II-1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA/ LANDASAN

 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA/ LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Bahan bakar menggunakan teknologi elektrolisis air sebetulnya bukan
merupakan sesuatu yang baru. Seorang berkebangsaan Swiss, Isaac De Rivaz
(1752-1828), di tahun 1805 pernah merancang dan membuat mesin pembakaran
dalam
(internal combustion engine) yang didapat dari proses penguraian
(elektrolisis)
air. Tetapi, mesin tersebut belum sempurna. Pada saat itu bahan
bakar fosil belum ditemukan, sehingga hal tersebut merupakan suatu lompatan
teknologi yang luar biasa.
Evolusi mengenai berbagai temuan tentang pemanfaatan air untuk
menjadi bahan bakar dimulai. Seorang Profesor bernama Yull Brown dari Sydney,
Australia, di tahun 1974, berhasil menemukan campuran sempurna gas hidrogen
dan oksigen yang didapatinya melalui suatu proses elektrolisis air (hidrolisa) yang
tidak membutuhkan energi listrik terlalu besar, bahkan menghasilkan daya ledak
cukup besar yang dapat dimanfaatkan di motor bakar. Profesor Brown kemudian
menamakan campuran gas yang explosive tadi sebagai gas Brown (Brown Gas).
Temuan gas Brown ini dimanfaatkan lebih jauh di dekade 90an, oleh
penemu dari Ohio Amerika Serikat bernama Stanley Meyer. Meyer berhasil
mengubah mobil VW buggy miliknya dengan menggunakan bahan bakar dari air
menggunakan proses elektrolisis.
Air dalam keadaan alami banyak sekali ragam fasanya. Tetapi secara
alami, air dalam fasa cair tidak dapat dibakar. Hidrogen atau gas Brown yang
didapat dari penguraian air sebetulnya dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar.
Gas Brown merupakan campuran dari hidrogen yang explosive dan oksigen yang
sangat dibutuhkan dalam setiap proses pembakaran.
Terdapat dua proses untuk memanfaatkan air sebagai bahan bakar.
Pertama, proses penguraian air menjadi gas Brown. Kemudian yang kedua adalah
pembakaran gas Brown yang menghasilkan energi. Selain dari energi, hasil
II-1
II-2
pembakaran gas Brown juga menghasilkan uap air dan tidak memproduksi gasgas polutan berbasis karbon.
2.2 Elektrolisis
Sebelum membahas lebih jauh mengenai pembangkit hidrogen pada
sepeda motor menggunakan teknologi elektrolisis H2O, yang perlu diketahui
adalah pengertian dari elektrolisis. Elektrolisis adalah proses penguraian senyawa
berbentuk larutan lelehan atau cairan biasa oleh arus listrik yang mengalir melalui
senyawa
tersebut[1]. Air dapat digunakan sebagai campuran bahan bakar. Dengan
menggunakan arus listrik, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua
elektron pada katoda yang tereduksi menjadi gas Hidrogen (H2) dan ion
hidroksida (OH-). Pada kutub anoda, dua molekul air lainnya akan terurai menjadi
gas oksigen (O2) dengan melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke
katoda. Akibat reaksi tersebut, ion H+ dan OH- akan mengalami netralisasi dan
membentuk molekul air kembali. Reaksi elektrolisis air dapat dituliskan sebagai
berikut:
2H2O(l) è 2H2(g) + O2(g)……………………………………………………. (1)
Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan oleh reaksi tersebut
membentuk gelembung dan mengumpul disekitar elektroda. Prinsip ini kemudian
dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen. Elektrolisis merupakan proses kimia
yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen terpenting dari
proses elektrolisis ini adalah elektroda dan larutan yang akan dielektrolisis. Pada
proses elektrolisis diperlukan dua buah kutub, yaitu katoda sebagai kutub negatif
dan anoda sebagai kutub positif.
Alat yang digunakan untuk menguraikan air disebut dengan
elektroliser (electrolyzer). Di dalam elektroliser, air (H2O) dipecah menjadi gas
HHO atau sering disebut sebagai brown gas. Elektroliser juga merupakan istilah
lain untuk menyebut generator hidrogen. Elektroliser menghasilkan hidrogen
dengan cara mengalirkan arus listrik pada media air yang mengandung larutan
elektrolit. Arus listrik yang mengalir pada elektroda akan mengubah struktur atom
hidrogen (H2) dan oksigen (O) pada air dari bentuk diatomik (lebih dari satu atom)
II-3
menjadi monoatomik (satu atom). Selain itu, ikatan neutron yang mengikat
partikel H dan O akan terlepas, sehingga partikel H akan tertarik ke kutub positif
dan partikel O akan tertarik ke kutub negatif elektroliser. Inilah yang disebut
sebagai
disosiasi. Sejalan dengan proses tersebut, volume dan gelembung gas H
dan O yang melekat pada elektroda elektroliser akan bertambah, terlepas
mengambang, dan kemudian bergerak naik. Saat gelembung gas hidrogen dan
oksigen monoatomik terlepas dari permukaan air, partikel gas tersebut akan
berikatan kembali di ruang udara sebagai brown gas atau gas HHO. Gambar
rangkaian
elektrolisis terlihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2. 1 Elektrolisis[11]
Brown gas merupakan bahan bakar yang kuat (powerfull), bersih,
mampu meningkatkan jarak tempuh, dan mengurangi secara signifikan emisi gas
buang. Brown gas yang diproduksi oleh elektroliser ditarik ke dalam intake
manifold, sehingga bercampur dan berikatan dengan rantai karbon dari bahan
bakar.
2.3 Komponen Elektrolisis
Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk
menghasilkan gas HHO adalah tabung elektroliser, elektroda (anoda dan katoda),
larutan elektrolit, dan water trap.
II-4
2.3.1
Tabung Elektroliser
Tabung
elektrolit,
elektroliser
sekaligus
tempat
merupakan
tempat
berlangsungnya
penampungan
proses
elektrolisis
larutan
untuk
menghasilkan
gas HHO. Di dalam tabung ini terdapat elektroda yang akan
dialirkan arus listrik dari sumber yang terdapat di sepeda motor, seperti
accumulator atau alternator. Tabung elektroliser yang digunakan terbuat dari
bahan kaca atau plastik tahan panas sebab, proses elektrolisis yang menghasilkan
gas HHO akan memproduksi sejumlah panas. Adanya isapan yang cukup kuat
dari mesin juga menyebabkan terjadinya perubahan bentuk, sehingga tabung
elektroliser harus kokoh dan tahan banting.
2.3.2 Elektroda
Gas HHO yang dihasilkan dalam proses elektrolisis terjadi akibat
adanya arus listrik yang melewati elektroda. Elektroda terdiri dari dua kutub, yaitu
katoda (-) dan anoda (+) yang dimasukkan ke dalam larutan elektrolit. Jika
elektroda tersebut diberi arus listrik, akan muncul gelembung-gelembung kecil
berwarna putih (gas HHO). Elektroda yang digunakan bisa dalam bentuk kawat
atau plat (Gambar 2.2).
Elektroda Kawat
Elektroda Plat
Gambar 2. 2 Elektroda Dalam Bentuk Kawat Dan Plat[16]
Elektroda yang berbentuk kawat (Gambar 2.2) ditempatkan pada
dudukkan elektroda. Dudukan elektroda juga berfungsi sebagai isolator, sehingga
kedua elektroda tersebut tidak saling bersinggungan atau bersentuhan. Pada
bagian sisi dudukan elektroda diberi alur penahan, agar kawat elektroda tetap
II-5
berada pada posisinya. Jika kedua elektroda tersebut saling bersentuhan, akan
menyebabkan hubungan pendek (short circuit) listrik yang akan merusak sumber
listrik pada motor. Dudukan elektroda terbuat dari bahan akrilik (plastik mika)
tahan terhadap air, tahan panas, sebagai isolator yang baik, serta mudah
yang
diperoleh.
2.3.3 Elektrolit
Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-
ion dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik, ion-ion merupakan atom atom bermuatan elektrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa
senyawa kimia lainnya. Elektrolit umumnya berbentuk asam, basa, atau garam.
Contoh zat asam, basa, dan garam secara berurutan adalah HCl (Asam Klorica),
KOH (Kalium Hidroksida), dan NaCl (Natrium Klorida). Beberapa gas dapat
berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi tertentu misalnya pada suhu tinggi atau
tekanan rendah. Elektrolit kuat identik dengan asam, basa, dan garam kuat.
Elektrolit yang digunakan pada alat pembangkit hidrogen untuk proses elektrolisis
adalah elektrolit yang bersifat basa yaitu KOH (Kalium Hidroksida).
Elektrolit merupakan senyawa yang berikatan ion dan kovalen polar.
Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit sebagai contoh
ikatan ion NaCl yang merupakan salah satu jenis garam yakni garam dapur. NaCl
dapat menjadi elektrolit dalam bentuk larutan dan lelehan atau bentuk liquid dan
aquos. Sedangkan dalam bentuk solid atau padatan senyawa ion tidak dapat
berfungsi sebagai elektrolit.
Elektrolit digunakan untuk menghasilkan gas HHO pada proses
elektrolisis. Elektrolit terdiri atas air murni atau air destilasi dan katalisator
(pemercepat reaksi). Katalisator akan larut di dalam air murni dan menyatu
membentuk larutan elektrolit. Jika pemakaian katalis pada alat pembangkit
hidrogen terlalu sedikit atau kurang, produksi gas HHO tidak cukup atau tekor dan
proses penghematannya tidak berjalan optimal. Sebaliknya, jika katalis yang
digunakan terlalu banyak, suhu tabung elektroliser cukup tinggi (panas). Panas
II-6
yang tinggi pada proses elektrolisis akan mempercepat kerusakan elektroda akibat
korosi yang disebabkan gas oksigen hasil elektrolisis.
Water Trap
2.3.4
Water trap yang digunakan untuk menghemat bahan bakar dengan air
bertujuan untuk meningkatkan kinerja elektroliser. Alat ini berfungsi sebagai
perangkap air agar tidak ikut masuk ke dalam ruang bakar. Selain itu, alat ini
berfungsi sebagai tangki penampung gas HHO sebelum masuk (terisap) ke dalam
manifold untuk menambahkan uap air (water vapor) ke dalam ruang bakar.
intake
Bahan bakar yang telah bercampur dengan udara dibakar di dalam ruang bakar
bersama-sama dengan gas HHO. Menurut Sudirman (2008)[2], beberapa
keuntungan menggunakan water trap atau vaporizer sebagai berikut:
Ø Air tidak ikut terisap ke ruang bakar, sehingga mesin tidak tersendat pada saat
akselerasi.
Ø Gas buang dari knalpot tidak berbau menyengat dan tidak perih di mata,
sehingga lebih ramah lingkungan.
Meskipun
menggunakan
tabung
yang
sama
dengan
tabung
elektroliser, water trap tidak dilengkapi dengan elektroda dan tidak mendapatkan
arus listrik. Water trap hanya diisi dengan air murni tanpa katalis yang dimasukan
ke dalam tabung sebanyak 1/3 dari isi tabung. Cara kerjanya yaitu, ketika water
trap mendapatkan asupan gas hidrogen dan oksigen dari tabung elektroliser, maka
air akan dijebak di tabung ini sehingga tidak ikut masuk ke dalam mesin. Jika air
ikut masuk ke dalam mesin, maka mesin akan tersendat bahkan mati. Water trap
dilengkapi dengan pipa atau selang penyalur gas HHO yang menuju ke intake
manifold (sistem karburator) yang ukurannya sedikit lebih besar dibandingkan
dengan pipa lutut (elbow) penyalur pada tabung elektroliser. Gabungan antara
tabung elektroliser dengan water trap akan menghasilkan penghematan bahan
bakar yang cukup signifikan serta meningkatkan tenaga mesin motor.
II-7
2.4 Prinsip Kerja Elektroliser
Gas hidrogen oksida (HHO) yang dihasilkan oleh proses elektrolisis
akan terisap oleh mesin. Gas tersebut terbentuk akibat adanya arus listrik yang
berasal
dari sumber listrik. Jika kedua kutub elektroda (katoda dan anoda) diberi
arus listrik, elektroda tersebut akan saling berhubungan karena adanya larutan
elektrolit sebagai penghantar listrik. Dengan adanya aliran listrik pada elektroda,
menimbulkan gelembung-gelembung kecil berwarna putih. Inilah proses produksi
gas hidrogen oksida (HHO) berlangsung.
Gas hidrogen dihasilkan oleh kutub katoda (-), sedangkan oksigen
dihasilkan oleh kutub anoda (+). Gelembung-gelembung gas HHO akan bergerak
ke permukaan larutan elektrolit dan melayang ke atas dan terisap oleh putaran
mesin. Selanjutnya, gas HHO bercampur dengan campuran bahan bakar dan udara
dari karburator. Bahan bakar yang memiliki nilai oktan jauh di bawah gas HHO
akan terbakar habis tanpa sisa (pembakaran sempurna). Karena, gas HHO yang
mempunyai nilai oktan lebih tinggi, secara otomatis akan meningkatkan kalor
bahan bakar. Semakin tinggi nilai oktan suatu bahan bakar, daya ledak yang
dihasilkan akan semakin dahsyat. Efek ledakan tersebut membuat tenaga mesin
akan meningkat dan konsumsi bahan bakar menjadi lebih irit. Prinsip kerja
elektroliser terlihat pada gambar di bawah ini.
Elektrik
Gas HHO
Kimiawi
Gambar 2. 3 Prinsip Kerja Elektroliser
Reaksi kimia pembakaran bahan bakar hidrokarbon secara umum
dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:
II-8
C8H18 + 12,5 (O2 + 3,76N2) è 8CO2 + 9H2O + 47N2…………………………(2)
Gas hidrogen yang masuk ke dalam proses pembakaran akan menjadikan reaksi
pembakaran bahan bakar secara kimia sebagai berikut:
C8H 18 + 12,5 (O2 + 3,76N2) + H2 è 8CO2 + 10H2O + 47N2…………………...(3)
Dengan masuknya gas hidrogen ke dalam proses pembakaran bahan bakar, maka
reaksi pembakaran akan lebih cepat karena sifat hidrogen yang mudah terbakar.
Hasil dari pembakarannya semakin banyak uap air yang dihasilkan. Menandakan
pembakaran semakin sempurna.
Menurut Sudirman (2008)[2], keuntungan menggunakan gas HHO
sebagai berikut:
Ø Nafas kendaraan terasa lebih panjang, sangat terasa ketika melalui tanjakan.
Ø Gas HHO tidak merusak mesin, justru menjadikan mesin lebih awet, karena
pembakarannya sempurna. Pembakaran yang sempurna ini terjadi karena sifat
gas hidrogen yang mempunyai daya ledak yang tinggi sehingga bahan bakar
lebih cepat terbakar.
Ø Suhu mesin lebih stabil.
Ø Lebih ramah lingkungan, terbukti dari asap knalpot yang bersih dan tidak
menimbulkan jelaga.
Elektroliser akan bekerja menghasilkan gas HHO jika sudah dialirkan
listrik. Selama proses produksi gas HHO, larutan elektrolit yang terdapat di dalam
tabung elektroliser akan berubah warna menjadi coklat, itu sebabnya orang
menyebutnya dengan brown gas. Perubahan warna pada larutan tersebut
menandakan bahwa tabung elektroliser bekerja dengan baik.
Suhu elektroliser akan meningkat hingga ±60oC akibat panas dari
mesin dan pengaruh proses elektrolisis. Hal ini normal, tetapi dengan adanya
panas tersebut, larutan elektrolit akan berkurang atau menguap. Dengan
meningkatnya panas dan menguapnya larutan elektrolit akan berpengaruh positif
terhadap suhu mesin, karena uap air yang terisap ke dalam ruang bakar akan
membuat stabil suhu mesin.
II-9
2.5 Mesin Bensin
Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesin kalor yang mengubah
tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis dan pengubahan itu
dilaksanakan
dalam mesin itu sendiri[4]. Energi itu sendiri dapat diperoleh dengan
proses pembakaran. Motor bakar torak terbagi menjadi dua jenis utama yaitu
motor bensin (Otto)) dan motor diesel.
Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah mesin
pembakaran dalam yang menggunakan percikan bunga api busi untuk proses
[9]
pembakaran
. Mesin ini dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau
yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode
pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan
penyalaan busi untuk proses pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang
dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut
terpanaskan, bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah
kompresi untuk bercampur
ur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi
antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat
maka campuran udara dan bahan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.
Mesin bensin terbagi menjadi 2 tipe, yaitu mesi
mesin
n bensin 4 langkah (4
tak) dan mesin bensin 2 langkah (2 tak). Mesin 4 tak adalah sebuah mesin yang
mana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik
naikturun piston, dua kali rotasi poros engkol, dan satu putaran poros kam.
Gambar 2. 4 Prinsip kerja mesin bensin 4 langkah (4 Tak)[12]
II-10
Prinsip kerja dari motor bakar 4 langkah terlihat pada Gambar 2.4.
Siklusnya terdiri dari langkah hisap, kompresi, usaha, dan buang. Penjelasan dari
setiap langkahnya, dapat dilihat di bawah ini[4].
a. Langkah hisap
Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB).
Katup isap terbuka dan katup buang tertutup, udara bersih yang tercampur
bensin di karburator, terhisap masuk ke dalam ruang silinder.
b. Langkah kompresi
Campuran udara dan bahan bakar dimampatkan oleh piston yang bergerak dari
TMB ke TMA sehingga tekanan dan temperatur campuran tersebut naik.
c. Langkah tenaga
Beberapa derajat sebelum mencapai TMA, campuran udara dan bahan bakar
tersebut diberi percikan api oleh busi, sehingga terjadi pembakaran.
Akibatnya, tekanan naik menjadi 30-40 kg/cm2 dan temperatur pembakaran
menjadi 1500 0C. tekanan tersebut bekerja pada luasan piston dan menekan
piston menuju ke TMB.
d. Langkah buang
Katup buang terbuka sesaat sebelum piston mencapai TMB sehingga gas
pembakaran mulai keluar. Piston bergerak dari TMB ke TMA mendorong gas
buang keluar seluruhnya.
2.6 Karburator
Karburator bekerja untuk mencampur udara (yang mengalir) dengan
bensin (yang terhisap) sehingga menjadi bahan bakar yang mudah terbakar
dengan jumlah yang disesuaikan dengan kebutuhan(dalam hal ini putaran mesin
akibat beban yang harus ditarik)[4]. Karburator masih digunakan dalam mesin
kecil. Mayoritas motor masih menggunakan karburator dikarenakan lebih ringan
dan murah, namun pada tahun 2005 sudah banyak model baru diperkenalkan
dengan injeksi bahan bakar.
Pada waktu sepeda motor dihidupkan, piston dalam silinder
melakukan langkah hisap, hisapan ini membuat udara dari luar masuk ke dalam
II-11
karburator. Kecepatan udara mengalir melewati jet kecil, sehingga mengakibatkan
tekanan udara mejadi rendah, akibatnya bensin dalam ruang pelampung ikut
terhisap naik keluar melalui jet kecil.
Bensin yang naik keluar bercampur dengan udara menjadi kabut atau
gas yang merupakan campuran udara dengan bensin. Gas ini akan masuk ke
dalam ruang bakar di mesin untuk kemudian dibakar. Tingkat kecepatan putaran
mesin dapat dibagi atas 4 tahap yaitu[7]:
1. Putaran idling: pada posisi ini handle gas tidak diputar atau lepas gas, pada
putaran ini dipengaruhi oleh sekrup penyetel udara dan sekrup penyetel gas.
Bila putaran mesin tidak normal, maka penyebabnya pada kedua sekrup
penyetelan itu. Pada putaran ini pula yang bekerja adalah jet kecil atau pilot
jet, sedangkan main jet sama sekali tidak bekerja. Bensin hanya memancar
keluar melalui pilot jet untuk bercampur dengan udara.
2. Putaran rendah: pada putaran ini posisi handle gas diputar sampai 1/8 putaran,
pada putaran ini yang berpengaruh adalah sekrup penyetel udara dan alur
pada skep. Pilot jet atau jet kecil masih tetap bekerja untuk memancarkan
bensin, sementara jet besar atau main jet ikut memancarkan bensin namun
masih dalam jumlah yang lebih sedikit.
3. Putaran menengah: pada putaran ini posisi handle gas pada putaran 1/8 sampai
¾ putaran, yang berpengaruh pada putaran ini adalah alur skep dan posisi
jarum skep. Pada putaran ini jet besar atau main jet bekerja lebih banyak
memancarkan bensin, sementara jet kecil atau pilot jet lebih sedikit
memancarkan bensinnya.
4. Putaran tinggi: pada putaran ini posisi handle gas pada putaran 3/4 sampai
penuh, yang berpengaruh adalah besarnya lubang jet besar atau main jet. Pada
saat ini yang memancarkan bensin adalah jet besar atau main jet. Sementara
jet kecil tidak bekerja memancarkan bensin.
2.7 Emisi Gas Buang
Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam
mesin pembakaran dalam yang dikeluarkan melalui system pembakaran mesin[8].
II-12
Biasanya emisi gas buang ini terjadi karena pembakaran yang tidak sempurna dari
sistem pembuangan dan pembakaran mesin serta lepasnya partikel-partikel karena
kurang tercukupinya oksigen dalam proses pembakaran tersebut.
Sisa hasil pembakaran berupa air (H2O), gas CO (Carbon Monoxide)
yang beracun, CO2 (Carbon Dioxide) yang merupakan gas rumah kaca, NOx
(Nitrogen Oxide), HC (Hydro Carbon) berupa senyawa hidrat arang sebagai
akibat ketidaksempurnaan proses pembakaran secara partikel lepas.
Menurut As’adi (2011)[5], beberapa parameter yang dapat
ditimbulkan
dari gas buang kendaraan bermotor adalah:
1. Hidrokarbon (HC)
Ø Adalah gas buang yang diakibatkan karena bahan bakar yang tidak
terbakar.
Ø Diukur dalam satuan part per million (ppm) atau bagian persatu juta udara.
Ø Molekul ringan, tidak terlihat sehingga melayang di udara.
Ø Berbahaya bagi kesehatan, mengikat hemoglobin darah kita.
Ø Semakin kecil HC semakin bagus.
2. Karbon Dioksida (CO2)
Ø Mengindikasikan derajat thermos pembakaran.
Ø Diukur dalam persentase, semakin tinggi semakin bagus (tertinggi 16%).
Ø Bersifat ringan, tidak terlihat dan tidak berbahaya tetapi dapat menjadi gas
rumah kaca.
Ø Tumbuhan, biota laut dan lahan gambut memerlukan gas ini.
3. Karbon Monoksida (CO)
Ø Adalah gas yang timbul sebagai reaksi pembakaran yang tidak sempurna.
Ø Bersifat ringan, tidak terlihat dan melayang di udara.
Ø Berbahaya bagi kesehatan, kanker dan penurunan kecerdasan.
Ø Diukur dalam persentase, 0,5-3% adalah hasil yang ideal.
II-13
Tabel 2. 1 Nilai Ambang Batas Minimum Pemerintah Tahun 2009[5]
Kategori
Sepeda motor 2 langkah
Sepeda
motor 4 langkah
Sepeda motor 2 dan 4
langkah
Tahun
Pembuatan
< 2010
< 2010
> 2010
Parameter
CO (%) HC (ppm)
4,5
12000
5,5
2400
4,5
2000
Metoda
Idle
Idle
Idle
2.8 Rumus Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Daya poros adalah daya efektif yang dihasilkan dari proses
pembakaran
bahan bakar[3]. Alat laboratorium yang dibutuhkan untuk mengetahui
daya poros adalah dinamometer yaitu untuk mengukur momen putar, dan
tachometer untuk mengukur kecepatan putar posos engkol. Kemudian daya poros
itu dihitung dengan persamaan sebagai berikut[3]:
Ne 粐
T.2. π. n
…………………………………………………………… (4)
60
Keterangan:
Ne =
Daya Poros atau Daya Efektif [Watt]
T
=
Torsi atau Momen Puntir [N.m]
n
=
Putaran [rpm]
Setelah mendapatkan Ne ( Daya Poros atau Daya Efektif), maka
langkah selanjutnya adalah mencari laju konsumsi bahan bakar per jam pada
kondisi tertentu (mb) dan ditentukan dengan rumus[3]:
m疀 粐
V . ρ
t
………………………………………………………………… (5)
Keterangan:
mb =
Laju Bahan Bakar [kg/jam]
V
=
Volume Bahan Bakar [m3]
ρ
=
Massa Jenis Bahan Bakar [kg/m3]
t
=
Waktu [jam]
Setelah laju bahan bakar diketahui, maka dapat diketahui efisiensi
dari motor yang diuji yaitu dengan menggunakan rumus
η蹸ú 粐
Ne
x 100%
Ein
………………………………………………………… (6)
II-14
Dimana Ein adalah besarnya energi bahan bakar yang dihasilkan dari
proses pembakaran bahan bakar yang dirumuskan sebagai berikut:
E
Ǵ粐
m疀 . LHV
…………………………………………………………… (7)
3600
Keterangan:
Ein =
Energi Bahan Bakar Yang Dihasilkan [J/s]
Sehingga, rumus efisiensi overall dapat ditulis sebagai berikut:
η蹸ú 粐
Ne
x 100% ………………………………………………….. (8)
m疀 . LHV
ηov
=
Efisiensi overall [%]
Ne
=
Daya Poros atau Daya Efektif [W]
mb
=
Laju Bahan Bakar [kg/s]
Keterangan:
LHV =
Nilai Kalor Bahan Bakar [kJ/kg]
Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) juga dapat dihitung menggunakan rumus
seperti di bawah ini[6]:
m疀
…………………………………………………………………… (9)
S Ƽ粐
Ne
Keterangan:
Sfc =
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik [kg/kJ]
2.9 Rumus Perhitungan Elektrolisis
Hukum Faraday I berbunyi: “Massa zat yang terbentuk pada masingmasing elektroda sebanding dengan kuat arus atau arus listrik yang mengalir pada
elektrolisis tersebut”[10]. Dari Hukum Faraday I maka didapat rumus:
m 粐
e. i. t
……………………………………………………………… (10)
96500
Keterangan:
m
=
Massa Zat Yang Dihasilkan [gram]
e
=
Berat Ekivalen (Ar {Atom Relatif} atau Mr {Massa Relatif})
i
=
Kuat Arus Listrik [Amper]
t
=
Waktu [detik]
II-15
Hukum Faraday II berbunyi: “Massa dari macam-macam zat yang
diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing
elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan
ekivalen masing-masing zat tersebut”[10]. Dari Hukum Faraday II maka
berat
didapatkan rumus:
m1
e1
粐
…………………………………………………………………
m2
e2
Keterangan:
m1 =
Massa Zat 1 Yang Dihasilkan [gram]
m2 =
Massa Zat 2 Yang Dihasilkan [gram]
e1
=
Berat Ekivalen Zat 1 (Ar {Atom Relatif} atau Mr {Massa Relatif})
e2
=
Berat Ekivalen Zat 2 (Ar {Atom Relatif} atau Mr {Massa Relatif})
(11)