tertentu  (B-XX),  seperti  10%  biodiesel dicampur  dengan  90%  solar  yang  dikenal  dengan nama B-10  (Erliza Hambali, et  al., 2008).

## Perhitungan Daya Mesin
Daya yang dibangkitkan oleh sebuah mesin yang  disambungkan  ke  generator  a-c  fasa  tunggal menurut  Maleev  (1995),  dapat  dihitung  dengan persamaan sebagai berikut:
Pengontr ol Bahan Bakar Tempat Bahan Bakar Bola Lamp u Me sin Diese l
Puli Pengge rak
Puli yang Digerakka n Peng ontrol Arus Gambar 1. Skematik gambar mesin diesel untuk pengujian performansi.
𝑁 𝑏 = 𝐸 𝑥 I x p𝑓 746 𝑒 𝑔 (1)
Dimana:
N b =   Daya Mesin (HP)
E  =   Pembacaan Voltmeter (V)
I  =   Pembacaan Ampermeter (A) Pf  =   Faktor daya untuk fasa tunggal = 1 e g =  Efisiensi  generator  listik  untuk  mesin kecil dibawah 50 kva = 0,87% - 0,89 %. Untuk  generator  yang  mengunakan  sabuk  V,  daya
yang dihasilkan dibagi dengan e b = 0,96.

## Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi  bahan  bakar  spesifik  ( brake specific fuel consumption -bsfc) didefinisikan  sebagai jumlah  bahan  bakar  yang  dikonsumsi  oleh  mesin untuk menghasilkan tenaga satu kW selama satu jam. Bsfc  ini  merupakan  ukuran  pemakaian  bahan  bakar oleh suatu mesin, yang biasanya diukur dalam satuan massa  bahan  bakar  per  satuan  keluaran  daya. Menurut  Mathur  (1980),  bsfc  dihitung  dengan persamaan:
𝑏𝑠𝑓𝑐 = 𝑚 𝑓 𝑁 𝑏 (2)
Dimana: bsfc =   Konsumsi bahan bakar spesifik
(kg/kWh) m f =  Jumlah konsumsi bahan bakar
(kg/jam)
N b =  Daya Mesin (HP)

## Perhitungan Efisiensi Termal
Efisiensi  termal  didefinisikan  sebagai efisiensi  pemanfaatan  panas  dari  bahan  bakar  untuk diubah  menjadi kerja  mekanis. Efisiensi termal (η th ), menurut  Mathur  (1980),  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝜂 𝑡𝑕 = 𝑁 𝑏 𝑥 632,5 𝑚 𝑓 𝑥 𝐶𝑉 (3)
Dimana: η th =   Efisiensi Termal (%) N b =   Daya mesin (HP)
m f =   Konsumsi Bahan Bakar (kg/jam) CV   =   Nilai Kalor Bahan Bakar (kcal/kg)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Putaran Terhadap Daya
Pengaruh putaran terhadap daya ditentukan  dengan  memvariasikan  putaran  dari 1000  rpm  sampai  2000  rpm  dengan  kenaikan setiap  200  rpm.  Pada  pengujian  ini  biodiesel yang  diuji  adalah  B-10  dan  B-20  serta  solar sebagai  pembanding.  Pengaruh  variasi  putaran terhadap daya dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Hubungan antara putaran (rpm) dan daya (HP).
Dari gambar 2 terlihat kecenderungan daya yang dihasilkan antara oleh ketiga bahan bakar relatif sama pada putaran rendah dan menengah (1000 rpm – 1800 rpm). Pada putaran tinggi (2000 rpm) nampak daya  yang  dihasilkan  oleh  bahan  bakar  solar  lebih tinggi dari dua bahan bakar lainnya yaitu B-10 dan B- 20. Ini dikarenakan bahan bakar solar memiliki nilai kalor yang lebih tinggi dari dua bahan bakar lainnya, sehingga pada putaran tinggi daya yang dihasilkanpun lebih besar.

## Pengaruh Putaran Terhadap Konsumsi Bahan Bakar
Pengaruh  putaran  terhadap  konsumsi bahan bakar juga ditentukan dengan memvariasikan  putaran  tiap-tiap  200  rpm,  mulai dari  1000  rpm  sampai  dengan  2000  rpm.  Bahan bakar  yang  digunakan  berupa  solar  sebagai pembanding  terhadap  dua  bahan  bakar  lainnya yaitu  B-10  dan  B-20.  Untuk  lebih  jelasnya pengaruh  putaran  terhadap  daya  bisa  dilihat  di gambar 3.
0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Solar B-10 B-20
Gambar 3. Hubungan antara putaran (rpm) dan konsumsi bahan bakar (kg/jam).
Dari gambar 3 terlihat bahwa pada putaran rendah dan menengah (1000 rpm – 1800 rpm) tingkat konsumsi ketiga bahan bakar cenderung stabil. Akan tetapi  pada  putaran  tinggi  (2000  rpm)  konsumsi bahan  bakar  untuk  bahan  bakar  solar  relatif  lebih tinggi  dari  bahan  bakar  B-10  dan  B-20.  Ini dikarenakan  viskositas  kinematis  bahan  bakar  solar lebih  rendah  dari  dua  bahan  bakar  lainnya. Rendahnya  viskositas  kinematis  suatu  bahan  bakar akan  terjadinya  atomisasi  bahan  bakar  yang  lebih bagus sehingga konsumsinya juga akan lebih banyak dan  pembakarannya  lebih  sempurna.  Hasil  ini didukung  oleh  penelitian  Murni  (2010),  yang menyatakan  bahwa  apabila  bakar  dipanaskan  maka viskositasnya akan semakin menurun dan konsumsinya akan bertambah banyak.

## Pengaruh Putaran Terhadap Efisiensi Termal
Dengan  memvariasikan  putaran  tiap- tiap  200  rpm  dimulai  dari  putaran  1000  rpm sampai  dengan  2000  rpm  maka  akan  terlihat perbedaan  efisiensi  termal  untuk  tiga  bahan bakar  yang  diuji  yaitu  solar,  B-10,  dan  B-20. Gambar 4 menunjukkan hubungan antara putaran dan efisiensi termal yang dihasilkan.
Gambar 4. Hubungan antara putaran (rpm) dan efisiensi termal (%)
Dari  gambar  4  telihat  bahwa  Efisiensi termal  untuk  bahan  bakar  B-20  pada  putaran  diatas 1400  rpm  terlihat  lebih  tinggi  dari  dua  bahan  bakar lainnya,  ini  disebabkan  oleh  stabilnya  daya  yang dihasilkan  serta  konsumsi  bahan  bakarnya  serta rendahnya nilai kalor dari B-20 dibandingkan dengan solar  dan  B-10.  Nilai  kalor  berbanding  terbalik dengan  efisiensi  termalnya,  sehingga  apabila  nilai kalor  rendah  maka  efisiensi  termalnya  akan  naik.
Sedangkan  pada  putaran  1200  rpm  dan  1400  rpm tingkat  kecenderungan  kenaikan  daya  untuk  B-20 lebih  rendah  dari  B-10  sehingga  menyebabkan efisiensi termal bahan bakar B-20 pada putaran 1200 rpm dan 1400 rpm lebih rendah dari B-10.

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
1. Semakin tinggi putaran, semakin besar daya yang dihasilkan.  Besarnya  daya  yang  dihasilkan  oleh suatu  bahan  bakar  dipengaruhi  nilai  kalor  yang ada dalam bahan bakar tersebut.
2. Semakin  tinggi  putaran,  semakin  banyak  bahan bakar  yang  dikonsumsi.  Besarnya  konsumsi terhadap  suatu  bahan  bakar  dipengaruhi  oleh viskositas kinematis bahan bakar tersebut.
3. Besarnya  efisiensi  termal  yang  dihasilkan dipengaruhi oleh  besarnya daya  yang dihasilkan. Bila  daya  yang  dihasilkan  stabil  sedangkan konsumsi  bahan  bakar  lebih  ekonomis  maka efisiensi yang dihasilkan akan tinggi. Begitu juga sebaliknya,  bila  daya  lebih  kecil  dan  konsumsi bahan  bakar  stabil  maka  efisiensi  termal  juga akan kecil.

## Saran
Untuk pengujian performansi mesin hendaknya beban generator bisa divariasikan agar hasil diuji bisa lebih banyak.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Hambali  E.,  et  al.,  2008, Teknologi  Bioenergi ,
Cetakan Kedua, Agro Media, Jakarta.
[2] http://www.sme.org/NewsletterArticle.aspx?id=68 372 , Lux Research Introduces New Exploration and  Production  Service .  Akses  05  Desember 2012.
[3]  Maleev,  M.E.,V.L.,  1995, Operasi  dan Pemeliharaan  Mesin  Diesel, Terjemahan Bambang Priambodo, Erlangga, Jakarta.
0 0,5 1 1,5 2 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Solar B-10 B-20
0 5 10 15 20 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Solar B-10
B-20
[4]  Mathur, M. L., Sharma R. P., 1980, A Course In Internal  Combustion  Engine ,  Dhanpat  Rai  &
Sons,1682, Nai Sarak, Delhi.
[5]  Murni,  2010, Kaji  Eksperimental  Pengaruh Temperatur  Biodiesel  Minyak  Sawit  Terhadap Performansi  Mesin  Diesel  Direct  Injection Putaran Konstan, Tesis, UNDIP, Semarang. [6]  Raharjo,  S.  2007, Analisa  Performa  Mesin Diesel  dengan  Bahan  Bakar  Biodiesel  dari Minyak  Jarak  Pagar, Seminar  Nasional
Teknologi 2007, Jogjakarta.
[7]  Siagian,  A., 2007, Studi Pengaruh Sifat  Fisika Komposisi  Campuran  Biodiesel  Sawit  dengan Solar  Terhadap  Unjuk  Kerja  Mesin, Tesis,
FMIPA, USU, Medan