Makalah MUTU SOLAR SEBAGAI BAHAN BAKAR MESIN DIESEL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.        Latar Belakang

 

          Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih (Pertamina: 2005). Penggunaan solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin Diesel dengan putaran tinggi (diatas 1000 rpm). Minyak solar ini biasa disebut juga Gas Oil, Automotive Diesel Oil, High Speed Diesel  (Pertamina: 2005).

1.2.         Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan dari Karya Tulis ini  adalah untuk :

-          Mngetahui definisi solar

-          Mengetahui cara pengukuran Cetane Number

-          Mengetahui apa itu Cetane Numer

-          Mengetahui cara meningkatkan Cetane Number

1.3.       Rumusan Masalah

Bagaimana Mutu Solar Sebagai Bahan Bakar Mesin Diesel?

1.4. Metode Penulisan

Metode yang digunakan adalah Studi Pustaka

1.5.         Sistematika Penulisan

    BAB 1 Pendahuluan berisi Latar Belakang, Metode Penulisan, Sitematika Penulisan.

BAB 2 Pembahasan berisi landasan teori mengenai sifat solar, karakteristik solar, cetane number, Emisi Gas Buang Solar

BAB 3 Penutup Berisi Kesimpulan dan Saran

BAB II

Pembahasan

2.1.         Pengertian & Sifat Solar

Bahan bakar diesel biasa juga disebut light oil atau solar, adalah suatu campuran dari hydrocarbon yang telah di distilasi setelah bensin dan minyak tanah dari minyak mentah pada temperatur 200 sampai 340. Sebagian besar solar digunakan untuk menggerkkan mesin diesel. Bahan bakar diesel mempunyai sifat utama sebagai berikut.

·         Tidak berwarna atau sedikit kekuning-kuningan dan berbau.

·         Encer dan tidak menguap dibawah temperatur normal.

·         Mempunyai titik nyala tinggi (40 C-100 C).

·         Terbakar spontan pada 350 C, sedikit dibawah temperatur bensin yang terbakar sendiri sekitar 500 C.

·         Mempunyai berat jenis 0,82-0,86.

·         Menimbulkan panas yang besar (sekitar 10.500 kcal/kg).

·       Mempunyai kandungan sulfur lebih besar dibanding bensin.

Jenis Minyak Dieael

2.2           Syarat-syarat solar

Kualitas solar yang diperlukan sebagai berikut.

Ø    Mudah terbakar

      Waktu tertundanya pembakaran harus pendek/singkat sehingga engine mudah dihidupkan. Solar harus dapat memungkinkan engine bekerja lembut dengan sedikit knocking.

Ø    Tetap encer pada suhu dingin (tidak mudah membeku)

      Solar harus tetap cair pada temperatur rendah sehingga engine akan mudah dihidupkan dan berputar lembut.

Ø    Daya Pelumasan

      Solar juga berfungsi sebagai pelumas untuk pompa injeksi dan nosel. Oleh jarena itu harus mempunyai sifat daya pelumas yang baik.

Ø  Kekentalan

      Solar harus mempunyai kekentalan yang memadai sehingga dapat disemprotkan oleh injektor.

Ø   Kandungan Sulfur

      Sulfur merusak pemakaian komponen engine, dan kandungan sulfur solar harus sekecil mungkin.

Ø    Stabil

      Tidak berubah kualitas, tidak mudah larut selama disimpan.

3.         Karakteristik Solar

            Karakteristik yang umum perlu diketahui untuk menilai kinerja bahan bakar diesel antaralain viskositas, angka setana, berat jenis, titik tuang, nilai kalor pembakaran, volatilitas, kadar residu karbon, kadar air dan sedimen, indeks diesel, titik embun, kadar sulfur, dan titik nyala.

1.      Viskositas

            Viskositas adalah tahanan yang dimiliki fluida yang dialirkan dalam pipa kapiler terhadapgaya gravitasi, biasanya dinyatakan dalam waktu yang diperlukan untuk mengalir pada jarak tertentu. Jika viskositas semakin tinggi, maka tahanan untuk mengalir akan semakin tinggi.Karakteristik ini sangat penting karena mempengaruhi kinerja injektor pada mesin diesel.Atomisasi bahan bakar sangat bergantung pada viskositas, tekanan injeksi serta ukuran lubanginjektor. Viskositas yang lebih tingi akan membuat bahan bakar teratomisasi menjadi tetesanyang lebih besar dengan momentum tinggi dan memiliki kecenderungan untuk bertumbukan dengan dinding silinder yang relatif lebih dingin. Hal ini menyebabkan pemadaman flame dan peningkatan deposit dan emisi mesin.Bahan bakar dengan viskositas lebih rendah memproduksi spray yang terlalu halus dantidak dapat masuk lebih jauh ke dalam silinder pembakaran, sehingga terbentuk daerah fuel rich zone yang menyebabkan pembentukan jelaga. Viskositas juga menunjukkan sifat pelumasan atau lubrikasi dari bahan bakar. Viskositas yang relatif tinggi mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik. Pada umumnya, bahan bakar harus mempunyai viskositas yang relatif rendah agar dapatmudah mengalir dan teratomisasi Hal ini dikarenakan putaran mesin yang cepat membutuhkaninjeksi bahan bakar yang cepat pula. Namun tetap ada batas minimal karena diperlukan sifat pelumasan yang cukup baik untuk mencegah terjadinya keausan akibat gerakan piston yang cepat.

2.      Cetane Number / Angka Setana

            Angka setana menunjukkan kemampuan bahan bakar untuk menyala sendiri (autoignition). Nomor Cetane adalah ukuran kualitas pembakaran bahan bakar diesel. Hal ini sering keliru sebagai ukuran kualitas bahan bakar. Cetane jumlah sebenarnya ukuran keterlambatan penyalaan bahan bakar itu. Ini adalah periode waktu antara awal injeksi dan mulai pembakaran (ignition) dari bahan bakar. Skala untuk angka setana biasanya menggunakan referensi berupa campuran antaranormal setana (C16H34) dengan alpha methyl naphtalene (C10H7CH3) atau dengan heptamethylnonane(C16H34). Normalnya setana memiliki angka setana 100,alpha methyl naphtalenememiliki angka setana 0, dan heptamethylnonane memiliki angka setana 15. Angka setana suatu bahan bakar biasanya didefinisikan sebagai persentase volume dari normal setana dengan campurannya tersebut. Angka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan bakar dapat menyala padatemperatur yang relatif rendah, dan sebaliknya angka setana rendah menunjukkan bahan bakar baru dapat menyala pada temperatur yang relatif tinggi. Penggunaan bahan bakar mesin diesel yang mempunyai angka setana yang tinggi dapat mencegah terjadinya

knocking  karena begitu bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder pembakaran maka bahan bakar akan langsung terbakar dan tidak terakumulasi. Cetane nomor seharusnya tidak dianggap saja ketika mengevaluasi kualitas bahan bakar diesel. gravitasi API, BTU konten, kisaran distilasi, kadar stabilitas, sulfur dan titik nyala semua sangat penting. Dalam cuaca dingin, titik awan dan titik rendah temperatujre plugging filter mungkin faktor kritis.
            Minimal tingkatan cetane yang dapat diterima untuk bahan bakar yang digunakan untuk engine diesel kecepatan tinggi umumnya 40-45.

§  Cara menentukan Nilai Cetane                      

Metode optik untuk menentukan cetane number adalah uji ASTM D-613. Metode ini mengharuskan penggunaan mesin uji standar industri yang dilengkapi dengan instrumentasi diterima dan dioperasikan di bawah kondisi tertentu. Pada tes ini, rasio kompresi mesin adalah bervariasi untuk bahan bakar uji sampel dan referensi nomor setana dikenal untuk mendapatkan penundaan pengapian tetap. Rasio kompresi sampel bracked oleh mereka dua bahan bakar referensi. Jumlah setana dari bahan bakar sampel isdetermined dengan memperkirakan antara dua titik acuan bahan bakar.

           

§  Bagaimana Nomor Cetane Mempengaruhi Operasi Engine?

            Tidak ada manfaat untuk menggunakan bahan bakar cetane jumlah yang lebih tinggi daripada yang ditetapkan oleh pabrikan mesin. The ASTN Spesifikasi Standar untuk Bahan Bakar Minyak Diesel (D-975) menyatakan. "Persyaratan cetane number tergantung pada desain mesin, ukuran, sifat variasi kecepatan dan beban, dan pada awal dan kondisi atmosfer Kenaikan jumlah setana atas nilai sebenarnya tidak diperlukan material meningkatkan kinerja mesin. Jumlah cetane tertentu harus sebagai serendah mungkin untuk menjamin ketersediaan bahan bakar maksimal. " Kutipan ini menggarisbawahi imnportance matching kebutuhan setana bahan bakar mesin dengan nomor setana.

            Bahan bakar Diesel dengan nomor setana lebih rendah dari kebutuhan mesin minimal dapat menyebabkan operasi mesin kasar. Mereka lebih sulit untuk memulai, terutama dalam cuaca dingin atau pada ketinggian tinggi. Mereka mempercepat pembentukan lumpur minyak pelumas. Banyak setana bahan bakar meningkatkan mesin rendah deposito sehingga asap lebih, peningkatan emisi gas buang dan memakai mesin yang lebih besar.

Menggunakan bahan bakar yang memenuhi persyaratan akan meningkatkan operasi mesin mulai dingin, mengurangi asap selama start-up, meningkatkan ekonomi bahan bakar, mengurangi emisi gas buang, meningkatkan daya tahan mesin dan mengurangi kebisingan dan getaran. kebutuhan mesin bahan bakar ini diterbitkan dalam buku pedoman operasi untuk setiap mesin tertentu atau kendaraan.

            Kualitas bahan bakar dan kinerja keseluruhan bergantung pada rasio parafinic hidrokarbon dan aromatik, kehadiran belerang, air, bakteri dan kontaminan lainnya, dan ketahanan bahan bakar terhadap oksidasi. Ukuran yang paling penting kualitas bahan bakar termasuk gravitasi API, nilai panas (BTU konten), kisaran penyulingan dan viskositas. Kebersihan dan tahan korosi juga penting. Untuk digunakan dalam cuaca dingin, titik awan dan suhu rendah filter plugging point harus menerima pertimbangan serius. nomor Cetane tidak mengukur salah satu karakteristik.

§  Aditif Peningkat Angka Setana Bahan Bakar Solar 

            Penggunaan solar sebagai bahan bakar mesin diesel menghasilkan gas buang dengan kandungan NOx, SOx,hidrokarbon dan partikulat-partikulat. Gas buang yang dihasilkan oleh kendaraan di Indonesia masih berada diatas baku mutu yang ditetapkan oleh Pemerintah Indonesia. Emisi partikulat yangdikeluarkan oleh mesin diesel ini sangat berbahaya dibandingkan dengan emisi yang dikeluarkan olehmesin berbahan bakar bensin. Hal ini disebabkan karena partikulat yang dikeluarkan oleh mesin dieselmempunyai kadar toksisitas relatifpaling tinggi, yaitu 106,7 dibandingkan dengan emisi CO yangmemiliki toksisitas relatif=1[1]. Ukuran partikulat atau jelaga (PM-10) yang lebih kecil dari 10 μm yangmenyebabkan mudah terhirup ke paru-paru bersama udara.Untuk mengurangi laju polusi udara ini maka perlu dilakukan perbaikan pada mesin diesel dan bahan bakar solar. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi emisi gas buang seperti NOx,SOx, dan partikulat adalah dengan meningkatkan Cetane Number (CN) pada solar. CN yang tinggi berartiwaktu tunda penyalaan lebih singkat. Bahan bakar diesel (solar) memiliki 3 jenis kategori, yaitu [2,3]:1. Solar kategori I: memiliki CN minimum 48 dengan kandungan sulfur maksimum adalah 5000 ppm.2. Solar kategori II: memiliki CN minimum 52 dengan kandungan sulfur maksimum adalah 300 ppm.3. Solar kategori III: memiliki CN minimum 54 serta bebas kandungan sulfur.Untuk meningkatkan CN dapat dilakukan dengan cara menambahkan aditif pada bahan bakar solar. Aditif bahan bakar solar yang telah diproduksi secara komersil adalah 2-Ethyl Hexyl Nitrate (2-EHN) [3]. 2-EHN adalah senyawa organik yang memiliki gugus nitrat pada ujung rantai karbonnya. 2-EHN digunakan karena tidak stabil secara termal dan terdekomposisi dengan cepat pada temperatur yangtinggi pada ruang pembakaran. Produk yang terdekomposisi membantu dimulainya pembakaran bahan bakar, dengan waktu penyalaan yang lebih pendek dibandingkan dengan bahan bakar tanpa aditif.

 

3.      Berat Jenis

Berat jenis menunjukkan perbandingan berat per satuan volume, karakteristik ini berkaitan dengan nilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin diesel per satuan volume bahan bakar. Berat jenis bahan bakar diesel diukur dengan menggunakan metode ASTM D287 atauASTM D1298 dan mempunyai satuan kilogram per meter kubik (kg/m3).

4.      Titik Tuang

Titik tuang adalah titik temperatur terendah dimana mulai terbentuk kristal-kristal parafin yang dapat menyumbat saluran bahan bakar. Titik tuang ini dipengaruhi oleh derajat ketidakjenuhan (angka iodium),semakin tinggi ketidakjenuhan maka titik tuang semakin rendah.Titik tuang juga dipengaruhi oleh panjang rantai karbon, semakin panjang rantai karbon makasemakin tinggi titik tuang. Karakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metoda ASTMD97.

5.      Nilai Karbon Pembakaran

            Nilai kalor pembakaran menunjukkan energi kalor yang dikandung dalam tiap satuanmassa bahan bakar. Nilai kalor dapat diukur dengan bomb kalorimeter kemudian dimasukkandalam rumus : Nilai Kalor  (kcal/kg)= {8100 C + 3400 ( H – O/8)} : 100

 Nilai kalor H, C, dan O dinyatakan dalam persentase berat setiap unsur yang terkandungdalam satu kilogram bahan bakar.

6.      Volatilitas

            Volatilitas adalah sifat kecenderungan bahan bakar untuk berubah fasa menjadi fasa uap.Tekanan uap yang tinggi dan titik didih yang rendah menandakan tingginya volatilitas.

7.      Kadar Residu Karbon

            Kadar residu karbon menunjukkan kadar fraksi hidrokarbon yang mempunyai titik didihlebih tinggi dari range bahan bakar. Adanya fraksi hidrokarbon ini menyebabkan menumpuknyaresidu karbon dalam ruang pembakaran yang dapat mengurangi kinerja mesin. Pada temperatur tinggi deposit karbon ini dapat membara, sehingga menaikkan temperatur silinder pembakaran.

8.      Kadar Air dan Sedimen

            Pada negara yang mempunyai musim dingin kandungan air yang terkandung dalam bahan bakar dapat membentuk kristal yang dapat menyumbat aliran bahan bakar. Selain itu, keberadaan air dapat menyebabkan korosi dan pertumbuhan mikro organisme yang juga dapat menyumbat aliran bahan bakar. Sedimen dapat menyebabkan penyumbatan juga dan kerusakan mesin.

9.      Indeks Diesel

        Indeks diesel adalah suatu parameter mutu penyalaan pada bahan bakar mesin dieselselain angka setana. Mutu penyalaan dari bahan bakar diesel dapat diartikan sebagai waktu yangdiperlukan untuk bahan bakar agar dapat menyala di ruang pembakaran dan diukur setelah penyalaan terjadi. cara menentukkan indeks diesel dari suatu bahan bakar mesin diesel dapatdihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini :

Indeks Diesel = {Titik Anilin (oF) x API Gravity} : 100

Dari rumus di atas dapat diketahui bahwa nilai indeks diesel dipengaruhi oleh titik anilindan berat jenisnya.

10.  Titik Embun

            Titik embun adalah suhu dimana mulai terlihatnya cahaya yang berwarna suram relatif terhadap cahaya sekitarnya pada permukaan minyak diesel dalam proses pendinginan.Karakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metoda ASTM D97.

11.  Kadar Sulfur 

            Kadar sulfur dalam bahan bakar diesel dari hasil penyulingan pertama (straight-run) sangat bergantung pada asal minyak mentah yang akan diolah. Pada umumnya, kadar sulfur dalam bahan bakar diesel adalah 50-60% dari kandungankandungan dalam minyak mentahnya.Kandungan sulfur yang berlebihan dalam bahan bakar diesel dapat menyebabkan terjadinyakeausan pada bagian-bagian mesin. Hal ini terjadi karena adanya partikel-partikel padat yangterbentuk ketika terjadi pembakaran dan dapat juga disebabkan karena keberadaan oksida belerang seperti SO2 dan SO3. Karakteristik ini ditentukan dengan menggunakan metode ASTMD1551.

12.  Titik Nyala (Flash Point)

            Titik nyala adalah titik temperatur terendah dimana bahan bakar dapat menyala. Hal ini berkaitan dengan keamanan dalam penyimpanan dan penanganan bahan bakar.

2.4. Emisi Gas Buang Solar

            Polusi udara oleh gas buang dan bunyi pembakaran motor Diesel merupakan gangguan terhadap lingkungan. Komponen-komponen gas buang yang membahayakan itu antara lain adalah asap hitam (angus), hidro karbon yang tidak terbakar (UHC), karbon monoksida (CO),oksida nitrogen (NO) dan NO2. NO dan NO2 biasa dinyatakan dengan NOx (W Arismunandar 2002 : 51). Namun jika dibandingkan dengan motor bensin, motor Diesel tidak banyak mengandung CO dan UHC. Disamping itu, kadar NO2 sangat rendah jika dibandingkan dengan NO. Jadi boleh dikatakan bahwa komponen utama gas buang motor Diesel yang membahayakanadalah NO dan asap hitam.Selain dari komponen tersebut di atas beberapa hal berikut yang merupakan bahaya ataugangguan meskipun bersifat sementara. Asap putih yang terdiri atas kabut bahan bakar atau minyak pelumas yang terbentuk pada saat start dingin, asap biru yang terjadi karena adanya bahan bakar yang tidak terbakar atau tidak terbakar sempurna terutama pada periode pemanasan mesin atau pada beban rendah, serta bau yang kurang sedap merupakan bahaya yang menggangu lingkungan. Selanjutnya bahan bakar dengan Kadar belerang yang tinggi sebaiknya tidak digunakan karena Akan menyebabkan adanya SO2 di dalam gas buang.Asap hitam membahayakan lingkungan karena mengeruhkan udara sehingga menggangu pandangan, tetapi juga karena adanya kemungkinan mengandung karsinogen. Motor Diesel yang mengeluarkan asap hitam yang sekalipun mengandung partikel karbon yang tidak terbakar tetapi bukan karbon monoksida (CO). Jika angus yang terjadi terlalu banyak, gas buang yang keluar dari mesin akan berwarna hitam dan mengotori udara.Menurut Nakoela Soenarta (1995: 39) faktor-faktor yang menyebabkan terbentuknya jelaga atau angus pada gas buang motor Diesel adalah

A. Konsentrasi oksigen sebagai gas pembakar kurang 

B.Bahan bakar yang disemprotkan ke dalam ruang bakar terlalu banyak

C.Suhu di dalam ruang bakar terlalu tinggi

D.Penguapan dan pencampuran bahan bakar dan udara yang ada di dalam silinder tidak dapat berlangsung sempurna.

            Karbon tidak mempunyai cukup waktu untuk bedifusi supaya bergabung denganoksigenTerbentuknya karbon-karbon padat (angus) karena butir-butir bahan bakar yang terjadisaat penyemprotan terlalau besar atau beberapa butir terkumpul menjadi satu, maka akan terjadidekomposisi. Hal tersebut disebabakan karena pemanasan udara pada temperatur yang terlalutinggi sehingga penguapan dan pencampuran dengan udara tidak dapat berlangsung sempurna.Saat dimana terlalu banyak bahan bakar yang disemprotkan maka terjadinya angus tidak dapat

BAB III

Penutup

3.1.            Kesimpulan

1.Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentahyang berwarna kuning coklat.

2.Pengukuran kadar Cetane dapat dilakukan dengan uji ASTM D-613.

3.Angka setana yang tinggi menunjukkan bahwa bahan bakar dapat menyala pada temperatur yang relatif rendah, dan sebaliknya angka setana rendahmenunjukkan bahan bakar baru dapat menyala pada temperatur yang relatif tinggi.

4. Cetane Number dapat ditingkatkan dengan menambahkan zat aditif; salah satunya adalah 2-Ethyl Hexyl Nitrate (2-EHN)

3.2.       Saran

1. Mernggunakan Bahan Bakar Dengan Cetane Number yang sesuai agar mesin bekerja optimum

2. Rutin Membersihkan Deposit Kotoran pada mesin , sehingga mesin selalu berada dalam keadaan optimum dan polusi dapat diminimalisir

3. Menjaga Solar dari kontaminasi air , pasir dan benda asing yang dapat menimbulkan masalah

DAFTAR PUSTAKA

aradiay3119. “Bahan Bakar Solar (Diesel Fuel.)” http://www.scribd.com/doc/45920835/Bahan-Bakar-Solar-Diesel-Fuel (diakses tanggal 9 September 2014)

Faizal Lesmana .“Bahan Bakar Solar dan Pembakaran Motor Diesel.” http://zallesmana.blogspot.com/p/bahan-bakar-solar-dan-pembakaran-motor.html (diakses tanggal 9 September 2014)