karya ilmiah remaja - membandingkan efisiensi pembakaran bahan bakar pertamax dan shell - laksmisari...
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Setiap dari kita, entah kalangan bawah, menengah
ataupun atas, semuanya pasti mengenal zat cair yang bernama
bensin. Suatu zat cair yang serupa dengan air namun memiliki
bau yang lebih lengur dan lebih mudah terbakar.
Dewasa ini, penggunaan Bahan Bakar Minyak atau BBM
merupakan suatu hal yang sangat esensial di dalam
kelangsungan hidup dan rumah tangga. Hampir barang-barang
bermotor semuanya memerlukan Bahan Bakar Minyak.
Kendaraan contohnya. Dari pesawat terbang hingga sepeda
motor semuanya membutuhkan Bahan Bakar Minyak. Lampu
temaram, kompor gas, dan perkakas lainnya pun membutuhkan
Bahan Bakar Minyak. Bahan Bakar Minyak merupakan hal yang
sangat penting di era globalisasi ini. Tanpa Bahan Bakar Minyak,
motor tak akan bisa bergerak, stagnan, diam di tempat.
Peran Bahan Bakar Minyak pada kegiatan Industri
Indonesia sangat penting, semua sepeda motor membutuhkan
Bahan Bakar Minyak untuk beroperasi, hingga akhirnya hal
tersebut menuntun para produsen Bahan Bakar untuk bersaing.
Dapat kita lihat di lapangan, terdapat berbagai macam
jenis dan tipe bahan bakar, sebagai contohnya bensin. Kita
seringkali menjumpai beberapa Stasiun Pengisian Bahan Bakar
Umum dengan merk yang berbeda-beda, misalnya Pertamina,
Shell, dan lain-lain. Setiap produsen bahan bakar memiliki
kelebihan dan kekurangan masing-masing.
Bensin mengandung lebih dari 500 jenis hidrokarbon yang
memiliki rantai C5 hingga C10. Kadarnya bervariasi, tergantung
komposisi minyak mentah dan kualitas yang diinginkan.
1
Bensin hanya terbakar dalam fase uap, maka bensin harus
diuapkan dalam karburator sebelum dibakar dalam silinder
mesin kendaraan. Energi yang dihasilkan dari proses
pembakaran bensin diubah menjadi gerak melalui berbagai
tahapan. Pembakaran bensin yang diinginkan adalah yang
menghasilkan dorongan yang mulus terhadap penurunan piston.
Hal ini tergantung dari ketepatan waktu pembakaran agar jumlah
energi yang ditransfer ke piston menjadi maksimum. Ketepatan
waktu pembakaran tergantung dari jenis rantai hidrokarbon yang
selanjutnya akan menentukan kualitas bensin.
Bensin terdiri dari dua komponen utama, yaitu n-heptana
(C7H16) dan iso-oktana (C8H18). Kualitas bensin dapat ditentukan
dari banyaknya kandungan iso-oktana atau yang disebut juga
dengan nilai bilangan oktan. Semakin tinggi bilangan oktannya,
semakin efisien proses pembakaran bensin tersebut. Sedangkan
kapur barus, sebagian besar terdiri dari naftalena (C10H8). Zat ini,
selain digunakan dalam pembuatan kapur barus juga merupakan
pemerkaya bensin. Sehingga, kemungkinan besar dapat
meningkatkan bilangan oktan bensin. Pada sepeda motor 2 tak,
pembakaran bahan bakarnya lebih banyak daripada sepeda
motor 4 tak. Oleh karena itu, konsumsi bensin pada sepeda
motor 2 tak lebih besar atau bisa dibilang lebih boros daripada
sepeda motor 4 tak.
Beragamnya jenis produsen bahan bakar minyak di
Indonesia menyebabkan timbulnya persaingan dagang
antarindustri yang semakin sengit. Hal ini menyebabkan
timbulnya rumor di masyarakat tentang keunggulan dan
kelemahan pada masing-masing produk. Semakin lama,
paradigma pada masyarakat semakin subyektif. Maka dari itu,
kami memutuskan untuk meneliti dan membandingkan efisiensi
pembakaran dari masing-masing produk agar masyarakat dapat
2
mengetahui bahan bakar mana yang lebih efisien dibanding
bahan bakar yang lain.
Suatu hal penting yang menyangkut tentang efektifitas
pembakaran bensin adalah bilangan oktan, yaitu ukuran dari
kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu
terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-
heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana
yang tidak mudah terbakar.
Menyadari hal tersebut, Karya Ilmiah Remaja ini dibuat.
Mudah-mudahan Karya Ilmiah ini bermanfaat, berguna untuk
berbagai lapisan masyarakat di Indonesia, melahirkan suatu
kepastian, bahan bakar minyak yang mana yang lebih efisien
pembakarannya.
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana efisiensi pembakaran bahan bakar minyak
Pertamina-Pertamax Plus dan Shell-Super Ekstra?
2. Bagaimana selisih nilai ekonomis antara Pertamina-
Pertamax Plus dan Shell-Super Ekstra?
1.3. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk memenuhi hal-hal sebagai
berikut:
1. Untuk mengetahui efisiensi pembakaran bahan
bakar minyak Pertamina-Pertamax Plus dan Shell-
Super Ekstra.
2. Untuk membandingkan keekonomisan antara dua
bahan bakar yang berbeda, yaitu Pertamina-
Pertamax Plus dan Shell-Super Ekstra.
3. Untuk merubah pandangan masyarakat yang masih
subyektif tentang efisiensi pembakaran beberapa
produk bahan bakar minyak di Indonesia.
3
1.4. Manfaat Penelitian
1. Masyarakat dapat membandingkan kelebihan dan
kekurangan kedua produk bahan bakar minyak, dalam
hal ini Pertamina-Pertamax Plus dan Shell-Super Ekstra
dari segi kualitas dan keekonomisan.
2. Masyarakat dapat mengetahui dan memilih diantara
keduanya, mana yang lebih bermanfaat untuk
dikonsumsi sehari-hari.
3. Memberikan wawasan atau informasi yang objektif
tentang efisiensi pembakaran beberapa bahan bakar
minyak kepada masyarakat.
4
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Perbandingan Proses Pembakaran
Antarbensin
Muhammad Fuad, ST., (2009) menyatakan bahwa: “Bensin
beroktan tinggi bila dipakai pada mesin rasio kompresi rendah (<
8-9) tidak akan menambah daya atau tenaga mesin kendaraan.
Justru pada kasus-kasus tertentu dapat menyebabkan penurunan
kinerja mesin pada saat akselerasi (misalnya, percepatan pada
saat menyusul kendaraan atau menyalib).
Tenaga atau daya mesin kendaraan bertambah besar
seiring dengan semakin tingginya rasio kompresi mesin. Dan
mesin rasio kompresi tinggi hanya dapat bekerja secara optimal
dan menghasilkan daya yang besar bila memakai bensin
beroktan tinggi. Kalau memakai bensin beroktan rendah (contoh:
premium), akan terjadi proses pembakaran tidak normal dan
ketukan, lebih jauh kinerja mesin akan menurun. Bensin
beroktan tinggi tidak identik dengan proses pembakaran yang
sempurna di dalam mesin. Untuk mesin kendaraan dengan rasio
kompresi tinggi, bisa jadi berpengaruh. Tetapi untuk mesin rasio
kompresi, tidak ada pengaruhnya. Selain rasio kompresi,
perbandingan bahan bakar dan udara sifat penguapan
(volatilitas), menentukan bagus tidaknya suatu proses
pembakaran di dalam mesin.
2.2. Bilangan Oktan
Bilangan oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa
besar tekanan yang bisa diberikan sebelum bensin terbakar
secara spontan. Di dalam mesin, campuran udara dan bensin
5
(dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume
yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang
dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara
dan bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan
api dari busi keluar. Jika campuran gas ini terbakar karena
tekanan yang tinggi (dan bukan karena percikan api dari busi),
maka akan terjadi knocking atau ketukan di dalam mesin.
Knocking ini akan menyebabkan mesin cepat rusak, sehingga
sebisa mungkin harus kita hindari.
Drs. Nana Sutresna Apt, (2000:68) menyatakan bahwa:
“Bilangan oktan ialah suatu angka yang menunjukkan besarnya
persentase isooktana atau 2,2,4 trimetil pentana yang ada dalam
campuran antara isooktana dan n-heptana pada kondisi uji baku
standar pada bahan bakar. Jadi, bila suatu jenis bensin memiliki
bilangan oktan 75% ini berarti menunjukkan gejala sama pada
pembakaran campuran antara 25% isooktana dan 20% n-
heptana.”
Nama oktan berasal dari oktana (C8), karena dari seluruh
molekul penyusun bensin, oktana yang memiliki sifat kompresi
paling bagus. Oktana dapat dikompres sampai volume kecil
tanpa mengalami pembakaran spontan, tidak seperti yang terjadi
pada heptana, misalnya yang dapat terbakar spontan meskipun
baru ditekan sedikit.
Bensin dengan bilangan oktan 87, berarti bensin tersebut
terdiri dari 87% oktana dan 13% heptana (atau campuran
molekul lainnya). Bensin ini akan terbakar secara spontan pada
angka tingkat kompresi tertentu yang diberikan, sehingga hanya
diperuntukkan untuk mesin kendaraan yang memiliki rasio
kompresi yang tidak melebihi angka tersebut.
Umumnya, skala oktan di dunia adalah research octan
number (RON). RON ditentukan dengan mengisi bahan bakar ke
6
dalam mesin uji dengan rasio kompresi variable dengan kondisi
yang teratur.
Beberapa angka oktan untuk bahan bakar:
1. 87, untuk bensin standar di Amerika Serikat.
2. 88, bensin tanpa timbal, Premium.
3. 92, untuk bensin standar di Eropa, Pertamax.
4. 94, untuk premix-TT.
5. 98, untuk Pertamax Plus.
Angka oktan bisa ditingkatkan dengan menambahkan zat
aditif pada bensin. Menambahkan tetraethyl lead (TEL, Pb
(C2H5)4) pada bensin akan meningkatkan bilangan oktan bensin
tersebut, sehingga bensin murah dapat digunakan dan aman
untuk mesin dengan menambahkan timbal ini. untuk mengubah
Plumbum dari bentuk padat menjadi gas pada bensin yang
mengandung TEL dibutuhkan etylenbromida (C2H5Br). Celakanya,
lapisan tipis timbal terbentuk pada atmosfer dan membahayakan
makhluk hidup, termasuk manusia. Di negara-negara maju,
timbal sudah dilarang untuk dipakai sebagai bahan campuran
bensin.
Etanol yang berbilangan oktan 123, juga digunakan
sebagai campuran. Etanol lebih unggul dari TEL dan methyl
tertiary butyl ether karena tidak mencemari udara dengan
timbal. Selain itu, etanol mudah diperoleh dari proses fermentasi
tumbuh-tumbuhan sehingga bahan baku untuk pembuatannya
cukup melimpah. Etanol semakin sering digunakan sebagai
komponen bahan bakar setelah harga minyak bumi semakin
meningkat.
Manfaat dari tingginya nilai oktan:
1. Mengurangi ketukan atau getaran (Knocking) pada
mesin kendaraan. Ketukan merupakan gejala terjadinya
kenaikan tekanan yang serta merta atau mendadak
dalam silinder disebabkan terjadinya pembakaran
7
gasoline dengan tidka sempurna dan berlangsung
sekejap, sehingga menimbulkan letupan atau ketukan
bertekanan tinggi.
Makin tinggi bilangan oktan, makin sedikit ketukannya.
Artinya, makin bagus. (angka oktan n-heptana=0 dan
isooktana=100). Jadi, ketukan letupan ini dipengaruhi
oleh sifat bensin. Hidrokarbon yang bercabang memiliki
daya ketup rendah atau sedikit ketukannya.
2. Meningkatkan efisiensi pembakaran sehingga
menghasilkan energi yang besar. Karena letupan yang
dijumpai dalam mesin yang menggunakan bensin
dengan n-heptana tinggi menunjukkan bahwa
pembakaran berlangsung terlalu cepat sehingga daya
yang dihasilkan tidak dapat dimanfaatkan oleh silinder,
sementara hal ini tidak dijumpai pada bensin yang
mengandung benzene dan paraffin bercabang (misal:
isooktana 2,2,4 trimetil pentana).
2.3. Pembakaran pada Sepeda Motor
LA de Brujin dan L. Muilwijk (1986:14) menyatakan bahwa:
“pada motor bensin dan gas, pembakaran berlangsung dengan
perantaraan cetus api antar electrode busi yang menyalakan
tetes halus bensin dan gas bensin (hasil dari pencampuran
bensin dengan udara). Campuran ini dikompresikan dan
dinyalakan dengan cetus api, kemudian terbakar dengan
ledakan. Di kala ekspansi gas diperoleh kerja mekanik.”
Proses kerja ini disebut proses-Otto, sesuai nama
perencana Otto. Silinder bakar (seperti pada gambar di bawah
ini) terdiri atas kepala silinder, ruang, akar, torak, batang
penggerak, dan poros engkol.
8
Tahapan proses-Otto pada silinder baka:
1. Mengisi silinder dengan campuran udara dan bahan
bakar.
2. Pembakaran bahan bakar.
3. Ekspansi gas pembakaran
4. Membuang gas bekas.
2.4. Kerja mesin 4 langkah
Mesin 4 langkah adalah jenis motor bakar yang setiap 4
langkah torak menghasilkan satu kali langkah usah atau terjadi
satu kali pembakaran bahan bakar. Setiap satu kali langkah
torak, terjadi pada setengah putaran poros engkol, jadi 4 kali
langkah torak berarti 2 putaran poros engkol. Keempat langkah
motor bahan bakar empat langkah itu terdiri atas langkah isap,
kompresi, kerja (ekspansi), dan buang.
9
1. Langkah isap. Pada langkah ini, katup isap
terbuka. Torak bergerak ke bawah.
Gerakan tersebut menciptakan tekanan
sanga rendah di dalam silinder. Karena itu,
campuran bahan bakar udara terisap dan
masuk melalui katup masuk. Ketika torak
hampir mencapai TMB (titik mati bawah),
silinder sudah berisi campuran murni.
Dengan masuknya campuran ini, silinder
mencoba menyesuaikan tekanannya dengan tekanan
atmosfer. Presentase udara atmosfer yang
masuk ini bergantung pada ukuran
volumetric yang disebut efisiensi
volumetric.
2. Langkah kompresi. Setelah torak
meyelesaikan langkah isap, katup
menutup. Torak bergerak kembali ke TMA
(titik mati atas). Dengan kedua katup isap
dan buang tertutup, gerakan torak ke atas
menyebabkan campuran udara yang berada di dalam
silinder dikompresi sehingga gas-gas di dalam silinder
meningkat mencapai ratusan derajat. Proses ini dikenal
sebagai pemanasan adiabatic.
3. Langkah kerja (ekspansi). Beberapa derajat
sebelum mencapai TMA, peranti perapian
menyalakan busi. Api dari busi tersebut
membakar campuran udara bahan bakar.
Selama percikan itu, panas ledakan
menyebabkan campuran mengembang,
tekanan volume dan tekanan gas memuai
dan makin tinggi. Selanjutnya proses yang
10
menghasilkan gerakan itu disalurkan torak ke kruk as
melalui stang torak.
4. Langkah pembuangan. Setelah torak
mencapai TMB, katup buang membuka.
Torak memulai langkah ke atasnya,
memompa sisa-sisa gas pembakaran
melalui katup buang. Ketika torak hampir
mencapai TMA katup isap membuka dan
bersiap untuk memulai siklus berikutnya.
11
BAB III
METODE PENELITIAN DAN CARA KERJA
3.1. Waktu penelitian
Penelitian ini dilakukan selama dua hari, yaitu pada 22
Februari 2010 dan 10 Maret 2010. Penelitian ini kami lakukan di
rumah Bapak Nur Sapi’I Chandra, yang bertempat di Jalan Ahmad
Yani Gang Wisma Nomor 5 Sidoarjo.
3.2. Alat dan Bahan
Alat
1. Botol plastik bekas (@500 mL)
2. Gelas Ukur
3. Selang yang berdiameter sama dengan katup masuk pada
karburator
4. Kawat
5. Obeng
6. Tang
7. Selotip
8. Stopwatch
Bahan
1. Bensin merek Shell Super Extra
2. Bensin merek Pertamina Pertamax Plus
3. 3. Langkah Kerja
1. Menyiapkan semua alat dan bahan.
2. Melubangi tutup botol plastik bekas sebesar selang
karburator agar dapat disisipi selang.
3. Memasang selang pada tutup botol plastik bekas yang
sudah dilubangi.
12
4. Melubangi dasar botol plastik bekas sebesar lidi untuk
memberikan sirkulasi udara dalam tabung.
5. Melepaskan beberapa sekrup yang menempel pada casing
sepeda motor sehingga terlihat tabung karburatornya.
6. Melepas selang udara dan selang bensin (dari tangki
bensin) yang terhubung ke karburator.
7. Memasang rangkaian tabung yang sudah selesai pada
karburator, menghubungkan selang dari wadah bensin ke
karburator.
8. Memasukkan bensin Shell Super Extra ke dalam tabung
sampel-sampel berikut di bawah ini secara bergiliran
(sampel pertama terlebih dahulu, setelah percobaan
selesai)
a. Sampel A, yaitu ¼ liter bensin Shell Super Extra
b. Sampel B, yaitu ¼ liter bensin Pertamina Pertamax
Plus
9. Menghidupkan mesin sepeda motor, dan memacu sepeda
motor sampai kecepatan 40 km/jam.
10. Memacu sepeda motor dengan kecepatan konstan 40
km/jam sampai sepeda motor berhenti karena bensin habis
(mogok), sambil menyalakan stopwatch.
11. Mencatat waktu yang diperlukan sampai bensin habis
dari masing-masing sampel.
3.4. Rencana Analisa
Metode penghitungan nilai ekonomis dilakukan dengan
cara menghitung selisih dari biaya yang dikeluarkan untuk tiap
km jarak yang ditempuh. Yang dirumuskan sebagai berikut:
NE=(Biaya sampel BJarak sampel B )−( Biayasampel AJarak sampel A )
13
Keterangan: Biaya sampel A : Total biaya dari
sampel A (Rp)
Biaya sampel B : Total biaya dari sampel B
(Rp)
Jarak sampel A : Jarak tempuh dari sampel A
(km)
Jarak sampel B : Jarak tempuh dari sampel B
(km)
NE : Nilai ekonomis (Rp/km)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
Dari hasil penelitian yang telah kami lakukan pada tanggal
22 Februari 2010 dan 10 Maret 2010 di Lingkar Timur Sidoarjo,
kami memperoleh data sebagai berikut:
No
.
Sampel Bahan Bakar (250
ml)
Kecepatan rata-
rata
Waktu
1. A (Shell Super Ekstra) 40 km/jam 28 menit 40
detik
2. B (Pertamina Pertamax
Plus)
40 km/jam 30 menit 28
detik
4.2. Pembahasan Penelitian
4.2.1. Efisiensi Pembakaran
1. Sampel A (Bahan Bakar Minyak Shell Super Ekstra)
Harga per liter : Rp 7.300,00
Harga ¼ liter = 14
x Rp 7.300,00
14
= Rp 1.825,00
Kecepatan : +40 km/h
Waktu : 28 menit 40 detik = 1720 detik
Jarak yangditempuh=kecepatan(ms )×waktu ( s)
¿11 ,11ms×1.720 s
¿19111,11m
¿19,11km
2. Sampel B (Bahan Bakar Minyak Pertamina Pertamax Plus)
Harga per liter : Rp 7.400,00
Harga ¼ liter = 14
x Rp 7.400,00
= Rp 1.850,00
Kecepatan : +40 km/h
Waktu : 30 menit 28 detik = 1828 detik
Jarak yangditempuh=kecepatan(ms )×waktu ( s)
¿11 ,11ms×1.828 s
¿20311,11m
¿20,31km
4.2 Nilai Ekonomis
Berdasarkan data yang kami dapatkan dari penelitian,
berikut ini akan kami sajikan penghitungan nilai ekonomis:
Sampel A (Bahan Bakar Minyak Shell Super Ekstra)
Total biaya : 14
x Rp 7.300,00 = Rp 1.825,00
Jarak tempuh : 19,1 kilometer
Sampel B (Bahan Bakar Minyak Pertamina)
Total biaya : 14
x Rp 7.400,00 = Rp 1.850,00
Jarak tempuh : 20,3 kilometer
15
Biaya yangdiperlukan A=Biaya sampel A
Jarak tempuhsampel A
¿ Rp1.8250,0019,1km
¿95,55 rupiahkm
Biaya yangdiperlukanB=Biaya sampel B
Jarak tempuhsampel B
¿ Rp1.850,0020,3 km
¿91,13 rupiahkm
16
NE=(Biaya sampel AJarak sampel A )– ( Biayasampel BJarak sampel B )NE=(185020,3 )−(182519,1 )NE=( 37047,5−35335387,73 )NE=( 1712,5387,73 )NE = 4,417
17
BAB IV
PENUTUP
5. 1. Kesimpulan
1. Meninjau dari lama waktu dan jarak yang dapat
ditempuh dengan seperempat liter bahan bakar
minyak, bahan bakar minyak “Pertamina Pertamax
Plus” memiliki efisiensi pembakaran yang lebih baik
dibandingkan dengan bahan bakar minyak “Shell
Super Extra”
2. Selisih nilai ekonomisnya sebesar 4,417, meskipun
tidak terlalu tinggi, bahan bakar minyak pertamina
pertamax plus lebih ekonomis dibandingkan dengan
bahan bakar minyak shell super extra
5. 2. Saran
1. Untuk peneliti berikutnya bisa melanjutkan penelitian
ini dengan kendaraan lain seperti sepeda motor 2
langkah atau dengan mobil berbahan bakar bensin.
Selain itu, bahan bakar minyak yang diuji juga dapat
diganti dengan merek bahan bakar lain
2. Penelitian tentang nilai ekonomis kami sarankan
untuk diteliti lebih lanjut, karena kami hanya
membatasi pada konsumsi BBM
3. Sebaiknya karya ilmiah ini disosialisasikan kepada
berbagai lapisan masyarakat, agar masyarakat dapat
mengetahui fakta yang sebenarnya.
18