biogas laporan kemajuan(2)

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Gambaran Umum Mitra

Lokasi mitra terletak di Desa Crepet. Desa Crepet adalah salah satu desa dari sepuluh desa yang berada di Kecamatan Dau Kabupaten Malang Propinsi Jawa Timur. Mata pencaharian warga didapatkan dari : pertanian, peternakan, perikanan dan perkebunan. Yang paling terkenal dari desa ini adalah penghasil susu sapinya. Mitra penulis beberapa ekor sapi perah. Namun produksi susu dari sapi tersebut kurang maksimal. Hal ini dikarenakan kesalahan pengolahan pangan ternak. Mitra penulis juga udah memanfaatkan kotoran sapi menjadi biogas. Namun biogasnya hanya dimanfaatkan untuk memasak saja.

Keluarga Bapak Poniran sebagai mitra PKM-T adalah keluarga peternak sapai yang memiliki 5 ekor sapi perah. Sapi sapi keluarga bapak poniran mampu menghasilkan 10 liter susu perharinya dimana setiap pagi susu susu ini dikirim ke koperasi untuk dijual dan selanjutnya dibawa ke tempat pengolahan susu. Sapi-sapi ini biasanya diberi makan rumput gajah atau jenis daun-daunan tertentu namun rumput pakan ini tidak dicacah sebelumnya. Dalam sehari sapi sapi ini menghabiskan pakan ternak sebanyak 35-40 kg.Kandang sapi keluarga Bapak Poniran terletak dibelakang rumahnya. Di sini juga telah dibuat rekator biogas berkapasitas 4 m3. Keluarga Bapak Poniran telah menggunakan biogas sebagai energy untuk kebutuhan sehari hari terutamanya untuk memasak selama kurang lebih 4 tahun.

1.2 Identifikasi Masalah Mitra

Pemberian pakan sapi perah milik Bapak Poniran dilakukan 2 kali sehari dengan rumput yang tidak dicacah cacah dulu sebelum menjadi pakan sapi. Jika harus mencacah rumput pakan maka akan diperlukan waktu lebih lama dan banyak membuang tenaga. Seperti yang diketahui Bapak Poniran harus mencacah rumput sebanyak 40 kg perhari untuk pakan sapi, sedangkan bapak poniran juga memiliki kebun yang harus digarap. Jika bapak poniran memiliki mesin pencacah rumput maka waktu yang diperlukan menjadi lebih sedikit dan juga tidak banyak membuang tenaga.Selain itu rumput rumput hasil cacahan memiliki ukuran yang lebih kecil, dengan begitu sapi akan lebih mudah memakan pakan rumput. Pakan rumput yang dimakan oleh sapi pun akan semakin banyak yang imbasnya adalah peningkatan produksi susu pada ternak sapi Bapak Poniran. Menurut hasil penelitian kekurangan pakan pada ternak ruminasia, kuhusnya sapi dapat menurunkan berat badan sekitar 130 sampai 150 gram per hari tergantung dari jenis kelamin dan umur sapi. Sedangkan kecukupan pakan dapat meningkatkan beart badan sekitar 430 hingga 510 gram perhari (anonym, 1992). Bahan pakan ternak yang diberikan oleh bapak poniran adalah rumput gajah segar dan menurut hasil penelitian rumput ini harus dicacah sepanjang 2,5 sampai 3 cm agar pengaruh organisme dapat lebih cepat dan merata. Ukuran pakan yang kecil ini juga akan meudahkan pencapuran pakan dengan bahan tambah lainnya yang mampu meningkatkan produksi susu sapi (anonym, 1992).Jika harus membeli mesin pencacah rumput dipasaran berkisar 2-5 juta rupiah, diluar mesin penggeraknya. Harga tersebut tidak terjangkau bagi bapak poniran karena selain membayar harga mesin juga harus membayar biaya pengiriman. Mesin yang dijual dipasaran umumnya berbahan bakar bensin atau diesel, hal ini juga tidak terlalu effisien mengingat harga dari bensin atau solar yang cukup tinggi untuk penggunaan jangka panjang. Oleh karena itu tim PKM-T membantu Bapak Poniran dalam pembuatan mesin pencacah rumput dan memodifikasi mesin berbahan bakar bensin menjadi mesin berbahan bakar biogas.

1.3 Pemecahan Masalah

Untuk mampu menigkatkan produktifitas susu sapi dengan pemanfaatan energy biogas maka didapat solusi pemecahan masalah sebagai berikut.1. Merancang mesin pencacah rumput untuk pakan ternak berkapasitas 40 kg perjam2. Merancang mesin pencacah rumput hasil pemotongan mesin cacah dibuat berukuran 3 5 cm3. Memodifikasi mesin berbahan bakar bensin menjadi berbahan bakar biogas untuk meningkatkan effisiensi biaya.4. Merancang mesin yang mudah untuk dioperasikan dan dengan peratawan yang mudah.

BAB IITARGET LUARAN

Target luaran yang ingin dicapai pada PKMT BICOP ini adalah sebagai berikut.1. Mengahasilkan suatu desain baru mixer biogas untuk internal combustion machine.2. Paten terhadap alat yang telah dibuat.3. Menciptakan sebuah rancang bangun mesin yang mudah untuk dioperasikan dan dirawat.4. Pengembangan energy biogas untuk kebutuhan lainnya diluar memasak seperti yang telah diaplikasikan di mitra.

BAB IIITINJAUAN PUSTAKA

3.1 Biogas Menurut Simamora (1989), biogas adalah campuran beberapa gas, tergolong bahan bakar gas yang merupakan hasil fermentasi dari bahan organic dalam kondisi anaerob, dan gas yang dominan adalah gas metana (CH4) dan gas karbondioksida (CO2). Widodo dkk. (2005) menyatakan bahwa biogas memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu kisaran 4800 6700 kkal/m3 , untuk gas metana murni (100%) mempunyai nilai kalor 8900 kkal/m3 . Biogas sebanyak 1000 ft 3 (=28,32 m3) mempunyai nilai pembakaran yang sama dengan 6,4 galon (=3,785 liter) butana, atau 5,2 galon gasolin (bensin), atau 4,6 galon minyak diesel. Kandungan utama biogas adalah gas metana (CH4) dengan konsentrasi sebesar 50 80 % vol. Kandungan lain dalam biogas yaitu gas karbon dioksida (CO2), gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2), gas karbon monoksida (CO) dan gas hidrogen sulfida (H2S). Gas dalam biogas yang dapat berperan sebagai bahan bakar yaitu gas metana (CH4), gas hidrogen (H2) dan gas CO (Price dan Cheremisinoff, 1981).

3.2 Komposisi Biogas Menurut Wellinger and Lindenberg (2000), komposisi biogas yang dihasilkan sangat tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Namun demikian, komposisi biogas yang utama adalah gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) dengan sedikit hidrogen sulfida (H2S). Komponen lainnya yang ditemukan dalam kisaran konsentrasi kecil (trace element) antara lain senyawa sulfur organik, senyawa hidrokarbon terhalogenasi (Halogenated hydrocarbons), gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2), gas karbon monoksida (CO) dan gas oksigen (O2).Table 3.1 komposisi gas gas pembentuk biogas

No.KomponenSatuanKomposisi

12

1Gas Methan(CH4)%Vol50 7554 70

2Karbondioksida (CO2)%Vol24 4027 45

3Nitrogen (N2)%Vol< 20 1

4Hidrogen(H2)%Vol< 10 1

5Karbonmonoksida (CO)%Vol0,1

6Oksigen (O2)Ppm< 20,1

7Hidrogensulfida (H2S)Ppm< 2Sedikit

3.3 Permasalahan BiogasPermasalahan yang timbul pada saat biogas baru mengalami proses produksi adalah komposisi dari biogas itu sendiri dikarenakan dalam biogas terdapat beberapa kandungan gas lain yang tidak merugikan. Beberapa gas yang tidak merugikan dalam biogas yaitu :

1. Gas Karbon dioksida (CO2) Gas CO2 dalam biogas perlu dihilangkan karena gas tersebut dapat mengurangi nilai kalor pembakaran biogas. Selain itu, kandungan gas karbon dioksida (CO2) dalam biogas cukup besar yaitu sekitar 30 45 % sehingga nilai kalor pembakaran biogas akan berkurang cukup besar. Nilai kalor pembakaran gas metana murni pada tekanan 1 atm dan temperatur 15,5 oC yaitu 9100 Kkal /m3 (12.740 Kkal/kg). Sedangkan nilai kalor pembakaran biogas sekitar 4.800 6.900 Kkal/m3 (6.720 9660 Kkal/kg) (Harasimowicz,dkk .2007)

1. Gas Hidrogen Sulfida (H2S) Menurut Lastella dkk. (2002), konsentrasi gas ini dalam biogas relatif kecil 0,1 2%. Gas ini bersifat korosif sehingga konsentrasi yang besar dalam biogas dapat menyebabkan korosi pada ruang pembakaran. Selain itu, gas ini mempunyai bau yang tidak sedap, bersifat racun dan hasil pembakarannya menghasilkan gas sulfur dioksida (SO2).

3.4 Pemurnian Biogas3.4.1 Pemurnian H2S Metode termudah dan murah untuk melakukan proses pemurnian gas H2S adalah dengan meggunakan geram besi hasil proses pembubutan. geram besi ini sebelum digunakan harus diproses dengan oxygenation untuk membentuk lapisan iron oxide. Prosesnya dilakukan secara natural dengan membakar geram besi pada suhu 900 oC dan dibiarkan mendingin secara perlahan didalam tungku. Rekasinya seperti skema dibawah ini.Fe + feO2Fe + 3/2O2 fe2O33fe + 2O2 fe3O4Gas H2S akan terserap oleh oksida besi dengan reaksi dibawah iniFe2o3 + 3h2s fe2s3 + 3h2oFe3o4 + 4h2s +fes+fe2s3+4h2oFeo + h2s fes +h2oMasa gram besi yang digunakan untuk pemurnian biogas adalah 1 kg dimana geram besi yang telah dioksidasi ini dimasukkan ke dalam pipa PVC berdiameter 4 inch tinggi 70 cm. Diharapkan efisiensi penurunan kadar biogas mencapai 70% dengan laju aliran gas 4 m3 biogas.3.4.2 Pemurnian CO2 Pemurnian gas CO2 dilakukan dengan mengunakan air H2O. air ditampung pada pipa PVC berdiamter 4 inch tinggi 25 cm. didalam tabung pipa dimasukkna pipa pvc berdiameter 1 inchi yang mana ssatu pipa sebagai inlet dan pipa yang kedua sebagai outlet, pipa inlet dan outlet disekelilingnya telah dilubangi dengan diameter 4 mm. tinggi air yang ada didalam pipa adalah 18 cm. diharapkan efisiensi penyerapan CO2 sebesar 25 % dengan laju aliran gas 4 m3.3.5 Motor Bensin 4 TakMotor bensin merupakan suatu motor yang dapat menghasilkan tenaga dari proses pembakaran bahan bakar (campuran bahan bakar dan udara) didalam ruang bakar. Karena proses pembakaran bahan bakarnya terjadi didalam ruang bakar, maka motor bensin ini tergolong kedalam jenis motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine). Motor bensin mengubah energi termal bahan bakar menjadi energi mekanik berupa daya poros pada putaran poros engkol.Motor bensin (Spark Ignition Engine) menurut prinsip kerjanya, dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu motor bensin dua langkah (two stroke) dan motor bensin empat langkah (four stroke). Motor bensin 2 langkah memerlukan 2 kali langkah torak untuk 1 kali pembakaran dan 1 kali langkah kerja dalam 1 kali putaran poros engkol. Sedangkan motor bensin 4 langkah memerlukan 4 langkah torak untuk 1 kali pembakaran dan 1 kali langkah kerja dalam 2 kali putaran poros engkol. 3.5.1 Spesifikasi Motor BakarDalam progress PKMT digunakna mesin 4 tak merk Honda gx 120 cc dengan daya 3,5 HP, spesifikasi motor adalah sebagai berikut.DIMENSIONS

Length x width x height320 x 345 x 320 mm

Dry weight12,0 kg

ENGINE

Engine type4-stroke, overhead valve, single cylinder

Displacement (bore x stroke)107 cc ( 60 x 42 mm)

Max power3,5 HP/3600 rpm

Rated power output2.8 HP/3600 rpm

Max torque0,7 kg-m/2800 rpm

Fuel consumption1 liter/h @3600 rpm

Cooling systemForced air

Ignition systemTransistorized magneto

Pto shaft rotationCounterclockwise

3.6 Karburasi3.6.1 Definisi KarburasiProses pembentukan campuran udara-bahan bakar yang mampu bakar dengan cara mencampurkan bahan bakar dan udara pada takaran yang sesuai sebelum masuk ke dalam silinder motor dinamakan karburasi dan alat yang melakukan tugas ini dinamakan karburator. Proses karburasi dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut: 1) Kecepatan motor 2) Karakteristik bahan bakar 3) Temperatur udara masuk 4) Desain karburator.

Motor bakar modern kebanyakan beroperasi pada kecepatan tinggi, dan menyebabkan waktu yang tersedia untuk proses pembentukan campuran udara-bahan bakar sangat sedikit. Misalnya, sebuah motor bakar yang beroperasi pada kecepatan 3000 rpm akan hanya memiliki waktu sekitar 10 ms untuk proses pembentukan campuran. Apabila kecepatannya ditingkatkan menjadi 6000 rpm, maka waktu yang tersedia tinggal 5 ms. Oleh karena itu, untuk diperoleh hasil karburasi yang baik maka kecepatan udara pada titik dimana bahan bakar dicampurkan harus 16 ditingkatkan. Hal ini diperoleh dengan membuat venturi pada jalur aliran udara. Bahan bakar dicampurkan tepat pada bagian tersempit dari venturi.

3.6.2. Campuran Udara Bahan bakar

Sebuah motor biasanya beroperasi pada kecepatan dan beban yang berbeda-beda. Untuk keperluan ini, campuran yang baik antara bahan bakar dan udara harus disuplai ke dalam silinder. Bahan bakar dan udara dicampur untuk membentuk tiga jenis campuran, yaitu:

1) Campuran stoikiometrik 2) Campuran kaya 3) Campuran miskin

Campuran yang tepat secara stoikiometrik yaitu campuran yang memiliki tepat jumlah udara untuk membakar bahan bakar yang ada. Misalnya, untuk membakar satu kilogram oktana diperlukan 15.12 kg udara. Sehingga, campuran yang tepat secara stoikiomterik adalah 15.12:1. Nilai ini akan sedikit bervariasi pada berbagai jenis bahan bakar hidrokarbon. Campuran yang kaya yaitu campuran yang mengandung lebih sedikit udara dibanding campuran stoikiometrik, misalnya 10:1 atau 12:1, sedangkan campuran yang miskin yaitu campuran yang memiliki lebih banyak udara dibanding campuran stoikiometrik, misalnya 17:1 atau 20:1. Walaupun demikian, ada batasan tertentu dari nilai ini yang memungkinkan untuk terjadinya pembakaran di dalam ruang bakar. Di luar nilai itu, campuran akan terlalu kaya atau terlalu miskin untuk dibakar di dalam silinder.

BAB IVRANVANG BANGUN MESIN

4.1 Rancang Bangun Mesin4.1.1 Skema Mesin Chopper Berbahan Bakar Biogas.

Mesin chopper

Kran 2

Kran 1

Tandonbiogas

Mesin Honda gx 110 cc

Pemurnian CO2Pemurnian H2S

Gambar 4.1 Skema instalasi mesin chopper berbahan bakar biogas

4.2 Metode Perancangan

Gambar 4.2 Bagan metode yang dilakukan untuk merancang mesin chooepr berbahan bakar biogas

4.3 Desain Venturie Mixer Desain venture mixer didasarkan atas penelitian yang telah dilakukan oleh S.D Yadav, Dr. Bimlesh Kumar, dan Dr S.S.Thipse dalam journal IJMET berjudul Development Of Advanced Intake System For Optimum Biogas Fuelled IC Engine Performances. Perhitungan venture mixer adalah sebagai berikut1. Menghitung air flow rate yang dibutuhkan mesin

Dengan : D = diameter piston = 60 mm 0.06 mL = stroke motor = 42 mm 0.042 m= volumetric effisiensi motor 4 langkah = 70 % 0.7= putaran mesin maksimum = 3600 rpmSehingga :

2. Menghitung kecepatan udara masuk pada venture. Kecepatan udara masuk ini dihitung berdasarkan diameter karburator standart 0,952 inch.

3. Menghitung kecepatan pada throat mixer dengan mengasumsikan discharge co-efficient venture sebesar 0,9, didapat hasil. Diameter thoart mixer dibuat sama dengan diameter pada karburator standartnya yaiu 0.456 inch

Kecepatan pada throat mixer ini masih dibawah kecepatan standart yang diijinkan yaitu 100 - 150 m/s ( Siripornakarachi, 2007). Jadi desain memenuhi syarat.

4. Menghitung besarnya tekanan pada throat mixer, = tekanan udara atmosfer = 10130 kg/m2 ; =1.204 @ 20oC

5. Menghitung kecepatan gas yang melewati throat mixer, = masa jenis biogas = 1.2 kg/m3

6. Menghitung aliran kecepatan gas actual yang dibutuhkan mesin. Asumsi = 0.8

7. Menghitung aliran kecepatan gas maksimum yang dibutuhkan mesin.

Dari hasil perhitungan kecepatan gas actual dan kecepatan gas maksimum yang dibutuhkan mesin maka total luas penampang jet yang dibutuhkan..

Diameter lubang jet didapat, jika jumlah lubang jet yang digunakan hanya 1 lubang.

Untuk mencapai prestasi mesin optimum maka digunakan diameter lubang jet 4 mm. Dari hasil perhitungan diatas maka dapat disimpulkan dimensi utama dari mixer adalah sebagai berikut.

a. Diameter venture D1 = 0.952 inchb. Diameter venture D2 = 0.456 inchc. Diameter jet = 4 mmd. Jumlah lubang jet = 1 lubange. Panjang total mixer = panjang stock karburator = 80 cm

4.4 Desain MixerDesain dari mixer diperlihatkan oleh gambar dibawah ini.

Gambar 4.3 Gambar desaimixer biogas pada mesin Honda GX 100 cc

Desain mixer yang digunakan adalah hasil pengembangan dari desain desain mixer hasil penelitian sebelumnya, dimana pada mixer ini menggunakan jarum skep sebagai pengatur debit biogas yang masuk dan skep sebagai pengatur jumlah udara yang masuk ke ruang bakar. Mixer biogas ini dibuat dari aluminium yang diproses mesin. Bagian yang palaing penting dari mixer ini adlah venturinya karena pada bagian ini terjadi percampuran antara biogas dan udara yang selanjutnya akan masuk kedalam ruang bakar mesin. Desain dari mixer ini terdiri dari beberapa komponen yaitu1. Throttle body2. Tutup skep3. Pegas skep4. Skep5. Adapter mixer6. Luabng outlet7. Nipple inlet biogas8. Mainjet biogas9. venture10. jarum skep11. lubang inlet

Untuk menaikkan putaran mesin maka skep dan jarum skep diangkat untuk memperbesar luasan aliran udara dan biogas, namun jika akan menurunkan putaran mesin dilakukan hal sebaliknya.

4.5 Manufaktur Mixer Mixer dibuat dari bahan aluminium buta, yang didapat dengan mudah dipasaran. Dipelih bahan aluminium kareana bahan ini memiliki sifat yanga tahan korosi, ringan, tahan panas dan sangat mudah untuk diproses mesin. Berat jenis dari aluminium adalah 2,7 kg/m3 sehingga walaupun kekuatannya rendah tetapi perbadinganya masih lebih tinggi dari pada baja, sehingga banyak digunakan pada konstruksi yang menuntut sifat ringan seperti alat alat transporatsi terutama pesawat terbang. Sifat utama yang dicari dari aluminium adalah sifat ketahanan korosinya, seperti yang diketahui bahwa salah satu zat penyusun biogas adalah gas H2S yang memiliki sifat korosif. Pada aluminium terdapat lapisan oksit yang melekat dengan kuat dan rapat pada permukaan aluminium serta sifatnya yang sangat stabil.

Gambar 4.4 Mixer biogas dan karburator standart

4.6 Estimasi Konsumsi Biogas Dari MesinDiketahui bahwa.1. Power rating mesin = 3,5 HP = 2.7 kW2. Fuel consumption at rated power = 1l/h= 0.001 m3/h3. Konsetrasi CH4 pada biogas = 70 %4. Lower colorific value at standartcondition = Hu,n = 36000 kJ/m3n (Mitzlaff, Engines For Biogas. 1988)

Menurut Mitzlaff (1988) konsumsi gas yang dibutuhkan dari mesin adalah sebagai berikut.Nilai calorific pada biogas

Dari nilai calorific ini, dapat dicari nilai dari energy yang dibutuhkan mesinuntuk bekerja optimal, dengan Hu,n pada kondisi standart adalah ( Mitzlaff, 1988, Engines For Biogas)

Sehingga konsumsi biogas per jamnya dapat dihitung,

Jadi selama per jam nya konsumsi bahan bakar biogas diperkirkan sekitar 0.83 liter/jam

4.7 Reduksi Kecepatan Putaran mesin yang ditransmisikan ke mesin chooper direduksi dengan pemasangan pully 10 inch pada mesin chopper dan pully diameter 2 inch pada mesin. Besarnya reduksi putaran mesin yang terjadi adalah N1/N2 = D2/D1Putaran mesin adalah putaran maksimum pada kondisi standart yaitu 3500 rpm. Jadi putran yang terjadi pada mesin chopper adalah.

N1/N2 = D2/D13500/N2 = 10/2N2 = 3500/5N2 = 700 rpmJadi putaran pada mesin chopper pada kondisi mesin putaran maksimum adalah 700 rpm. Jika dibuat suatu simulasi dengan putaran terendah pada mesin dipilih 850 rpm dan putaran maksimum 2650 rpm, dengan asumsi bahwa pada rentan putaran tersebut mitra lebih sering menggunakannya untuk pemotongan rumput pada mesin chopper.Table 4.1 simulasi kecepatan mesin chopper dengan reduksi kecepatan

Putaran mesin (rpm)850105012501450165018502050225024502650

Putaran mesin chopper (rpm)170210250290330370410450490530

Dari hasil simulasi diatas terlihat bahwa putaran pada mesin chopper 170 530 rpm. Putaran optimum yang digunakan untuk pemotongan rumput diperkirakan 370 410 rpm, jadi pully yang dipilih sudah cukup untuk mereduksi kecepatan putaran mesin.

4.8 Pemilihan Sabuk V-Belt Pemilihan sabuk v-belt dari pully mesin ke pully mesin chopper pully menggunakan Sabuk V Standar. Berdasar data sebelumnya dapat diketahui data sebagai berikut : ( dipilih putaran mesin maksimum pada kondisi standart) ( dipilih putaran maksimum pada pully mesin chopper dengan mesin pada kondisi standart) daya mesin 3,5 HP Lebar sabuk (b) dapat dilihat pada tabel TM.4 ukuran sabuk = 13 mm

Maka : Berdasar tabel

Panjang sabuk : Panjang rata rata sabuk yang sebenarnya ( Jarak renggang Jarak pasang (pengurangan jarak poros agar sabuk tanpa sambungan dapat dipasang tanpa tegangan ) 4.9 Mesin ChopperMesin chopper yang digunakan adalah mesin chopper jadi yang banyak dijual di toko alat pertanian. Mesin chopper yang dipilih memiliki kapasitas produksi 40 kg/jam. Mesin chooper ini memiliki 6 buah pisau yang terpasang melingkar pada rumah pisau. Hasil potongan pakan rumput yang diharapkan adalah 2 5 cm. Pada mesin chopper digunakan penggerak puli dimana daya dari mesin yang digunakan untuk menggerakkan mesin cohpper adalah pully dan v-belt. Pully yang digunakan adalah berdiameter 10 inch mm dan 2 inch.

4.10 Charging Battery dan Dynamo StaterUntuk memudahkan penyalaan mesin maka silakukna modifikasi pada mesin yaitu penambahan motor stater. Motor stater ini memperoleh daya dari aki 12 V yang dilengkapi dengan system charging. Skema kelistrikan motor stater diperlihatkan oleh gambar 4.5 dibawah.

Gambar 4.6 Skema instalasi kelistrikan charging dan dynamo stater

Untuk system charging battery dilakukan secara terpisah dimana terdapat peralatan charging battery yang terpasang terpisah dari mesin. Charger yang digunakan adalah charger iMAX B6 50W. charging battery dilakukan jika tegangan battery dibawah 12.80 volt karena pada tegangan battery yang baik digunakan untuk statert mesin adalah 14,00 13,00 volt. skema instalasi charging battery diperlihatkan oleh gamabr dibawah.

4.11 Pengopersian Mesin4.11.1 Menghidupkan MesinLangkah langkah menghidupkan mesin adalah sebagai berikut1. Membuka keran biogas sebanyak bukaan keran. Biogas akan mengalir dari tendon ke bagian pemurniaan tingkat 1 ( geram besi) kemudian mengalir ke bagian pemurnian tingakt 2 ( air). Setelah dari pemurnian bioas kemudian mengalir ke saluran masuk mixer.

2. Membuka skep pada mixer sebanyak bukaan skep.3. Menekan saklar pengaman on/off mesin kearah on. Saklar ini berfungsi untuk memutus dan menyambungkan tegangan listrik dari aki ke saklar start mesin.

4. Menekan tombol start mesin sampai mesin hidup.5. Jika mesin belum bias dihidupkan, tambah bukaan kran biogas sedikit demi sedikit begitu juga dengan skep udara pada mixer.

6. Jika mesin sudah hidup, tambah bukaan kran biogas dan skep udara sedikit demi sedikit untuk menambah putaran mesin

4.11.2 Mematikan MesinLangkah mematikan mesin adalah dengan 1. Menutup keran biogas 2. Mematikan mesin dapat juga menutup skep udara setalah itu menutup kran biogas

3. Setelah mesin mati, scalar pengaman on/off ditekan kearah off.4.11.3 Mencharging BatteryLangkah langkah mencharging battery adalah sebagai berikut.1. Menancapkan klem positif charger pada kutub positif battery kemudian menancapkan klem negative charger pada kutub negative battery.

2. Menancapkan plug positif dan negative klem charger ke plug positif dan negative charger

3. Menancapkan plug adapater charger ke charger

4. Menancapkan plug charger ke stopkontak sumber daya listrik

5. Jika charger sudah hidup, tekan tombol seleksi untuk memilih charging type PB batrrey

6. Kemudian menekan tombol start untuk memilih besarnya arus yang digunakan untuk mengcharging, dipilih besarnya arus 2,5 ampere, arus ini dirasa cukup untuk mencharging battrey karena arus maksimum yang diijinkan untuk mencharging adalah 4,0 ampere.

7. Kemudian menekan tombol start kembali untuk memindahkan seleksi ke tegangan batrrety yang akan discharging. Dipilih tegangan 12 volt karena battery yang digunakan memiliki tegangan 12 Volt.

8. Setelah setting charging selesai, lalu menekan tombol start untuk beberpa saat sampai ada tulisan dilayar LCD checking battery, dan setelah itu proses charging dimulai.

4.11.4 Mematikan Proses Charging1. Jika tegangan battery saat proses charging yang terbaca pada layar LCD tertera 14,70 volt, artinya batrrey sudah penuh.

2. Jika demikian, plug pada stopkontak catu daya dilepaskan setelah itu klem charger pada battery juga dilepaskan. Proses charging telah selesai.

4.11.5 Menyetel Posisi Pisau Mesin Chopper Penyetelan ini dilakukan untuk mengatur panjangnya pakan rumput hasil potongan atau pencacahan mesin chopper.alngkah penyetelannya adalah dengan mengendorkan baut pengikat pisau chopper kemudian menggesernya kearah depan atau belakang. Setelah setelannya dirasa cukup baut dikencangkan kembali.

BAB VPENGUJIAN MESIN

5.1 Kelengkapan Mesin Dan Alat Uji5.1.1 Mesin Dan Accesoris Mesin yang digunakan Honda GX 110 cc dengan daya 3,5 HP/3600 dan torsi 0.7 kg.m/2800 rpm ( Honda GX 110 owner manuals). Pada mesin telah dilakukan beberapa modifikasi seperti.

1. Pemasangan motor stater untuk memudahkan saat penyalaan mesin, system standart Honda GX adalah masih menggunakan tali yang ditarik untuk menghidupkan mesin

2. Tangki minyak bahan bakar telah dilepas. Tangki minyak ini tidak digunakan lagi karena telah menggunakan bahan bakar biogas.

3. Karburator standart mesin diganti dengan karburator modifikasi sesuai dengan perhitungan pada bab 4. Karburator ini dirangcang khusus untuk motor bakar berbahan bakar biogas. Karburator modifikasi ini terbuat dari bahan aluminium dengan panjang yaitu 80 cm, dimensi venture dirubah untuk mendapatkan daya motor optimal. Ubahan pada venture untuk diameter sisi masuk adalah 38 mm dan diameter sisi keluar adalah 14.5 mm.

4. Karena mesin telah dimodifikasi dengan menggunakan motor starter, maka ditambahkan perangkat pengecasan battery untuk menjaga tegangan battery stabil 12 volt. Selama penggunaan, tegangan pada battery akan turun yang berakibat batrrey tidakakan kuat untuk menngerakkan motor starter, maka dari itu jika tegangan battery sudah kuran, battery akan discharging.

5. Pada mesin juga telah dipasang panel kelistrikan sehingga tampilan instalasi kelistrikan mesin lebih rapi.

6. Pada mesin chopper dilakukan modifikasi pada bagian pisau mesin dimana jumlah nya dikurangi menjadi 3 buah pisau untuk mendapatkan potongan rumput antara 8 cm sampai 10 cm.

5.1.2 Pemurinian BiogasPemurnian biogas pada mesin terdiri dari dua tabung yaitu tabung yang berisi geram besi yang telah mengalami proses oksidasi (FeO) dan tabung satunya diisi dengan air ( H2O). Tabung pertama yang berisi geram besi oksidasi bertujuan untuk mengurangi kadar H2S pada biogas. Gas H2S ini memiliki potensi untuk terjadinya korosi pada mesin Honda GX. Korosi yang terjadi akibat gas ini yang paling mudah dilihat mata adalah pada bagian knalpot mesin dan bagian kepala silinder. Korosi juga terjadi pada bagian dalam mesin dan berpotensi merusak klep, pin poiston,piston, stang piston, ring piston dan komponen lainnya.Tabung kedua berisi air ( H2O) yang berfungsi untuk mengurangi kadar CO2 pada biogas sekaligus mencuci bigas dari zat zat pengotor. Gas CO2 pada biogas dikurangi untuk meningkatkan nilai kalor pada biogas karena gas ini berimbas pada mudah tidaknya mesin untuk dihidupkan.

5.1.3 Tachometer Tachometer yang digunakan untuk mengukur besarnya putaran mesin yang dihasilkan dari bahan bakar biogas yang digunakan pada mesin Honda gx. Spesifikasi dari tachometer ini adalah sebagai berikut.

Gambar 5.1 Tachometer Fuji Kogyo

5.2 Langkah PengujianLangkah langkah pengujian mesin pada mitra adalah sebagai berikut.1. Mengecek seluruh kondisi mesin mulai dari kelistrikan mesin, pemasangan v-belt, baut dudukan mesin, dan peletakan mesin ditempat yang cukup datar.2. Memasang selang gas dari kran biogas ke tabung pemurnian tingkat 1 ( tabung yang berisi geram besi oksidasi).

3. Membuka kran gas biogas kira kira bukaan kran.

4. Menghidupkan saklar ke posisi on kemudian menekan tombol start pada panel kelistrikan untuk menghidupkan mesin.

5. Jika mesin sudah hidup, kran gas diatur bukaannya untuk mengatur kecepatan putar mesin optimal.

6. Besarnya kecepatan mesin kemudian diukur dengan tachometer mitutoyo. Dari kecepatan putar mesin ini akan dapat dihitung besarnya daya yang dihasilkan mesin.

7. Jika mesin sudah hidup normal maka mesin sudah siap untuk melakukan proses pemotongan rumput pakan sapi.

5.3 Hasil Pengujian5.3.1 Pengujian Mesin Dari hasil pengujian didapat hasil sebagai berikut. Pengujian performa mesin digunakan alat tachometer mitutoyo untuk mengetahui besarnya putaran mesin yang dihasilkan. Hasil pengujian pada mesin Honda gx 110 cc didapat putaran mesin sebagai berikut.

Running test 1Table 5.1 Hasil putaran mesin pada running test 1

Bukaan keran biogasBukaan skep mixerPutaran mesin (rpm)keterangan

1/81/81750Mesin hidup normal




Full1/82055Mesin hidup normal

Dari hasil putaran mesin diatas dapat dihitung nilai power output mesin yang dihasilkan dari running test 1 adalah sebagai berikut.

a. Torsi mesin : torsi mesin yang digunakan adalah torsi mesin dari tech spec standart Honda GX 110 cc yatu 0,7 kg.m yang nilainya sama dengan T = 0,7 kg.m x 9.8 m/s2 = 6.86 N.m

b. Daya mesin dihitung dengan persamaan

Table 5.2 Hasil perhitungan daya mesin pada running test 1

Torsi mesin (N.m)Putaran mesin (rpm)Daya mesin (HP)

6.8617501.684348

6.8620101.934594

6.8620501.973093

6.8620902.011592

6.8620551.977905



1/81/41610Mesin hidup / putaran tidak stabil




Full1/4-Mesin tidak hidup

Dari hasil putaran mesin diatas dapat dihitung nilai power output mesin yang dihasilkan dari running test 2 adalah sebagai berikut

Table 5.4 Hasil perhitungan daya mesin pada running test 2


6.8616101.5496

6.8618001.732472

6.8616901.626599

6.8616501.588099

6.86--





1/21/2-Mesin tidak hidup



Dari hasil putaran mesin diatas dapat dihitung nilai power output mesin yang dihasilkan dari running test 3 adalah sebagai berikutTable 5.6 Hasil perhitungan daya mesin pada running test 3


6.8613001.25123

6.8614501.395602

6.86--

6.86--

6.86--

Running test 4 Table 5.7 Hasil putaran mesin pada running test 4







Pada running test 4 mesin sama sekali tidak bisa dihidupkan Dari hasil running test mesin didapat daya maksimum yaitu sebesar 2.01 Hp pada putaran 2090 rpm. Kemudian mesin dicoba memotong rumput gajah sepanjang 1.5 m sebanyak 5 batang rumput (3kg), hasilnya mesin mampu bekerja dengan normal saat pemotongan rumput. Mesin dibiarkan dingin untuk beberapa saat selama kurang lebih 1 jam kemudian mesin dihidupkan kembali. Selanjutnya mesin diuji dengan memotong rumput sebanyak 35 kg, hasilnya pada putaran tersebut knalpot mesin menjadi merah akibat kepanasan setelah selang waktu kerja 10 menit. Mesin dimatikan sejenak untuk menurunkan suhu mesin. Diputuskan putaran mesin hanya dipatok pada kisaran 1700 rpm -1800 rpm dengan daya 1.5 - 1.6 HP. Setelah cukup dingin mesin dihidupkan kembali dan dicoba memotong rumput sebanyak 35 kg. mesin mampu bekerja dengan baik tanpa mengalami pnas berlebih ini terlihat dari knalpot mesin yang tidak merah membara seprti sebelumnya. Waktu yang dibutuhkan mesin untuk menyelesaikan pemotongan rumput adalah 22 menit untuk satu kali kerja. Waktu kerja ini dirasa cukup baik karena kurang dari 30 menit waktu yang dibutuhkan mesin untuk mencacah rumput seberat 35 kg untuk satu kali pakan sapi perhari. Jadi selama 1 hari jika sapi diberi pakan 5 kali sehari waktu kerja mesin adalah 150 menit.

5.3.2 Pengujian Mesin ChopperHasil potongan yang didapat adalah berkisar 3 cm - 15 cm. hasil ini cukup baik untuk pakan sapi dan sesuai dengan keinginan mitra. Jumlah pisau yang terpasang pada mesin chopper adalah 3 pisau. Saat dilakukan pemotongan dengan jumlah pisau 6 buah hasil potongan rumput terlalu halus menurut mitra, jadi lebih dirasa efektif jika menggunakan 3 mata pisau. Kapasitas pemotongan rumput yang didapat dari hasil uji coba adalah 35 kg rumput gajah selama 22 menit waktu kerja untuk satu kali pakan sapai dalam 1 hari.BAB VIPOTENSI HASIL

6.1 Mixer biogas Mixer biogas yang telah diuji coba menunjukkan mesin mampu bekerja dengan baik dengan putaran mesin relative stabil. Diketahui dari hasil pengujian putaran mesin dan daya mesin terbaik dicapai pada bukaan kran gas biogas 1/4 dan bukaan skep mixer 1/4 sampai 1/2 . Dengan kondisi pengaturan mixer demikian mesin sudah cukup mampu untuk menggerakkan mesin chopper.

6.2 Pemurnian BiogasUnit permurnian biogas yang terdiri dari dua komponen zat pemurni yaitu geram besi dan air (H2O). Unit permurnian ini dapat memurnikan biogas dengan baik hal ini ditunjukkan dengan mesin Honda GX yang mampu bekerja dengan baik walaupun putarannya belum relative stabil, tapi dari hasil pengujian mesin sudah mampu menggerakkan mesin chopper. Unit permunian biogas ini memerlukan bebrapa perawatan ringan diantaranya penggantian air pada permurnian zat CO2 setiap 3 bulan sekali atau jika warna air dirasa telah berubah dan pengecekan unit permurnian H2S yaitu geram besi yaitu dengan meyiramnya dengan air kemudian menjemurnya unutk mengaktifkan reaksi oksidasi ( geram akan menjadi karatan) sehingga karat pada geram besi tetap terjaga unutk memisahkan unsur H2S dari biogas.

6.3 Daya MesinDari hasil uji coba didapat daya mesin maksimum yang mampu dihasilkan adalah 2,01 HP daya ini lebih rendah 42,60 % dari daya yang dihasilkan dengan menggunakna bahan bakar premium. Namun dengan tenagan 2,0 HP mesin honda GX mampu menggerakkan mesin chopper dengan baik dengan waktu untuk menmotong rumput gajah seberat 35 kg adalah 22menit.

6.4 Potongan Rumput Hasil potongan yang didapat adalah berkisar 3 cm - 15 cm. hasil ini cukup baik untuk pakan sapi dan sesuai dengan keinginan mitra. Jumlah pisau yang terpasang pada mesin chopper adalah 3 pisauKapasitas pemotongan rumput yang didapat dari hasil uji coba adalah 35 kg rumput gajah selama 22 menit waktu kerja untuk satu kali pakan sapai dalam 1 hari

6.5 Effisiensi Mesin Chopper BiogasMenghitung effisiensi mesin chopper biogas ini bertujuan untuk mengetahui seberapa effektif mesin chopper berbahan bakar biogas disbanding kan jika mengunakan mesin berbahan bakar bensin (premium).a. Konsumsi bahan bakar standart mesin honda gx 110 menurut manual booknya adalah 1 liter selama 1 jamnya dengan asumsi motor bekerja pada putaran penuh (3600rpm pada standart pabrik), tapi pada kenyataanya tidaklah mungkin mesin berkeja pada putaran setinggi itu jadi diambil putaran kerja mesin sebesar 1800 rpm setengah dari putaran maksimum mesin. Sehingga diambil konsumsinya akan menjadi 0.7 liter selama 1 jamnya dengan tambahan rugi rugi daya saat mesin bekerja. Diketahui untuk mencacah rumput gajah sebanyak 35 kg dibutuhkan waktu 22 menit, dan sapi sapi diberi makan sebanyak 5 kali dalam sehari jadi mesin bekerja

T kerja = (22 menit x 5 ) / 60 = 1, 83 jam atau 1 jam 50 menit ( pembulatan)

Dengan waktu kerja mesin lebih lama 50 menit itu artinya dengan putaran 1800 rpm bahan bakar yang diperlukan adalah 0,7 liter x 2 = 1,4 liter bensin. Jika mesin bekerja dalam kondisi waktu kerja selama 1 jam 50 menit sehari dan menghabiskan bensin 1,4 liter biaya bensin yang ditanggung perharinya adalah

Biaya bensin 1 hari = 1,4 liter x rp 7400 = Rp 10.360

Biaya Rp 10.360 adalah biaya bensin per hari dan selama 1 bulan maka biayanya menjadi,

Biaya bensin 1 bulan = 1.4 liter x rp 7400 x 30 hari = Rp 310.800

Dan dalam 1 tahun menjadi,

Biaya bensin 1 tahun = 12 X Rp 310.800 = Rp 3.729.600

Jadi biaya yang harus dikeluarkan oleh mitra untuk uang bensin saja adalah sebesar rp 310.800/ bulan atau rp 3.729.600 /tahun Jika menggunakan biogas maka mitra sama sekali tidak perlu mengeluarkan biaya banyak karena biogas sendiri dihasilkan dari kotoran sapi ternak yang diternakan oleh mitra. Maka pada biogas tidak memerlukan biaya untuk membelinya.

b. Untuk biaya perawatan mesin adalah perawatan dan pembersihan kerak pengotor pada bagain mixer dan penggantian oli yang rutin dilakukan setiap 2 bulan sekali. Diketahui bahwa mesin bekrja 1 jam 50 menit (1,833 jam) selama sehari maka dalam jangaka waktu 2 bulan mesin bekerja selama,

T mesin 2 bulan = 1.833 jam x 2 x 30 hari = 109.98 jamJadi perawatan mesin dilakukan setiap 110 jam. Diketahui :1. Oli mesran super = Rp 26.0002. Bensin 1 liter = Rp 7.4003. Air accu = Rp 3.000Biaya perawatan selama 110 jam adalah,

Biaya perawatan = biaya oli + biaya bensin + air accu = Rp 26.000 + Rp 7.400 + Rp 3.00 = Rp 36.400

Didapat biaya servis yang dikeluarkan oleh mitra selama 110 jam kerja atau 2 bulan adalah Rp 36.400 dan juga biaya service tak terduga misalnya penggantian piston, ring piston atau komponen mesin vital lainnya sebesar Rp 250.000 untuk jangka waktu 6 bulan sebagai biaya darurat perawatan mesin. Jadi dalam setahun biaya service yang dikeluarkan.

Biaya service 1 tahun = biaya service 2 bulan + biaya service 6 bulan= (12/2 x Rp 36.400) + (2x Rp 250.000) = Rp 718.400

Dari hasil perhitungan diatas disajikan perbandingan dalam bentuk table dibawah.Premium (bensin)Biogas

Biaya pembelian bahan bakarRp 3.729.600 /tahunTidak beli

Biaya perawatanRp 718.400/tahunRp 718.400

Biaya pembuatan mesinRp 1.500.000Rp 1.950.000

TotalRp 5.948.000Rp 2.664.800

Dari table diatas diketahui bahwa biaya termurah didapat dari bahan bakar biogas yang artinya dengan menggunakan mesin berbahan bakar biogas ini mitra akan lebih cepat balik modal. Jika pendapatan mitra minimum mitra sebesar Rp 2.500.000 perbulan maka dengan biaya pembuatan mesin sebesar Rp 2.664.800, modal mitra akan kembali dalam jangka waktu 2 bulan dan keuntungan yang diperoleh selama 1 tahun dengan pendapatan minimum adalah,

Keuntungan = 12 x pendapatan per bulan biaya pembuayan mesin biaya perawatan= 12 x Rp 2.500.000 Rp 2.664.800 Rp 718.400= Rp 26.616.800Jadi keuntungan pertahun yang didapat mitra sebesar Rp 26.616.800 atau hampir 90% dari biaya pembuatan mesin.

BAB VIIRENCANA KEGIATAN SELANJUTNYA

Dari hasil pengujian dilokasi mitra, mesin chopper biogas sudah 80 % mampu bekerja dengan baik walaupun ada beberapa kekurangan yang harus diperbaiki agar mesin ini dapat bekrja secara maskimal. Untuk mencapai hasil kegiatan 100 %, maka langkah selanjutnya adalah sebagi berikut.

1. Pemasangan unit pendingin berupa blower untuk mendinginkan suhu mesin. Hal ini diperlukan untuk mengatasi apabila mesin bekerja pada putara diatas 2000 rpm dan juga untuk menjaga dan memperpanjang umur pakai komponen mesin honda GX 110 cc.

2. Pemilihan kabel busi dengan resistansi rendah, sehingga pada saat starting dingin ( mengingat kondisi lingkungan mitra adalah daerah dataran tinggi) mesin mudah dihidupkan.dan juga pada kondisi tegangan batreey yang mulai melemah sekalipun (

biogas laporan kemajuan(2)

Documents