jurusan teknik mesin fakultas teknik universitas ... · dan katalis berbahan stainless steel bentuk...
TRANSCRIPT
i
SKRIPSI
PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA
KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS
BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh :
NURUL ARIFIN
201110120311139
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
ii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK
PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata
satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Oleh :
Nurul Arifin
201110120311139
Diterima dan Disetujui
Pada tanggal, 26 Oktober 2015
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Ir. Eko Hariyadi, MT Murjito, ST.,MT 108.9303.0292 108.9404.0313
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Malang
Ir. Daryono, MT
108.8909.0124
iii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) 464318 – 21Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA
BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA )
Nama : Nurul Arifin Nomer Induk : 201110120311139
No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 Tgl. ST. TA keluar :
Judul TA :Pengaruh Catalytic coveter Berbahan Tembaga Kuningan Berbentuk Plat
Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor.
MINGGU KEGIATAN Uraian Asistensi TTD
Dosen Pembimbing I
1 25-08-2015 Cek penulisan dengan benar
2 08-09-2015 Dapat dilanjutkan pada BAB II
literatur matrial
3 29-09-2015 Buat diagram perbandingan dan di
lanjutkan BAB III
4 04-10-2015 Kerjakan proses pengambilan data
5 23-10-2015 Dapat dilanjutkan BAB V
6 26-10-2015 Hitung pengambilan data
7 28-10-2015 Lengkapi dengan gerafik
8 29-10-2015 Dapat diseminarkan
Mengetahui Malang, 28 Oktober 2015 Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing I, Ir. Daryono, MT Ir. Eko Hariyadi, MT 108.8909.0124 108.9303.0292
iv
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246Telp. (0341) 464318 – 21Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA
BIMBINGAN TUGAS AKHIR ( TA )
Nama : Nurul Arifin Nomer Induk :
201110120311139
No. ST. Pemb. TA : E.2/112/FT/UMM/III/2015 Tgl. ST. TA keluar :
Judul TA :Pengaruh Catalytic coveter Berbahan Tembaga Kuningan
Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas Buang Kendaraan
Bermotor
NO Tgl
Konsultasi
Uraian Asistensi TTD
Dosen Pembimbing II
1 27-08-2015 Rumusan masalah berkaitan dengan tujuan
dan Perbaiki latar belakang
2 05-09-2015 Perbaiki penulisan pada BAB I dan lanjut
BAB II
3 29-09-2015 Penulisan pada BAB II diruntutkan lebih
detail
4 12-09-2015 Lanjut BAB III
5 17-10-2015 Lengkapi dengan prosedur analisa dalam
bentuk paragraf
6 21-10-2015 ACC BAB IV dan V
7 25-10-2015 Persiapkan artikel ilmiah dan gerafik
8 29-10-2015 Hitung proses pengembilan data dan
Dapat diseminarkan
Mengetahui Malang, 28 Oktober 2015 Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing II Ir. Daryono, MT Murjito, ST.,MT 108.8909.012 108.9404.0313
v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN
Yang bertandatangan dibawah ini :
Nama : Nurul Arifin
Nim : 201110120311139
Tempat/Tanggal Lahir : Malang, 04 Oktober 1992
Jurusan : TeknikMesin
Fakultas : Teknik
Instansi : UniversitasMuhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “Pengaruh Catalytic Converter
Berbahan Tembaga Kuningan Berbentuk Plat Berlubang Terhadap Emisi Gas
Buang Pada Kendaraan Bermotor” yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana
S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang,
sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi (“PLAGIASI”) dari skripsi
yang sudah dipublikasikan dan/ atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka
sebagaimana mestinya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan
sebagaimana mestinya.
Malang, 27 Oktober 2015
Nurul Arifin
vi
PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN TEMBAGA
KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP EMISI GAS
BUANG PADA KENDARAAN BER MOTOR
Nurul Arifin, Eko Hariyadi, Murjito
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang
65144
ABSTRAK
Kendaraan bermotor merupakan alat transportasi yang paling banyak digunakan
pada saat ini, seiring dengan kemajuan industri otomotif dunia berpacu untuk
menginovasi produk – produk kendaraan yang mereka ciptakan. Penelitian ini
bertujuan untuk mendapatkan performa emisi gas buang pada Catalytic Converter
dengan katalis berbahan tembaga kuningan berbetuk plat berlubang untuk
mengetahui putaran mesin terhadap keluaran emisi HC dan CO kendaraan
bermotor. Pengukuran konsentrasi emisi gas buang pada saluran gas buang
dilakukan pada kondisi standart dan kondisi pemasangan Catalytic Converter
Tembaga Kuningan dengan menggunakan alat Gas Analyzer.Penelitian ini
mengunakan tembaga kuningan berbentuk plat lingkaran belubang separuh dari
lingkaran yang berjajar dengan jarak antar plat 1,5 cm pada kenalpot motor.
Adapun dari hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil prosentase penurunan kadar
emisi gas buang dengan Catalytic Converter dan terhadap pengujian emisi gas
buang tanpa menggunakan Catalytic Converter. Setelah penggunaan katalis plat
tembaga kuningan mampu menurunkan emisi gas HC sebesar 14,89 ppm dari
prosentase emisi sebesar 85,10 ppm. Pada emisi gas CO juga demikian dapat turun
sebesar 24,29 % volume dari prosentase emisi sebesar 73,45 % volume. Sedangkan
pada emisi gas CO2-nya dapat turun sebesar 26,54 % volume dari prosentase emisi
sebesar 73,45 % volume. Dan katalis berbahan stainless steel bentuk sarang laba –
laba ini dapat menurunkan kadar emisi O2 sebesar 36,49 % volume dari prosentase
penurunan emisi sebesar 63,51 % volume. Banyak sedikitnya jumlah keping katalis
dan rapat tidaknya sirip – sirip katalis akan mempengaruhi prosentase penurunan
emisi gas buang yang terjadi.
Kata kunci : Catalityc Converter, Tembaga Kuningan, Emisi Gas Buang, Hidrocarbon,
Carbon monoksida
vii
THE EFFECTS OF CATALYC CONVERTER MADE OF COPPER BRASS
PERFORATED PLATE SHAPED TOWARD THE EXHAUST EMISSIONS
ON MOTOR VEHICLES
Nurul Arifin, Eko Hariyadi, Murjito
Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax. (0341) 460782 Malang
65144
Abstract
Nowadays, motor vehicles are the means of transportation mostly used along with the
advance of global automotive industry race to innovate their created vehicle products.
The purpose of this study is to get the performance of the exhaust emissions on
Catalytic Converter with catalyst made of copper brass perforated plate shaped to
determine the rotation of engine towards HC and CO emission outputs of motor
vehicle. The measurement of concentration of exhaust emission on exhaust gas
channel is conducted on standard condition and installation condition of Catalytic
Converter Copper Brass using Gas Analyzer tool. This study uses a copper brass
perforated circle plate shaped half of the circle which is lined with a distance between
1.5cm plates on the motorcycle exhaust. The result of this study is found that the use
and testing of Catalytic Converter on exhaust emission is able to reduce the
percentage of gas emission levels. After the trial, the use of copper brass catalyst is
able to reduce the percentage of gas emission of HC from 85, 10 ppm to 14, 89 ppm.
On the gas emission of CO as well, the percentage of emission is reduced from 73, 45
% volume to 24, 29 % volume while the percentage of CO2 gas emission is able to
reduce from 73, 45 % volume to 26, 54 % volume. And for the catalyst which is
made of stainless steel with cobweb shaped is able to reduce the percentage of O2 gas
emission from 63, 51% volume to 36, 49% volume. The amount of catalyst pieces
and the density of catalyst fins will influence the percentage of reduction in gas
emission that occurs.
Key terms: Catalytic Converter, Copper Brass, Exhaust Emissions, Hydrocarbon,
Carbon Monoxides
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syuku rkepada kehadirat Allah SWT yang
mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas
akhir dengan judul “PENGARUH CATALYTIC CONVERTER BERBAHAN
TEMBAGA KUNINGAN BERBENTUK PLAT BERLUBANG TERHADAP
EMISI GAS BUANG PADA KENDARAAN BERMOTOR” ini akhirnya dapat
terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa
ringan dan dapat teratasi. oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas
jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta
bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi
ini.Ungkapan terima ksi htersebut disampaikan kepada :
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil,
mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan.
2. Bapak Ir.Eko Hariyadi.MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan.
3. Bapak Murjito ST,.MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan
masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya
skripsi ini.
4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM.
5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM.
ix
6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung mau pun tidak langsung.
7. Teman – teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2011 A, B,
C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu
memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini.
8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan
kalian semuannya.
Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak
terbahas.Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat
diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT
memberikan sifat Rahim – Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan
penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 28 Otober 2015
Nurul Arifin
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... ii
BERITA ACARA .................................................................................................. iii
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... v
ABSTRAK ............................................................................................................. vi
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xiv
I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 5
1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 5
1.4 Batasan Masalah......................................................................................... 6
1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 5
1.6 Metode Penelitian....................................................................................... 7
1.7 Gambar Disaine Catalytic Converter.......................................................... 8
II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Catalytic Converter .................................................................................... 10
2.1.1 Pengertian Catalytic Converter ......................................................... 9
2.1.2 Cara Kerja Catalytic Converter ......................................................... 11
xi
2.1.3 Jenis-Jenis Catalytic Converter.......................................................... 12
2.2 Katalis ....................................................................................................... 13
2.2.1 Monolith ........................................................................................... 17
2.2.2 Energi Aktifasi dan Katalis................................................................ 18
2.2.3 Kecepatan Reaksi Uutuk Reaksi Katalis Homogen........................... 18
2.3 Substrac ..................................................................................................... 19
2.3.1 Ceramic Pellet.................................................................................... 19
2.3.2 Ceramic Honeycomb.......................................................................... 20
2.3.3 Metallic Homeycomb......................................................................... 20
2.4 Matrial Katalis ............................................................................................ 21
2.5 Logam Tembaga Kuningan ........................................................................ 22
2.5.1 Sefat-sifat Baja Tembaga Kuningan ................................................ 22
2.6 Bentuk Disain Katalis Model Lingkaran ................................................... 23
2.7 Perbandingan Udara Bahan Bakar (A/F) Atau AFR ................................. 24
2.8 Reaksi Pembakaran ................................................................................... 25
2.9 Analisa Gas Buang .................................................................................... 28
2.9.1 Standarisasi Emisi Internasional ........................................................ 29
2.9.2 Karbon Monoksida ( CO) .................................................................. 29
2.9.3 Hidrokarbon (HC) ............................................................................. 30
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Merencanakan Dan Merancang Catlytic Converter ................................... 31
3.1.1 Perhitungan Dimensi ......................................................................... 31
xii
3.1.2 Desaine Chasing Catalytic Converter ................................................31
3.1.3 Alat Dan Bahan Untuk Pembuatan Katalis ........................................32
3.1.4 Pembuatan Katalis ............................................................................. 32
3.2 Pelaksanaan Pengujian . ............................................................................. 34
3.2.1 Persiapan Pengujian ........................................................................... 34
3.2.2 Prosedur Pengujian ............................................................................ 36
3.2.3 Variabel Pengujian ............................................................................ 38
3.2.4 Prosedur Pengambilan Data .............................................................. 38
3.2.5 Analisa Data ...................................................................................... 39
3.2.6 Tempat penelitian .............................................................................. 39
3.3 Sekema Pengujian ...................................................................................... 40
BAB IV ANALISA DATA
4.1 Data Hasil Pengujian .................................................................................. 41
4.1.1 Data Pengujian Gas Buang Tanpa Catalytic Converter ................... 42
4.2 Pembahasan Dan Perhitungan Data Hasil Pengujian ................................. 44
4.2.1 Analisa Emisi Gas Buang Hidrocarbon ( HC ) ............................... 44
4.2.2 Analisa Emisi Gas Buang Carbon Monoksida ( CO ) ................... 46
4.2.3 Analisa Emisi Gas Buang Carbon Dioksida ( CO2 ) ....................... 47
4.2.4 Analisa Emisi Gas Buang Oksigen ( O2 ) ........................................ 48
4.2.5 Analisa Visual Terhadap Katalis Proses Pengujian ......................... 50
4.2.6 Analisa Kadar Penurunan Emisi Gas Buang Pada Katalis............... 52 4.2.1 Analisa Emisi Gas Buang Hidrocabon .. .............................42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
xiii
5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 53
5.2 Saran ........................................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR TABEL
No Judul Halaman
1 Pengaruh A/F Pada
Daya Bahan Bakar Dan
Emisi
25
2 Standarisasi Emisi
Internasional
29
3 Data Pengujian Tanpa
Menggunakan Catalytic
Converter
41
4 Data Pengujian Dengan
Menggunakan Catalytic
Converter
42
5 Data Hasil Pengujian
dengan Catalytic
Converter
41
6 Emisi Gas Buang tanpa
Catalytic Converter
Tembaga Kuningan
52
7 Emisi Gas Buang
dengan Catalytic
Converter Tembaga
Kuningan
54
xv
DAFTAR GAMBAR
No Judul Halaman
1 Gambar Disain Catalytic Converter 8
2 Tempat Ctalytic Converter Pada Kendaraan Bermotor 11
3 Tempat Keberadaan Catalytic Converter Pada Kendaraan
Bermotor
12
4 Single Bed Oksidasi 12
5 Sing Bed Three Way 14
6 Catalytic Converter Ceramic Pellet 19
7 Catalytic Converter Ceramic Honeycomb 20
8 Catalytic Converter Metallic Honeycomb 21
9 Chasing Catalytic Converter 32
10 Proses Pembentukan Plat 33
11 Proses Pengeboran 33
12 Hasil Pembentukan Plat 34
13 Katalis Yang Sudah Jadi Dan Siap Untuk Di Uji 34
14 Gas Analyzer Star Gas 898 35
15 Pengujian Tanpa Menggunakan Catalytic Converter 37
16 Pengujian Dengan Menggunakan Catalytic Converter 38
17 SkemaPengujian 40
18 Grafik Hubungan Antara Emisi Gas HC Dengan Variabel
Putaran
40
19 Grafik hubungan antara Emisi Gas CO dengan Variable Putaran 46
20 Grafik hubungan Emisi Gas CO2 dengan variable putaran 48
21 Grafik hubungan antara Emisi Gas O2 dengan Variable putaran 49
22 Tampak katalis setelah proses pengujian 50
23 Tampak Atas katalis setelah proses pengujian 51
24 Gerafik Hubungan Antara Proses Emisi Terhadap Penurunan
Emisi
53