Bahan Bakar.pdf

A. Nama dan Kode Mata Kuliah

: Bahan Bakar dan Pelumas.

B. Program Studi

: Teknika Perikanan Laut (TPL)

C. Deskripsi Mata Kuliah

: Siswa dapat menguasai tentang dasar

pengertian yang

berkaitan dengan bahan bakar dan pelumas beserta fungsi dan kegunaan bagi kehidupan. D. Kegunaan Mata Kuliah

: Dapat mengetahui energi yang ditimbulkan oleh pembakaran bahan bakar yang meliputi pengenalan bahan bakar, hakekat bahan bakar, energi dan pembakaran, analisah pembakaran, kebutuhan udara pembakaran, pelumas dan sistem pelumasan, karakteristik minyak pelumas, dan sistem pelumasan.

E. Tujuan Instruksional Umum

: Siswa dapat mengetahui tentang fungsi bahan bakar dan pelumas dalam pemakaian.

F. Susunan dan materi pengajaran

: Pengenalan bahan bakar, hakekat bahan bakar, energi dan pembakaran,

analisa

pembakaran,

kebutuhan

udara

pembakaran, pelumas dan sistem pelumasan, karakteristik minyak pelumas, dan sistem pelumasan G. Petunjuk Pelajaran Bagi Siswa

: Pembelajaran dilakukan dengan multimedia, buku ajar, diskusi, dan tugas-tugas sebagai pengayaan materi sehingga diharapkan siswa mempersiapkan diri sebelum proses pembelajaran dilaksanakan.

1

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

BAB I PENGENALAN BAHAN BAKAR A. Pengertian Bahan Bakar Bahan bakar adalah bahan–bahan yang di gunakan dalam proses pembakaran. Tanpa adanya bahan bakar tersebut pembakaran tidak akan mungkin dapat berlangsung. Banyak sekali jenis bahan bakar yang kita kenal dalam kehidupan kita sehari–hari. Penggolongan ini dapat dibagi berdasar dari asalnya bahan bakar dapat di bagi menjadi tiga golongan, yaitu: (1) bahan bakar nabati, (2) bahan bakar mineral, dan (3) bahan bakar fosil. Apabila dilihat dari bentuknya, maka bahan bakar di bagi 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 di pakai adalah bahan bakar mineral cair. Hal ini dilakukan karena banyaknya keuntungan–keuntungan yang di perolah dengan menggunakan bahan bakar dengan jenis mineral tersebut. Setiap bahan bakar memiliki karakteristik dan nilai pembakaran yang berbeda–beda. Karakteristik inilah yang menentukan sifat–sifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat di sempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia ke dalam 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 di pengaruhi oleh bilangan tersebut, sedangkan di motor Diesel sangat di pengaruhi oleh bilangan setana (cetane number). Adapun tujuan dari pembakaran bahan bakar adalah untuk memperoleh energi yang di sebut dengan energi panas (heat energy). Hasil pembakaran bahan bakar yang berupa energi panas dapat di bentuk menjadi energi lain, misalnya : energi untuk penerangan, energi mekanis dan sebagainya. Dengan demikian setiap hasil pembakaran bahan bakar akan di dapatkan suatu bentuk energi yang lain yang dapat di sesuaikan dengan kebutuhan. Sisa–sisa hasil pembakaran dalam bahan bakar harus di perhatikan. Oleh karena itu sisa dari hasil pembakaran yang kurang sempurna akan dapat berpengaruh negatif terhadap lingkungan. Sisa pembakaran ini akan mengandung gas-gas beracun, yang terutama di timbulkan oleh pembakaran pada motor bensin. Sedangkan hasil pembakaran yang ditimbulkan oleh motor Diesel

2

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

akan dapat menimbulkan gas asap yang berwarna gelap yang akan mengotori lingkungan. Namun pada kenyataanya, polusi yang ditimbulkan oleh pembakaran pada motor Diesel ini tidak berbahaya bagi lingkungan, jika di bandingkan dengan gas sisa hasil pembakaran pada motor bensin. B. Pengertian Bahan Bakar Minyak Bahan bakar minyak adalah bahan bakar mineral cair yang di peroleh dari hasil tambang pengeboran sumur – sumur minyak, dan hasil kasar yang diperoleh di sebut dengan minyak mentah atau crude oil. Hasil dari pengolahan minyak mentah ini akan menghasilkan bermacam bahan bakar yang memiliki kualitas yang berbeda-beda. Minyak dalam hal ini merupakan bahan bakar yang diIndonesia pemakaianya telah lama kita pergunakan dalam kehidupan sehari–hari. Sebelumnya, lebih banyak di gunakan orang dengan istilah minyak tanah, yang artinya minyak yang di hasilkan dari dalam tanah (R.P. Koesoemadinata : 1980). Berdasar asal-muasalnya yaitu dengan di ketahuinya minyak tanah atau minyak mentah itu terdapat bersama–sama dengan gas alam, maka istilah yang lazim digunakan sekarang ini adalah minyak dan gas bumi.dalam beberapa bahasa lain, misalnya : petroleum (Bahasa Inggris) yang berasal dari kata “petro” yang berarti batu dan “oleum” yang berarti minyak. Jadi dengan kata lain petroleum berarti minyak yang berasal dari batu. Sebenarnya istilah minyak bumi lebih tepat digunakan, sebab minyak terdapat di bumi dan bukan dalam tanah, atau juga tepat apabila disebut sebagai minyak mentah, artinya minyak yang belum di kilang. Istilah lain yang biasa di pakai adalah natural gas atau gas alam. Adapun istilah minyak tanah kita kenal sebagai kerosin, yaitu salah satu hasil pengilangan minyak bumi, yang juga sering di sebut sebagai minyak latung, yang dalam hal ini latung berarti batu, dengan demikian minyak latung sama pengertiannya petro-oleum. C. Macam–macam Bahan Bakar Minyak 1. Bensin 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 dengan kata lain gasoline. Bensin pada dasarnya adalah persenyawaan jenuh dari hidro karbon, dan merupakan

3

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

komposisi isooctane dengan normal-heptana.Serta senyawa molekulnya tergolong dalam kelompok senyawa hidrokarbon alkana. Kualitas bensin dinyatakan dengan angka oktan, atau octane number. Angka octan 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 yang kita beri angka oktan 100, heptane yang sangat sedikit tahan terhadap dentuman di beri bilangan 0. Pada motor percobaan, bermacam– macam bensin di bandingkan dengan campuran isooctane dan normal heptana tersebut. Bilangan oktan untuk bensin adalah sama dengan banyaknya prosen isooctane dalam campuran itu. Semakin tinggi ON bahan bakar menunjukkan daya bakarnya semakin tinggi. Bensin yang ada di pasaran di kenal ada tiga kelompok : (1) Regular–grade, (2) Premium–grade, dan (3) Third-grade Gassoline. Adapun di-Indonesia pertamina mengelompokkanya menjadi : bensin, premium, aviation gas dan super. 2. Minyak Tanah Minyak tanah merupakan campuran kompleks antara beratus- ratus macam hidro karbon dalam minyak tanah terdapat karbon tak jenuh, tetapi hasil kracking yaitu penyulingan pada suhu dan tekanan yang tinggi terjadi pula senyawa hidro karbon yang tidak jenuh. Adapun terjadinya minyak tanah ini berdasarkan pertimbangan geologis maupun dasar pertimbangan kimia yang telah di ketahui, menyatakan bahwa minyak tanah terjadi dari sisa – sisa hewan dan tumbuhan. Hal ini nampak dalam beberapa fraksi minyak tanah mempunyai kegiatan optik dan terdapatmya porpirin yang ada hubunganya dengan khlorofil maupun hemin. Sehingga dapat di simpulkan bahwa sisa–sisa tumbuhan mengandung khlorofil, sedang sisa–sisa hewan mengandung haemoglobin. Pengambilan minyak tanah dilakukan dengan jalan pengeboran minyak bumi sampai dengan lapisan tertentu, kemudian di lakukan penyulingan. Hasil dari penyulingan meperoleh sejumlah fraksi yang berhasil di pisahkan,antara lain : (1) Petroleum eter, fraksi pertama yang mendidih antara 35°C sampai dengan 80°C, (2) Gassoline / bensin, fraksi kedua yang mendidih antara 50°C sampai dengan 220°C, (3) Kerosin, fraksi ketiga yang mendidih antara 200°C

4

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

sampai dengan 300°C, (4) Parafin padat, cair, petroleum, fraksi yang mempunyai temperatur tertinggi, dan (5) Residu, fraksi yang terakhir. 3. Minyak Solar Minyak solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah, bahan bakar ini mempunyai warna kuning cokelat yang jernih. Minyak solar ini biasanya digunakan sebagai bahan bakar pada semua jenis motor Diesel dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran langsung di dalam dapur–dapur kecil yang menghendaki hasil pembakaran yang bersih. Minyak ini sering disebut juga sebagai gas oil, ADO, HSD, atau Dieseline. Pada temperatur biasa, artinya pada suhu kamar tidak menguap, dan titik nyalanya jauh lebih tinggi dari pada bahan bakar bensin. Kualitas solar dinyatakan dengan angka setane atau cetane number (CN). Bilangan setane yaitu besar prosentase volume normal cetane dalam campuranya dengan methylnapthalene yang menghasilkan karakteristik pembakaran yang sama dengan solar yang bersangkutan (Drs. Warsowiwoho : 1976). Secara umum solar dapat diklasifikasikan sebagai berikut: (1) Light Diesel Fuel (LDF) mempunyasi CN = 50, (2) Medium Diesel Fuel (MDF) mempunyasi CN = 50, dan (3) Heavy Diesel Fuel (HDF) mempunyasi CN = 35. LDF dan MDF sering dikatakan sebagai solar no.1 dan 2. Kedua jenis solar ini sebenarnya letak perbedaanya adalah pada efek pelumasanya saja. LDF dalam hal ini lebih encer, jernih, dan ringan, sedang MDF lebih gelap, berat, dan dan dalam pemakaianya dealam motor bakar di perlukan syarat- syarat khusus. 4. Minyak Diesel Minyak Diesel adalah bahan bakar minyak jenis penyulingan kotor yang mengandung fraksi–fraksi berat atau campuran dari jenis destilase dengan fraksi yang berat (residual fuel oil) dan berwarna hitam dan gelap, tetapi tetap cair pada suhu rendah. Minyak Diesel ini banyak di gunakan sebagai bahan bakar mesin Diesel yang berputar sedang atau lambat dan juga sebagai bahan bakar untuk pembakaran langsung dalam dapur–dapur industri. Bagi kehidupan seharihari minyak ini sering disebut sebagai MDF (Medium Diesel Fuel).

5

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

5. Minyak Bakar Minyak bakar adalah bahan bakar yang bukan berasal dari hasil penyulingan, tetapi jenis residu. Minyak ini mempunyai tingkat kekentalan yang tinggi dan juga titik tuang (pour point) yang lebih tinggi dari pada minyak Diesel, serta berwarna hitam gelap. Bahan bakar jenis ini banyak di pergunakan sebagai bahan bakar pada sistem pembakaran langsung dalam dapur–dapur industri yang besar. Pembakaran langsung yang di maksud adalah pada sistem eksternal combustion engine atau mesin pembakaran luar, misalnya: pada mesin uap, dapurdapur baja, dan lain sebagainya. Minyak ini di sebut juga sebagai MFO (Medium Fuel Oil). 6. Bensol Bensol adalah bahan bakar hasil tambahan dari pada industri gas batu bara dan pabrik kokas. Bensol dapat di peroleh dengan cara mencuci gas yang keluar dari dapur dengan ter yang ringan. Bahan bakar minyak ini sangat baik di gunakan pada kendaraan bermotor, karena sangat tahan terhadap knocking atau dentuman, sehingga memenuhi syarat pada motor dengan kompresi tekanan yang tinggi. Kadang–kadang di pakai sebagai campuran bensin untuk mempertinggi sifat anti dentuman (knoking). Bensol membeku pada temperatur 5°C di bawah nol. Dengan menambahkan tuluol dan xylol titik beku dari bahan bakar ini dapat diturunkan. D. Cara Perolehan Bahan Bakar 1. Bahan bakar yang berasal dari tumbuhan Sebenarnya bahan bakar, terutama bahan bakar minyak telah lama dikenal oleh bangsa Indonesia. Hanya saja pada saat itu minyak hanya di gunakan sebatas sebagai penerangan rumah tangga di waktu malam hari. Namun pengenalan minyak masih sangat sederhana, misalnya pada penggunaan obor, yang semua itu sebenarnya merupakan bahan bakar minyak yang di pergunakan dalam bentuk yang lain. Bahan bakar minyak ini dapat diperoleh melalui proses peragian atau dengan jalan penggilingan yang berasal dari tumbuh–tumbuhan yang telah terkubur sekian tahun lamanya. Adapun proses terjadinya adalah sebagai berikut, di tinjau bagaimana benih suatu tumbuhan mulai tumbuh dari lembaganya, maka benih tersebut keluar akar yang kemudian masuk ke

6

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

dalanm tanah, sedangkan batangnya muncul di udara. Akar dari tumbuhan ini mengambil makanan dari dalam tanah. Daun pada batang mengambil makanan dari udara atau sebagai dapur untuk memasak makanan tersebut. Akan tetapi sebelumnya bibit kecil itu memerlukan persediaan makanan sedikir sekali sebagai bekalnya. Modal tumbuhan itu terdapat di dalam benihnya. Sesungguhnya makanan sebenarnya adalah sebagian besar merupakan benih tumbuhan, misalnya tanaman padi yang ditumbuk atau di giling menjadi beras, buah–buahan yang bertempurung seperti kelapa, pala, kemiri dan sebagainya adalah benih pohon atau selubung benih tempat makanan persediaan untuk tumbuhan tadi. Bahan makanan yang mengandung minyak mudah di simpan dan di timbun dalam jangka waktu yang cukup lama. Demikian juga pada tumbuh-tumbuhan yang menyimpan makananya dalam bentuk minyak pada bijihnya. Itulah sebabnya hampir semua bahan bakar yang berbentuk minyak nabati berasal dari benih tumbuh-tumbuhan. Apalagi benih tumbuhan yang mengandung minyak tadi, misalnya : kenari, kemiri, kacang tanah dan sebagainya jika dikeringkan maka akan terdapat minyak yang dapat di bakar hingga memberi nyala api. Namun perlu di ketahui bahwa minyak jenis seperti itu sangatlah terbatas jumlahnya, sehingga bahan bakar yang demikian itu sangat mahal harganya di pasaran, maka sebagian orang tidak lagi menggunakan bahan bakar yang semacam itu karena dianggap kurang ekonomis. Untuk menanggulangi hal itu, maka sekarang ini banyak di produksi jenis minyak tersebut dengan jalan peragian (arsenium), misalnya tetes tebu, ketela pohon, kentang dan sebagainya. Bahan bakar jenis ini banyak di gunakan untuk bahan pembuatan alkohol. Walaupun pembuatanya menggunakan fasilitas yang relatif lebih murah, namun produksinya sangat rendah, sehingga kurang memadai apabila di bandingkan dengan jumlah penggunanya. Bahan bakar yang di hasilkan dengan jalan seperti di atas sering di sebut sebagai bahan bakar alkohol dan spiritus. 2. Bahan bakar yang berasal dari mineral Bahan bakar minyak mineral ini di dapat dari tambang sehingga sering juga di sebut sebagai minyak bumi ataun minyak mineral atau juga minyak tambang. Bahan bakar mineral ini sangat penting artinya bagi kehidupan manusia, karena dunia memerlukanya begitu banyak sehingga manusia mencari di manamana.

7

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Adanya kebutuhan yang banyak itu maka eksploitasi terhadap minyak bumi dilakukan secara besar-besaran. Keadaan yang seperti itu, dikhawatirkan akan memacu terjadinya kelangkaan minyak dunia. Teknologi modern tentang pengolahan minyak telah ditemukan dengan cara melakukan penyulingan terhadap minyak bumi. Proses dimulai dengan memasukkan saluran pipa ke dalam sumur galian yang di dalamnya mengandung minyak, gas dan air. Pipa tersebut kemudian di hubungkan dengan menara destilasi, yang mana di dalam menara itu minyak mentah dan gas alam akan di proses dengan temperatur yang tinggi agar mencair dan dapat dipisahkan menjadi jenis bahan bakar yang berbeda-beda. E. Syarat Bahan Bakar dalam Pemakaian Ada beberapa tipe bahan bakar dan pelumas yang digunakan pada kendaraan bermotor. Beberapa diantaranya berisi racun dan zat kimia yang mudah terbakar dan ini harus di tangani dengan hati–hati. Penggunaan tipe bahan bakar atau pelumas disesuaikan dengan karaktristik terhadap kebutuhan, agar tidak terjadi kesalahan yang menyebabkan kerusakan pada mesin pembangkit tenaga. Pemakaian bahan bakar yang tidak sesuai dengan karakter mesin mungkin dapat menyebabkan kerusakan pada sistem kerja mesin maupun efek yang lain, yaitu berupa polusi lingkungan. Oleh karena itu sangatlah penting bagi kita untuk mengetahui perbedaan tipe karakteristik pelumas dan bahan bakar, beserta cara penangananya yang benar. Sampai saat ini bahan bakar yang biasa di gunakan pada mobil dan sebagian kendaraan bermotor adalah bensin dan solar (Diesel), dan beberapa negara ada yang menggunakan alkohol, LPG dan bahan bakar lainya. Namun demikian secara garis besar penjelasan dan penggunaan tentang bahan bakar yang ada dipasaran umum, yaitu berupa bensin dan solar (Diesel). 1. Bahan bakar bensin Bensin mengandung hidro karbon hasil sulingan dari produksi minyak mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini di pergunakan untuk mesin dengan pengapian busi. Sifat yang di miliki bensin antara lain : (1) Mudah menguap pada temperatur normal, (2) Tidak berwarna, tembus pandang dan berbau, (3) Titik nyala rendah (-10° sampai -15°C),

8

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

(4) Berat jenis rendah (0,60 s/d 0,78), (5) Dapat melarutkan oli dan karet, (6) Menghasilkan jumlah panas yang besar (9,500 s/d 10,500 kcal/kg), (7) Setelah di bakar sedikit meninggalkan karbon. Adapun syarat–syarat bensin yang baik dan memberikan kerja mesin yang lembut, yaitu : (1) Mudah terbakar, artinya mampu tercipta pembakaran serentak di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking atau dentuman, (2) Mudah menguap, artinya bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan campuran udara dengan bahan bakar yang tepat saat menghidupkan mesin yang masih dingin, (3) Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih, artinya sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama di simpan. Selain itu juga bensin harus mencegah pengendapan pada sistem intake, (4) Angka octane, adalah suatu angka untuk mengukur bahan bakar bensin terhadap daya anti knock characteristic. Bensin dengan nilai oktan yang tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking. 2. Bahan bakar Diesel Bahan bakar Diesel biasa juga di sebut debgan light oil atau solar, yaitu suatu campuran dari hidro karbon yang telah di destilase setelah bensin dan minyak tanah dari minyak mentah pada temperatur 200°C sampai 340°C. Bahan bakar jenis ini atau biasa disebut sebagai bahan bakar solar sebagian besar digunakan untuk menggerakkan mesin Diesel. Bahan bakar Diesel mempunyai sifat utama sebagai berikut : (1) Tidak berwarna atau sedikit kekuning-kuningan dan berbau, (2) Encer dan tidak menguap di bawah temperatur normal, (3) Titik nyala tinggi (40°C sampai 100°C), (4) Terbakar spontan pada 350°C, sedikit di bawah bensin, (5) Berat jenis 0,82 s/d 0,86, (6) Menimbulkan panas yang besar (10,500 kcal/kg), dan (7) Mempunyai kandungan sulfur yang lebih besar di banding dengan bensin. Syarat–syarat pengunaan solar sebagai bahan bakar harus memperhatikan kualitas solar, antara lain adalah sebagai berikut: (1) Mudah terbakar, artinya waktu tertundanya pembakaran harus pendek/singkat, sehingga mesin mudah dihidupkan. Solar harus memungkinkan kerja mesin yang lembut dengan sedikit knocking, (2) Tetap encer pada suhu dingin (tidak mudah membeku), menunjukan Solar harus tetap cair pada suhu rendah sehingga mesin akan mudah di hidupkan dan berputar lembut, (3) Daya pelumasan, artinya Solar juga berfungsi sebagai

9

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

pelumas untuk pompa injeksi dan nossel. Oleh karena itu harus mempunyai sifat dan daya lumas yang baik, (4) Kekentalan, berkait dengan syarat melumas dalam arti Solar harus memiliki kekentalan yang baik sehingga mudah untuk dapat di semprotkan oleh injektor, (5) Kandungan sulfur, karakteristik Sulfuir yang dapat merusak pemakaian komponen mesin sehingga mempersyaratkan kandungan sulfur solar harus sekecil mungkin (< 1 %), dan (6) Angka cetane, Yaitu suatu cara untuk mengontrol bahan bakar solar dalam kemampuan untuk mencegah terjadinya knocking, tingkat yang lebih besar memiliki kemampuan yang lebih baik.

Ringkasan simpulan Berdasar uraian di atas dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Bahan bakar adalah bahan–bahan yang diperlukan untuk pembakaran 2. Bahan bakar yang di pakai di masyarakat beraneka macam, maka harus pandai memilih bahan bakar yang baik dan tepat untuk proses pembakaran. 3. Bahan bakar yang sering di pakai adalah bensin, solar dan minyak tanah. Untuk mengetahui bensin yang baik dengan melihat angka octan-nya, sedangkan solar yang baik dapat di lihat dari angka cetan-nya.

Soal Latihan : I. Pilihan Ganda 1. Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembakaran adalah …….. a.

Bahan tambang

c. Bahan bakar

b.

Bahan plastic

d. Bahan baku

2. Untuk memperoleh energy yang disebut dengan energy panas (heat energy) adalah tujuan dari ….. a.

Pembakaran bahan bakar

c. Pembakaran bahan kasar

b.

Pembakaran kertas

d. Pelumasan

3. Bahan bakar mineral cair yang diperoleh dari hasil tambang, pengeboran sumur-sumur minyak dan hasil kasar yang diperoleh disebut minyak mentah/crude oil adalah pengertian dari ………..

10

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

a.

Bahan bakar solar

c. Bahan bakar minyak

b.

Bahan bakar bensin

d. Bahan bakar bensol

4. Syarat-syarat bensin yang baik dan memberikan kerja mesin yang lembut adalah, kecuali ……. a.

Mudah terbakar

c. Mudah menguap

b.

Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih

d. Mudah didapatkan

5. Untuk melihat bensin yang baik, maka harus dilihat angka …… a.

Octane

c. Kekentalan

b.

Cetane

d. Viskositas

Essay 1. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini digunakan untuk mesin dengan pengapian busi. Tuliskan sifat-sifat yang dimiliki bensin.! 2. Tuliskan pengertian : a.

Bahan Bakar

b. Angka octane c. Angka cetane 3. Tuliskan pengertian dan penjelasan dari jenis-jenis bahan bakar..!!! III Diskusi 1. Sebutkan sifat kimia dan fisika yang terdapat pada jenis-jenis bahan bakar 2. Apa yang terjadi, apabila bensin dicampur dengan oli.?

11

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

BAB II HAKEKAT BAHAN BAKAR

Bahan bakar adalah bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembakaran. Jika ditinjau menurut asalnya, bahan bakar digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu bahan bakar nabati, bahan bakar mineral dan bahan bakar fosil. Sedangkan ditinjau menurut bentuknya, maka bahan bakar dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu bahan bakar berbentuk padat, cair dan gas. Komposisi bahan bakar, hingga saat ini bahan bakar cair merupakan bahan bakar yang banyak digunakan, mengingat segi keuntungan yang ada untuk keperluan-keperluan pada motor bakar pembakaran dalam (Internal Combustion Engine). Komposisi bahan bakar dapat dikenali dengan Nomenklatur Senyawa Hidrokarbon. Sifat-sifat bahan bakar, pada setiap bahan bakar mempunyai karateristik dan nilai pembakaran yang berbeda-beda. Bahan bakar minyak mempunyai nilai kalor tinggi, karaterisik ini menentukan sifat-sifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat disempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia kedalam bahan bakar tersebut. Tara kalor mikanik, tujuan pembakaran bahan bakar untuk memperoleh energi yang disebut energi panas (heat energy), yang dapat diubah menjadi bentuk energy mechanich. Sisa-sisa hasil pembakaran bahan bakar harus diperhatikan, karena pembakaran yang kurang sempurna mengandung gas-gas beracun dapat berpengaruh negatip terhadap lingkungan. Oleh karena itu sisa dari pembakaran yang kurang sempurna akan dapat berpengaruh negatip terhadap lingkungannya. Sisa pembakaran yang kurang sempurna akan mengandung gas-gas beracun, yang terutama ditimbulkan oleh pembakaran pada motor bensin. A. Karakteristik Minyak Penggunaan minyak sebagai bahan bakar memiliki beberapa keuntungan, baik ditinjau dari segi teknik maupun segi ekonomi. Keuntungan bahan bakar minyak dibanding dengan bahan bakar yang lain terutama disebabkan karena berbagai sifat fisika yang ada pada minyak tersebut. Adapun sifat-sifat minyak yang menguntungkan antara lain :

12

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

1. Sifat cair bahan bakar minyak Sifat ini ditinjau dari segi teknik sangat menguntungkan, yaitu cairan mudah sekali mengalir dan mudah sekali menyesuaikan dengan tempat penampungan. Cairan mudah sekali ditransportasikan dengan memompakannya melalui pipa sehingga mengalir sendiri, mudah disimpan dalam bentuk tangki yang bagaimanapun. Misalnya saja pada pengilangan minyak, transportasi dengan kapal tangker yang relatif lebih praktis dan tidak memakan tempat. Sifat mengalir sendiri tidak memerlukann peralatan pembantu yang rumit dan perawatan yang relatif murah dibanding dengan bahan bakar padat. Jadi dengan sifat cair bahan bakar minyak cenderung lebih praktis dalam pemakaian. 2. Bahan bakar minyak mempunyai nilai kalor tinggi Bahan bakar minyak memiliki kalor yang tinggi dibandingkan bahan bakar yang lain dalam jumlah kg yang sama. Misalnya 1 kg solar akan menghasilkan kalori yang lebih tinggi dari pada 1 kg batu bara atau kayu. Tabel 1 Nilai kalor macam-macam bahan bakar (RP. Koesoemadinata : 1980) Bahan bakar Kayu Arang kayu

13

Kalori / gram 3.990 – 4.420 7.260

Batu bara muda / lignit

3.328 – 3.339

Batu bara subbitumina

5.289 – 5.862

Batu bara bitumina

5.650 – 8.200

Lemak hewan

9.500

Minyak nabati

9.300 – 9.500

Alkohol

6.456

Aspal

5.295

Minyak mentah

10.419 – 10.839

Minyak bunker

10.283 – 10.764

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Solar

10.667

Minyak tanah

11.006

Bensin

11.528

Besarnya nilai kalor yang dihasilkan pada bahan bakar dapat dilihat pada tabel berikut di atas tersebut. 3. Minyak menghasilkan beberapa macam bahan bakar Berdasar minyak mentah hasil pengeboran dapat diperoleh berbagai macam fraksi destilasi yang merupakan bahan bakar untuk keperluan bermacammacam mesin pula. Hal ini sangat menguntungkan dalam perancangan model mesin termasuk sistem bahan bakarnya, sehingga kebutuhan bahan bakar dapat disesuaikan dengan masing-masing jenis mesin tersebut. Misalnya saja hasil dari penambangan explorasi yang dipisahkan dengan penyulingan diperoleh sejumlah fraksi-fraksi yaitu : fraksi 1 Petroleum eter, fraksi ke 2 Gasoline, fraksi ke 3 Kerosine, fraksi ke 4 Parafine cair, Petroleum dan Parafine padat, dan fraksi terakhir residu. 4. Minyak mineral dapat menghasilkan macam-macam pelumas Perlu diketahui bahwa hasil dari penambangan minyak mineral dapat juga diperoleh berbagai minyak pelumas, yang memungkinkan pembuatan macammacam jenis pelumas mesin, misalnya : pelumas motor bensin, pelumas motor diesel, pelumas veresneliing, pelumas gardan, pelumas pesawat dan macam-macam pelumas sebagai pencampur bahan bakar pada motor bakar. 5. Minyak pelumas dapat berfungsi sebagai bahan baku petrochemicals. Minyak dapat pula sebagai bahan petrokimia, yaitu bahan sintetis dalam pembuatan barang seperti bahan plastik, tekstil, dan lainya. Plastik sebagai alat pembungkus telah memegang peranan dalam kehidupan, praktis penggunaannya dan relatif lebih murah. Tekstil seperti nylon dan sebagainya dibuat dari bahan minyak mineral juga. Selain itu juga pipa-pipa dan bejana banyak yang terbuat dari plastik, bukan lagi dari besi.

14

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

B. Sifat Fisika Minyak Mineral Seperti halnya zat cair, kuantitas bahan bakar minyak diukur berdasarkan volumenya. Adapun ukuran yang dipakai di Indonesia adalah M3 atau juga Ton, sedangkan pada perdagangan international digunakan satuan Barrel yang besarnya kira-kira 159 liter.

1. Berat Jenis Berat jenis merupakan sifat minyak yang penting yang memiliki nilai dalam perdagangan. Berat jenis disebut juga grafitasi jenis atau specific grafity, adalah suatu perbandingan berat dari bahan bakar minyak dengan berat dari air dalam volume yang sama, dengan suhu yang sama pula (600 F). Bahan bakar minyak pada umumnya mempunyai berat jenis antara 0,82 – 0,96 dengan kata lain minyak lebih ringan dari pada air. Dalam perdagangan international, berat jenis dinyatakan dalam API Grafity atau derajat API (American Petroleum Institute)

API menunjukan kualitas dari minyak tersebut, makin kecil berat jenis atau makin tinggi derajat API berarti makin baik pula kualitasnya, karena lebih banyak mengandung bensin. Sebaliknya jika semakin rendah derajat API maka mutu minyak tersebut kurang baik karena banyak mengandung lilin/aspal residu. Selain derajat API dapat juga dipakai derajat Baume.

Tabel 2 Konversi Berat Jenis, oAPI dan 0Baume

15

Berat jenis

0 Baume

0 API

1,0000 0,9655 0,9333 0,9032

10,0 15,0 20,0 25,0

10,0 15,1 20,1 25,2

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

0,8750 0,8485 0,8235 0,8000 0,7778

30,0 35,0 40,0 45,0 50,0

30,2 35,3 40,3 45,4 50,4

Pada tabel di atas dapat dilihat dengan jelas konversi dari berat jenis, oAPI dan 0Baume pada suhu 600 oF.

2. Viskositas Viskositas adalah suatu ukuran dari besar perlawanan zat cair untuk mengalir atau ukuran dari besarnya tahanan geser dalam dari suatu bahan cair.Satuan viskositas adalah centi poise. Pada umumnya makin tinggi derajat API,makin kecil viskositasnya, begitu pula sebaliknya. Cara mengukur viskositas dengan jalan menghitung lama waktu mengalirnya suatu minyak yang banyaknya telah ditentukan melalui lubang viskometer.Viskositas/kekentalan sangat penting artinya bagi penggunaan bahan bakarminyak untuk motor bakar maupun mesin industri, karena akan berpengaruh terhadap bentuk dan tipe mesin yang menggunakan bahan bakar tersebut. 3. Nilai Kalori Nilai kalori bahan bakar minyak adalah jumlah panas yang ditimbulkan oleh suatu gram bahan bakar tersebut dengan meningkatkan temperatur 1 gr airdari 3,50 C – 4,50 C, dengan satuan kalori (RP. Koesoemadinata : 1980). Dengankata lain nilai kalor adalah besarnya panas yang diperoleh dari pembakaran suatu jumlah tertentu bahan bakar di dalam zat asam. Makin tinggi berat jenis minyak bakar, makin rendah nilai kalori yang diperolehnya. Misalnya bahan bakar minyak dengan berat jenis 0,75 atau grafitasi API 70,6 mempunyai nilai kalori 11.700 kal/gr. 4. Titik Tuang Titik tuang suatu minyak adalah suhu terendah minyak yang keadaanya masih dapat mengalir karena berat sendiri. Titik tuang diperlukan sehubungan dengan kondisi dari pengilangan dan pemakaian dari minyak tersebut, sehingga diharapkan minyak masih dapat dipompakan atau mengalir pada suhu yang berada di bawah titik tuang. 5. Titik Didih

16

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Titik didih minyak berbeda-beda sesuai dengan grafitasinya. Untuk wilayah dengan grafitasi API-nya rendah, maka titik didihnya tinggi karena mempunyai berat jenis yang tinggi. Sedangkan untuk grafitasi API-nya tinggi maka titik didihnya rendah. 6. Titik Nyala Titik nyala adalah suhu terendah dari bahan bakar minyak yang dapat menimbulkan nyala api dalam sekejap apabila pada permukaan bahan bakar minyak tersebut dipercikan api. Pada bahan bakar minyak dengan grafitasi API tinggi maka titik didihnya rendah, sehingga titik nyalanya juga rendah artinya bahan bakar minyak tersebut akan mudah terbakar, demikian juga sebaliknya. 7. Kadar Abu Kadar abu adalah sisa-sisa bahan bakar minyak yang ketinggalan setelah semua bagian yang dapat terbakar dalam proses pembakaran minyak terbakar habis. Berdasar kadar abu ini dapat diperkirakan banyaknya logam-logam yang terkandung dalam minyak maupun elemenelemen yang ada. 8. Air dan Endapan Air dan endapan yang dipersyaratkan dalam minyak tidak boleh lebih dari 0,5 %. Air yang banyak terkandung pada minyak bakar dapat menyebabkan pembakaran tidak sempurna, sedangkan endapan pada minyak akan dapat memperbanyak jumlah gas sisa pembakaran dan abu. 9. Warna Warna pada bahan bakar minyak berhubungan dengan berat jenisnya. Untuk berat jenis tinggi, warnanya hijau kehitam-hitaman dan untuk berat jenis rendah warnanya coklat kehitamhitaman. Warna ini disebabkan adanya berbagai kotoran dan endapan, misalnya senyawa Hidrokarbon yang disertai ikatan berbagai jenis unsur-unsur logam ataupun yang lainnya. 10. Bau Bahan bakar minyak ada yang berbau sedap dan tidak sedap. Hal ini dipengaruhi oleh molekul aromat. Bahan bakar minyak yang berasal dari Indonesia biasanya berbau tidak sedap karena mengandung senyawa Nitrogen atau Belerang dan juga H2S.

17

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

C. Komposisi Bahan Bakar Minyak Mineral Umumnya bahan bakar minyak atau hampir seluruhnya merupakan ikatan Hidrokarbon, yang terdiri dari unsur Carbon (C), dan Hidrogen(H) yang tergabung sebagai senyawa hidrokarbon. Jadi hal ini C dan H merupakan unsure yang pokok didalam bahan bakar minyak mineral. Di samping unsur C dan H didalamnya terdapat juga unsur-unsur lain seperti Sulfur (S), Nitrogen (N), Oksigen (O) dan logam - logam dalam jumlah kecil. Komposisi dari pada minyak yang telah dihilangkan air dan garamnya adalah terdiri dari unsur mayor Carbon (C) 83–87 % dan impuritis 05% Nitrogen (N) 0-1% dan Oksigen (O2) 0-1%. Adapun senyawa–senyawa Hidrokarbon yang terdapat di dalam minyak dapat berbentuk : 1. Senyawa Hidro karbon parafinik (Cn H2n+2), yang jenis minyak ini Hidro karbon mempunyai rumus

gabungan berbentuk lurus dan dapat bercabang.

2. Senyawa Hidrokarbon Naftenik atau Naphta (Cn H2n ) minyak jenis ini disebut juga siklo parafin, yang ikatan Hidrokarbonya yang mempunyai rumus bangun membentuk suatu rangkaian tertutup atau siklus. 3. Senyawa Hidrokarbon aromatik, jenis ini rumus bangun dari ikatan Hidrokarbonnya merupakan ikatan tertutup dari benzena bersama dengan derivatif-derevatifnya. Selain ketiga bentuk senyawa hidrokarbon tersebut di dalam produk bahan bakar minyak masih terdapat juga senyawa yang lain yaitu senyawa Hidrokarbon olifin (Cn H2n ) dan juga senyawa hidrokarbon diolifin (Cn H2n-2 ). Ikatan-ikatan ini dikenal dengan ikatan hidrokarbon tidak jenuh, dimana secara alamiah tidak ada pada minyak mentah. Di samping adanya penggolongan jenis bahan bakar minyak, yaitu minyak mineral dan yang lain, masih memiliki sifat-sifat yang khusus. Sifat-sifat ini bergantung dari lokasi tempat di perolehnya bahan bakar minyak tersebut. Hal inilah yang kadang-kadang menyulitkan dalam menentukan sifat fisika maupun sifat-sifat kimianya . a. Bahan bakar bensin Bensin merupakan bahan bakar motor, hasil dari pemurnian minyak kasar, bensin mempunyai Bj 0,7 dan nilai pembakarannya=10.000 kkal, artinya bila 1 kg bensin dibakar dengan sempurna menghasilkan kurang lebih 10.000 kilo kalori, jadi (10.000 x 427) kgm = 4.270.000 kgm.

18

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Aplikasi, karena bahan bakar ini menyala pada suhu yang rendah maka kompresi yang diijinkan pada motor bensin adalah terbatas yaitu antara (4 -5) atmosfir. b. Bahan bakar gas Menurut asalnya bahan bakar gas dapat dibedakan menjadi : (1) Gas dari sumber minyak. Bahan bakar ini sering disebut pula dengan gas bumi dan mempunyai nilai pembakaran 6500 kkal. Bahan bakar ini baik sekali digunakan untuk bahan bakar gas. Maka konversinya (6500 x 427) kgm = 2.775.500 kgm. (2) Gas air, Gas air adalah campuran dari monoksid arang (CO), dioksid arang (CO2) dan zat air (H2) untuk membuat gas air ini digunakan uap air yang dialirkan melalui kokas yang menyala pada suhu 1200o C – 1600o C dan mempunyai nilai pembakaran 2000 - 2200 kkal. Jadi nilai pembakaran gas air tersebut setara dengan (2000 x 427) kgm = 954.000 kgm dan atau sama dengan (2200 x 427) kgm = 939.400 kgm. c. Gas generator. Gas ini dapat diperoleh dari pembakaran kokas di dalam dapur generator. Hasil dari gas generator ini adalah sangat panas dan mempunyai nilai pembakaran 700-1000 kkal. Jadi nilai kalori dari pembakarannya, apabila disetarakan menjadi (700 x 427) kgm = 298.900 kgm, dan atau (1000 x 427) kgm = 427.000 kgm. Gas generator kebanyakan dipakai untuk pemggerak turbin gas. Ringkasan/simpulan Penggunaan minyak sebagai bahan bakar memiliki beberapa keuntumgan, baik ditinjau dari segi teknik maupun dari segi ekonomi. Setiap bahan bakar mempunyai karakteristik dan nilai pembakaran yang berbeda-beda. Karakteristik tersebut mementukan sifat-sifat dalam proses pembakaran, di mana sifat yang kurang menguntungkan dapat disempurnakan dengan jalan menambahkan bahan kimia ke dalam bahan bakar tersebut. Adapun sifat-sifat yang menguntungkan antara lain adalah : (1) sifat cair sehingga di dalam pemakaian lebih praktis, (2) mempunyai nilai kalor tinggi dibandingkan dengan bahan bakar yang lain dalam jumlah kilogram yang sama, (3) dapat menghasilkan beberapa macam bahan bakar , dan (4) dapat berfungsi sebagai bahan baku petrochemical.

19

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Sifat-sifat fisika bahan bakar minyak antara lain : (1) Berat jenis, bahan bakar minyak umumnya mempunyai berat jenis antara 0,82 sampai 0,96. Dunia perdagangan terutama yang dikuasai oleh perusahaan Amerika, dinyatakan dalam API (American Petroleum Institute), (2) Viskositas, adalah ukuran dari besar perlawanan zat cair untuk mengalir, atau ukuran dari besarnya tahanan geser dalam dari suatu bahan cair (3) Nilai kalori, yang dimaksud dengan niali kalori adalah jumlah panas yang ditimbulkan oleh pembakaran satu gram bahan bakar minyak tersebut untuk meningkatkan temperatur (3,50 s/d 4,50) Celcius pada satu gram air dan satuannya adalah kalori, (4) Titik tuang, titik tuang adalah suhu terendah minyak yang kadarnya masih dapat mengalir karena berat sendiri, (5) Titik didih, minyak dengan gravitas API rendah maka titik didihnya tinggi, sedang untuk gravitas tinggi maka titik didihnya rendah, (6) Titik nyala, flash point adalah suhu terendah dari bahan bakar minyak yang dapat menimbulkan nyala api dalam sekejap apabila pada permukaan bahan bakar minyak tersebut ipercikan api, (7) Kadar abu, adalah sisa-sisa pembakaran yang ditinggalkan setelah semua bagian yang dapat terbakar dalam minyak terbakar habis, kadar abu tidak boleh lebih (0,05 %) dari beratnya, (8) Air dan endapan yang terdapat dalam bahan bakar minyak adalah sangat sedikit yang dipersyaratkan tidak boleh lebih (0,5 %) dari beratnya, (9) Warna, bahan bakar minyak mempunyai macam-macam warna yaitu hitam dan ada kalanya justru tidak berwarna atau netral, (10) Bau, ada yang berbau sedap dan tak sedap (Indonesia) karena mengandung senyawa nitrogen ataupun belerang (sulphur), dan juga disebabkan adanya H2S. Pada umumnya bahan bakar minyak merupakan ikatan hidrokarbon yang terdiri dari unsur karbon dan hidrogen. Di samping unsur C dan H juga terdapat unsur–unsur lain seperti sulfur (S), nitrogen (N2), oksigen (O2) dan logam-logam lain dalam jumlah yang kecil. Adapun senyawa-senyawa hidrokarbon dalam minyak dapat berbentuk: (1) senyawa hidrokarbon parafinik (Cn H2n +2 ), (2) senyawa hidrokarbon naftenik atau naphta ( Cn H2n ), (3) senyawa hidrokarbon aromatik. Memiliki tara kalor

20

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

mekanik, yaitu bahwa dalam 1 kilo kalori mempuyai kesetaraan 427 kgm (bahwa usaha sama dengan gaya kali jarak).

21

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

BAB III ENERGI DAN PEMBAKARAN Pengertian Pembakaran Pembakaran adalah persenyawaan secara kimia dari unsur-unsur bahan bakar dengan zat asam yang kemudian menghasilkan panas dan disebut heat energy. Oleh karena itu pada setiap pembakaran diperlukan bahan bakar, zat asam dan suhu yang cukup tinggi untuk awal mulanya pembakaran. Pembakaran dapat berlangsung secara sempurna namun dapat juga berlangsung secara tidak sempurna. Hal ini tergantung dari unsur-unsur yang terkandung pada bahan bakar tersebut dan proses pembakarannya. Apabila pada bahan bakar tidak mengandung unsur-unsur yang tidak dapat terbakar maka pembakaran akan berlangsung sempurna, sehingga hasil pembakaran berupa gas bekas pembakaran yang tidak berbahaya bagi kehidupan dan lingkungannya. Akan tetapi apabila pada bahan bakar tersebut mengandung unsur-unsur yang tidak terbakar, maka akan tersisa yang berakibat sisa-sisa pembakaran tersebut dapat menimbulkan gas yang berbahaya (beracun) bagi kesehatan dan lingkungan. Untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna dilakukan usaha-usaha sebagai berikut : (1) Diusahakan dengan membuat ruang pembakaran sedemikian rupa sehingga tidak terdapat ruangan atau sudut-sudut mati yang disebut ruang rugi, (2) Pemasukan bahan bakar dalam silinder (untuk pembakaran dalam) diusahakan dalam bentuk kabut yang sangat halus sehingga bahan bakar dapat kontak lebih sempurna dengan udara pembakaran, (3) Diusahakan pencampuran yang baik (homogen) antara bahan bakar dengan udara sehingga pembakaran dapat berlangsung dengan cepat, (4) Memberikan jumlah udara lebih dari jumlah kebutuhan minimal sehingga setiap bagian bahan bakar mendapat cukup udara untuk dapat membakar dalam waktu yang cepat, (5) Mempertinggi kecepatan pembakaran yaitu memperpendek waktu pembakaran. Misalnya, untuk motor diesel kurang dari 0,1 detik dan untuk motor bensin kurang dari 0,005detik, dan untuk pembakaran pada ketel uap (external combustion) dengan cara memberikan hembusan-hembusan udara pembakar melalui pemancar-pemancarnya. Unsur yang terkandung dalam bahan bakar. Kebanyakan bahan bakar terdiri atas hidrogen (H2) dan karbon (C) baik bahan bakar tersebut berbentuk padat (misalnya arang, batu bara), cair (misalnya minyak tanah, premium, solar) atau gas (misal gas bumi, bio gas). Bahan bakar berbentuk padat adalah sisa-sisa endapan tanaman dari zaman geologi yang silam.

22

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Komponen-komponennya yang dapat terbakar terutama adalah karbon (C), hidrogen (H2) dan sebagian kecil zat belerang (S). Akan tetapi kadang kala terdapat komponen yang tidak dapat terbakar berupa nitrogen (N), air (H2O) dan abu (As). Bahan bakar cair merupakan campuran yang komplit dari sejumlah hidrokarbon, yang terdiri dari unsur karbon (C), dan hidrogen (H2). Kebanyakan bahan bakar cair adalah campuran hidrokarbon yang diperoleh dari minyak mentah melalui proses destilasi (penyulingan), dan pemecahan (cracking). Hasil yang diperoleh dapat berupa bensin, premium, kerosin, solar, minyak diesel, dan bahan bakar lain. Perbedaan antara jenis-jenis bahan bakar ini dapat dilihat dari kurva destikasi. Kurva destilasi diperoleh dengan memanaskan perlahan-lahan sejumlah bahan bakar hingga menguap, kemudian mengembangkannya dan memisahkan uap yang tertinggal. Penyulingan yang dilakukan pada minyak mentah dapat menghasilkan berbagai kualitas minyak terhadap pembakaran maupun energi yang dihasilkan oleh pembakaran minyak tersebut. Hal ini dilakukan agar dalam pemakaian disesuaikan terhadap karakteristik peralatan yang digunakan dengan kepentingan yang diharapkan. Bahan bakar yang berbentuk gas, dapat diperoleh dari sumber-sumber gas alam dan proses pengolahan. Beberapa jenis hidrokarbon dalam endapan minyak tanah terdapat dalam bentuk gas pada tekanan atmosfer. Contoh yang umum dijumpai adalah metana (CH4) yang dikenal sebagai gas rawa. Tetapi bahan bakar gas yang paling banyak digunakan adalah yang diperoleh dari pemanasan batu bara dan proses pembuatan berupa gas bio. Proses pembakaran bahan bakar selalu menghasilkan heat energi atau energi panas dan gas bekas yang dalam hal ini merupakan faktor/unsur-unsur tambahan yang ada pada setiap bahan bakar. Adanya unsur yang demikian sangat mempengaruhi panas yang dihasilkan beserta kadar abu sisa pembakaran. Panas tersebut biasa dihitung dalam satuan kalori atau kilo kalori, yang apabila diubah menjadi suatu bentuk usaha disebut tara kalor mekanik. Besaran kesetaraannya adalah bahwa untuk setiap kilo kalori dapat menghasilkan usaha kilogram meter sebesar 427 kgm, disingkat 1kkal = 427 kgm. Adapun unsur-unsur lain yang terkandung dalam bahan bakar di dapati sangat kecil bila dibandingkan dengan dua unsur di atas. Namun demikian dapat menentukan proses pembakaran yang sedang berlangsung. Hal ini disebabkan unsur-unsur tadi ada yang menguntungkan (memperbesar nilai-nilai pembakaran) dan ada yang tidak menguntungkan (terjadi reduksi panas). Unsur-unsur yang dimaksud adalah: (1) Sulphur (S), (2) Oksigen (O2), (3) Hydrogen (H2), dan (4) Air (H2o). Dengan demikian setiap 1 kg bahan bakar mengandung unsur-unsur Karbon (zat arang), Hydrogen (zat air), Sulphur (belerang), Oksigen (zat asam), Nitrogen (zat lemas) dan air.

23

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Udara Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara terdapat zat pembakar. Udara tidak hanya terdiri dari zat pembakar (zat asam) saja tetapi juga gas lain. Prosentase menurut volume gas-gas yang terkandung pada udara: a. zat pembakar (zat asam) ± 21 % b. zat lemas (nitrogen) ± 79 % c. gas + kotoran ± 1 % Prosentase menurut beratnya gas-gas yang terkandung dalam udara: a. zat pembakar (zat asam) ± 23,2 % b. zat lemas (nitrogen) ± 76,8 % c. gas lain + kotoran ± 1 %. Udara yang dimasukkan untuk proses pembakaran harus sesuia dengan kebutuhan agar didapat campuran yang baik antara bahan bakar dan udara. Oleh karena itu mengetahui kebutuhan udara dalam proses pembakaran merupakan hal yang sangat penting. Kebutuhan Udara dalam Bahan Bakar. Kebutuhan udara tergantung dari unsur-unsur yang ada dalam bahan bakar. Apabila 1 kg bahan bakar mengandung unsur C %, H %, dan S %, maka : Untuk pembakaran 1 kg C dibutuhkan 32,2 kg O2 atau 11,5 kg udara Reaksi pembakaran : C(s) + O2 (g) → CO2 (g) + panas Untuk pembakaran 1 kg H dibutuhkan 8 kg O2 atau 34,5 kg udara Reaksi pembakaran : 2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O(l) Untuk pembakaran 1 kg S dibutuhkan 1 kg O2 atau 4,3 kg udara Reaksi Pembakaran : S(s) + O2 (g) → SO2 (g) Jadi kebutuhan O2 untuk pembakaran bahan bakar yang mengandung C %, H2 %, dan S % adalah = 2 ⅔ C + 8 H2 + S kg, kebutuhan O2 sebenarnya adalah kebutuhan O2 teoritis dikurangi O2 yang terkandung dalam bahan bakar. Kebutuhan O2 sebenarnya untuk setiap kg udara adalah : 25,5 % {(2 ⅔ C + 8 H2 + S)} – O2} kg.

24

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Kebutuhan udara untuk pembakaran adalah : Gu = 0,2331 {(2 ⅔ C + 8 H2 + S)} – O2} kg. Atau Gu = {(11,5 C + 3,4 H2 + 4,3 S)} – 4,3 O2} kg. Ringkasan/simpulan Pembakaran adalah persenyawaan secara kimia dari unsur-unsur bahan bakar dengan zat asam yang menghasilkan panas dan disebut heat energy. Oleh karena itu pada setiap pembakaran diperlukan bahan bakar, zat asam dan suhu yang cukup tinggi untuk awal mulanya pembakaran. Unsur-unsur yang ada dalam bahan bakar adalah: (1) Sulphur (S), (2) Oksigen (O2), (3) Hydrogen (H2), dan (4) Air (H2o). Dengan demikian setiap 1 kg bahan bakar mengandung unsur-unsur Karbon (zat arang), Hydrogen (zat air), Sulphur (belerang), Oksigen (zat asam), Nitrogen (zat lemas) dan air. Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara terdapat zat pembakar. Udara tidak hanya terdiri dari zat pembakar (zat asam) saja tetapi juga gas lain.

25

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

BAB IV ANALISA PEMBAKARAN A.

Nomenklatur Senyawa Hidrokarbon Nomenklatur atau penamaan senyawa hidrokarbon yang biasa dipakai dalam komposisi kimia berdasar pada hasil kongres di Geneva Switzerland pada tahun 1892, sehingga hal ini terkenal disebut dengan penamaan sistim Geneva. Nomenklatur senyawa hidrokarbon dimulai dari molekul yang paling sederhana, yaitu senyawa hidrokarbon beratom C satu sampai molekul yang beratom C empat adalah memiliki nama yang khusus : Untuk n = 1, dinamakan metana dan rumus molekulnya CH4 n = 2, dinamakan etana dan rumus molekulnya C2H6 n = 3, dinamakan propana dan rumus molekulnya C3H8 n = 4, dinamakan butana dan rumus molekulnya C4H10 Kemudian selanjutnya, mulai senyawa hidrokarbon yang beratom C lima, yaitu disebut alkana sampai dengan berikutnya penamaan menggunakan bilangan yunani (bilangan latin) dengan menambahkan akhiran “ana” misalnya yang beratom C enam disebut heksana (C6H14) dan seterusnya

B.

Pembakaran Analisis proksimat dari zat arang menghasilkan prosentase air,zat-zat yang dapat menguap, karbon yang tetap (tak dapat bereaksi). Analisis ultimat dapat memberikan jumlah prosentase zat arang, hidrogen, oksigen, belerang, nitrogen yang dapat dinyatakan dengan dasar “basah” (as received) atau “kering”, yaitu dengan uap yang ditentukan dalam analisis proksimat tidak disertakan.

C.

Pengaruh Emisi Gas Buang Bagi Lingkungan Polusi adalah terjadinya pencemaran yang menyebabkan rusaknya ekologi lingkungan dan kelestarian alam. Ada tiga komponen pokok untuk dapat disebut sebagai pencemaran, yaitu : (1) lingkungan yang terkena adalah lingkungan hidup manusia, (2) yang terkena dampak negatif secara langsung adalah manusianya, dan (3) di dalam lingkungan tersebut terdapat bahan yang berbahaya akibat dari aktivitas manusia. Berdasar dari ketiga komponen pokok tersebut, maka konsep pencemaran lingkungan hidup berbunyi : Pencemaran akan terjadi apabila dalam lingkungan hidup manusia, baik lingkungan fisik, biologi maupun lingkungan sosialnya tedapat suatu bahan dalam konsentrasi sedemikian besar, yang dihasilkan oleh proses aktivitas kehidupan sendiri, yang akhirnya merugikan kehidupan manusia (Abdurrahman, 1989).

26

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Pencemaran alam ini secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi : pencemaran udara, pencemaran air, pencemaran tanah, pencemaran karena penggunaan bahan-bahan sintetis, dan pencemaran akibat zat tambahan pada makanan. Adapun sumber-sumber polusi yang utama adalah di lapangan sumur minyak yang terjadi pertumpahan sejak dari pengeboran wel (sumur minyak), sampai pada proses pengilangan, bahkan kadang-kadang pada langkah transportasi terjadi bencana yang berakibat polusi atau pencemaran. Di samping itu, gas buang dari kendaraan bermotor dan limbah industri adalah sangat mencemari udara kota. Hal ini disebabkan partikel-partikel karbon gas buang menyebabkan perubahan keseimbangan unsur-unsur alamiah udara, dan menyebabkan tumbuh-tumbuhan kuang mampu berfotosinthesa, akibat penetrasi cahaya matahari terhalang oleh bertambahnya partikel-partikel penyebab polusi udara. Gas buang hasil pembakaran dari motor bakar baik itu motor bensin maupun motor diesel, keduaduanya merupakan sumber penyebab pencemaran udara. Hasil pembakaran bahan bakar (hidrokarbon) dengan udara (O2) yang menghasilkan kalori sebagai daya untuk mesin itu sendiri, juga menghasilkan sisasisa dari proses pembakaran yang berupa asap yang terdiri dari gas : CO2, CO, H2O, N2, OH, NO, dan CH4 yang dampaknya dapat kita rasakan. Kalau kita amati berdasar pada unsur-unsur yang terkandung pada gas asap, dapat diklasifikasikan sebagai berikut : (1) Gas CO2 dan C akan menunjukkan warna asap yang hitam, karena terlalu banyak karbon sebagai kemungkinan bahan bakar terbakar tidak sempurna yang terjadi pada saat penambahan kecepatan dan daya pada mesin kendaraan, ini disebut acselerasi, (2) Untuk gas H2O dan H2 akan menyebabkan warna asap yang keputih-putihan, karena pada bahan bakar mengandung air, dan (3) Gas asap yang banyak mengandung campuran H2O, H2, dan CH4 yang cukup besar dengan CO2 dan C akan menunjukkan warna abu-abu, hal ini terbukti adanya oli yang ikut terbakar.

27

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

BAB V UDARA PEMBAKARAN A.

Udara Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara terdapat zat pembakar. Di dalam udara luar tidak hanya terdiri dari zat pembakar (zat asam) saja, tetapi juga terdapat bermacam gas lain. Prosentase menurut volume gas-gas yang terkandung pada udara adalah : (1) Zat pembakar (zat asam) ± 21%, (2) Zat lemas (nitrogen) ± 79%, dan (3) Gas + kotoran ± 1%. Adapun unsur-unsur kandungan yang ada pada udara dalam prosentase menurut beratnya atau gas-gas yang terkandung dalam udara adalah: (1) Zat pembakar (zat asam) ± 23,2%, (2) Zat lemas (nitrogen) ± 76,8%, dan (3) Gas + kotoran ± 1%. Untuk prosentase menurut beratnya, secara teoritis udara yang dipakai dalam pembakaran biasa terdiri atas 23% zat asam dan 77% zat lemas. Udara yang dimasukkan untuk proses pembakaran harus sesuai dengan kebutuhan, agar di dapat campuran yang baik antara bahan bakar minyak dan udara, serta membantu proses perambatan pembakaran yang menghasilkan energi panas. Jika perbandingan antara bahan bakar minyak dan udara tidak benar, maka akan menimbulkan gangguan pada proses pembakaran yang tidak sempurna. Akibatnya mempengaruhi daya yang dihasilkan, oleh karena itu mengetahui kebutuhan udara dalam proses pembakaran merupakan hal yang sangat penting. 1. Suhu Suhu, yang dimaksud adalah merupakan temperatur awal pada proses pembakaran terjadi, apabila yang diisap udara bertemperatur terlalu panas akan terjadi detonasi karena campuran bahan bakar dengan udara akan terbakar sebelum saat yang ditentukan. Suhu awal dari pembakaran dapat mempengaruhi proses perambatan panas, sehingga sebaran panas yang diberikan dapat terjadi seketika berupa ledakan yang mampu memberikan energi spontan yang cukup besar. Di bagian lain kepadatan udara panas akan memuai, sehingga campuran bahan bakar dengan udara di dalam pengisian silinder menjadi tinggi kerapatan gasnya yang mempermudah proses pembakaran spontan. Walau demikian pada titik suhu tertentu yang tinggi memungkinkan terjadi gejala pukulan atau knoking. Kesulitan semacam ini akan timbul juga bila alat notspot pada motor yang sudah panas masih bekerja seperti gambar di bawah ini. Kemungkinan dapat terjadi bahwa campurannya sudah berubah seluruhnya menjadi gas pada waktu memasuki lubang isian, sehingga pengisian silinder menurun dan disebabkan oleh suhu batas flash point dapat memperbesar kemungkinan terbakar sendiri. Bila motor sudah panas, alat hotspot jangan bekerja lagi.

28

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

2. Tekanan dari Udara Besarnya tekanan udara tergantung dari letaknya terhadap permukaan laut. Makin tinggi kita berada makin dinginlah udaranya, dengan perkataan lain, mungkin berkuranglah kepadatannya. Kebutuhan oktan dari motor pada bermacam-macam ketinggian di atas permukaan laut. Akibatnya adalah bahwa pengisian udara ke dalam silinder berkurang sehingga campurannya menjadi lebih kaya. Dengan demikian nilai kritis untuk terbakar sendiri kurang dapat tercapai. Kelemahan dalam hal ini adalah bahwa pengisian silinder berkurang yang menyebabkan tenaga motor makin menurun pada putaran tinggi. Pengisian di bawah tekanan dengan kompresor, sehingga kepadatan udara meningkat, memperbesar kemungkinan terbakar sendiri. 3. Kelembaban dari Udara Pada peningkatan derajat kelemahan udara berkurang kemungkinan untuk terbakar sendiri. Ini disebabkan oleh butir-butir air yang ikut terisap, dengan udara mempunyai sifat mendinginkan campuran gas. Sebaliknya campuran tadi akan menjadi lebih miskin, karena uap air menempati tempat bahan bakar. Ketetapan pukulan yang menjadi lemah dapat diperbaiki oleh pendinginan butir-butir air tersebut. Pada umumnya derajat kelembaban yang besar meningkatkan pengisian silinder. Hal ini dapat dirasakan dengan jelas sewaktu motor berjalan. 4. Perbandingan Bahan Bakar Udara Perbandingan antara bahan bakar dengan udara, terlepas dari kecepatan pembakarannya ternyata bahwa kemungkinan besar untuk terbakar sendiri itu menurut teori adalah 1 : 12 s/d 14,8. Apabila campurannya lebih kaya atau lebih miskin, berkuranglah nilainya untuk dapat terbakar sendiri. Dengan demikian akan terdapat dampak sama seperti pada pengapian lambat. Demikian juga sebaliknya untuk campuran yang gemuk, membuat tingkat kepekatan yang berat dengan masa gas yang tinggi, sehingga memungkinkan ada sebagian gas yang belum terbakar ikut terbuang bersama gas bekas. Pembakaran menjadi tidak sempurna dan gas bekas banyak mengandung unsur-unsur bahan bakar yang terbuang tersebut. 5. Angka Kelebihan Udara Yang dimaksud dengan angka kelebihan udara ialah perbandingan antara banyaknya udara yang sesungguhnya dalam silinder dan banyaknya udara yang dibutuhkan menurut teori untuk satu kali pembakaran. 6. Pengaruh Faktor Kelebihan Udara

29

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

Pengaruh dari faktor-faktor tersebut yaitu apabila jumlah bahan bakar yang disemprotkan ke dalam silinder bertambah banyak, atau apabila factor kelebihan udaranya dikurangi. Terlebih dahulu, dapat dipertumbangkan pengaruh kenaikan jumlah kalor yang disebabkan oleh penurunan-penurunan terhadap siklus udara volume konstan. Kebutuhan udara tergantung dari unsur-unsur yang ada dalam bahan bakar. Apabila 1 kg bahan bakar mengandung unsur C%, H%, dan S% maka : Untuk pembakaran 1 kg C dibutuhkan 2 O 32,2 atau 11,5 kg udara. Untuk pembakaran 1 kg H dibutuhkan 8 kg O2 atau 34,5 kg udara. Untuk pembakaran 1 kg S dibutuhkan 1 kg O2 atau 4,3 kg udara. Jadi kebutuhan O2 untuk pembakaran bahan bakar yang mengandung C%, H%, dan S% adalah = 32,2 . C + 8 . H2 + S . kg Harga ini merupakan kebutuhan teoritis. Sedang kebutuhan O2 sebenarnya adalah kebutuhan O2 teoritis dikurangi O2 yang terkandung dalam bahan bakar. B.

Pengaruh pencemaran lingkungan. Polusi adalah terjadinya pencemaran yang menyebabkan rusaknya ekologi lingkungan dan kelestarian alam. Ada tiga komponen pokok untuk dapat disebut sebagai pencemaran, yaitu masuknya unsur-unsur atau gas-gas yang berbahaya bagi lingkungan yang terkena adalah lingkungan hidup manusia, yang terkena dampak negatif secara langsung adalah manusianya dan di dalam lingkungan tersebut terdapat bahan yang berbahaya akibat dari aktivitas manusia. Berdasar dari ketiga komponen pokok tersebut, maka konsep pencemaran lingkungan hidup berbunyi : Pencemaran akan terjadi apabila dalam lingkungan hidup manusia, baik lingkungan fisik, biologi maupun lingkungan sosialnya terdapat suatu bahan dalam konsentrasi sedemikian besar, yang dihasilkan oleh proses aktivitas kehidupan manusia sendiri, yang akhirnya merugikan kehidupan manusia. Pencemaran alam ini secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi : pencemaran udara, pencemaran air, pencemaran tanah, pencemaran karena penggunaan bahan-bahan sintetis, dan pencemaran akibat zat tambahan pada makanan. Adapun sumber-sumber polusi yang utama adalah di lapangan sumur minyak yang terjadi pertumpahan sejak dari pengeboran wel (sumur minyak), sampai pada proses pengilangan, bahkan kadang-kadang pada langkah transportasi terjadi bencana yang berakibat polusi atau pencemaran. Disamping itu, gas buang dari kendaraan bermotor dan limbah industri adalah sangat mencemari udara kota. Hal ini disebabkan partikel-partikel karbon gas buang menyebabkan perubahan keseimbangan

30

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas

unsur-unsur alami udara, dan menyebabkan tumbuhan-tumbuhan kurang mampu berfotosintesa, akibat penetrasi cahaya matahari terhalang oleh bertambahnya partikel-partikel penyebab polusi udara. Gas buang hasil pembakaran dari motor bakar baik itu motor bensin maupun motor diesel, keduaduanya merupakan sumber penyebab pencemaran udara. Hasil pembakaran bahan bakar (hidrokarbon) dengan udara (C2) yang menghasilkan kalori sebagai daya untuk mesin itu sendiri, juga menghasilkan sisasisa dari proses pembakaran yang berupa asap yang terdiri dari gas : CO2, CO, H2O, N2, OH, NO, NOx, dan CH4, yang dampaknya dapat kita rasakan. Gas CO2 dan C akan menunjukkan warna asap yang hitam, karena terlalu banyak karbon sebagai kemungkinan bahan bakar terbakar tidak sempurna yang terjadi pada saat penambahan kecepatan dan daya pada mesin kendaraan, ini disebut acselerasi. Untuk gas H2O dan N2 akan menyebabkan warna asap yang keputihputihan, karena pada bahan bakar mengandung air. Gas asap yang banyak mengandung campuran H2O, H2, dan CH4 yang cukup besar dengan CO2 dan C akan menunjukkan warna abu-abu, hal ini terbukti adanya oli yang ikut terbakar. Perlu dijelaskan di sini, bahwa pencemaran udara yang berasal dari gas asap kedua jenis kendaraan bermotor tersebut disebabkan oleh gas CO yang sangat berbahaya bagi kesehatan, diperoleh dari hasil pembakaran yang tidak sempurna yang terjadi pada motor bensin. CO2 yang berupa asap hitam yang akan mengotori udara berasal dari pembakaran motr diesel. CO dan CH4 dan sebagainya keluar dari tanki bahan bakar yang terlalu kosong, karena panas matahari terjadi penguapan. Dari segi kesehatan makluk, CO adalah lebih berbahaya daripada CO2, atau dengan perkataan lain pencemaran motor bensin adalah lebih berbahaya daripada pencemaran motor diesel. Pencemaran tersebut dapat dikurangi dengan jalan pemeliharaan mesin yang baik, pemakaian bahan bakar yang tepat, penyetelan karburator dan injection pump yang tepat, serta operasi motor yang tidak mendadak-dadak sehingga menghambur-hamburkan bahan bakar. Disamping itu tindakan prefentif adalah lebih bijaksana daripada kuratifnya. Untuk pencemaran air, dapat dilakukan dengan jalan mensirkulasikan kembali air buangan yang mengandung minyak, atau dengan cara pencucian.

31

Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas