STUDI PERBANDINGAN KINERJA MOTOR STASIONER EMPAT LANGKAH SATU SILINDER MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS LPG DAN BIOGAS

STUDI PERBANDINGAN KINERJA MOTOR STASIONER EMPAT LANGKAH SATU SILINDER MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS LPG DAN BIOGAS oleh: Novian Eka Purnama NRP. 2108 030 018 PROGRAM STUDI DIPLOMA III JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011 Dosen Pembimbing Ir. Joko Sarsetyanto, MT NIP. 19610602 198701 1 001

STUDI PERBANDINGAN KINERJA MOTOR STASIONER EMPAT LANGKAH SATU SILINDER MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS LPG DAN BIOGAS

LATAR BELAKANG Cadangan minyak mentah semakin menipis sementara kebutuhannya terus mengalami peningkatan. Biogas merupakan salah satu energi terbarukan dan mudah diproduksi Penelitian sebelumnya membahas mengenai modifikasi genset motor bensin empat langkah menjadi genset dengan bahan bakar LPG. Penggunaan Bahan bakar Biogas pada suatu mesin diperlukan komponen mixer pada lubang pemasukan udara karburator

PERMASALAHAN Bagaimana kinerja genset empat langkah ketika dimodifikasi menggunakan bahan bakar Gas (BBG) dengan penambahan mixer venturi. Bagaimana perbandingan unjuk kerja mesin genset empat langkah menggunakan bahan bakar gas BIOGAS dengan menggunakan bahan bakar gas LPG.

TUJUAN PENELITIAN Biogas, mixer Untuk mengetahui unjuk kerja genset motor bakar empat langkah menggunakan bahan bakar biogas yang telah di modifikasi dengan mixer venturi. LPG,BIOGAS,mixer Untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin genset antara menggunakan bahan bakar gas LPG dan menggunakan bahan bakar BIOGAS dengan penambahan mixer ventury

BATASAN MASALAH Pengujian dilakukan pada genset motor bensin 4 langkah 1 silinder merk Vorex seri V1500 1000 watt, volume silinder 100 CC menggunakan karburator sebagai penyalur bahan bakar udara dan mixer venturi sebagai alat percampuran bahan bakar biogas dengan udara. Bahan bakar gas yang digunakan adalah gas LPG yang diproduksi pertamina Bahan bakar gas yang digunakan adalah biogas yang diproduksi Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Tulung Agung Kepanjen Malang. Mixer venture tidak diuji secara khusus, tapi diuji secara langsung pada genset. Kondisi temperatur udara sekitar dianggap ideal. Data diambil pada beban berupa lampu, @ lampu = 100 Watt. Tidak melakukan analisa pelumasan. Tidak membahas reaksi kimia pada penggunaan bahan bakar Biogas dan gas LPG.

METODOLOGI PENELITIAN Gambar Diagram Alir Pengujian

MANFAAT PERCOBAAN... Agar dapat menjadi sumbangan bagi ilmu pengetahuan serta dapat memberi informasi kepada masyarakat umum tentang keunggulan penggunaan bahan bakar biogas dibandingkan menggunakan bahan gas LPG pada mesin genset ditinjau dari parameter unjuk kerjanya.

METODOLOGI PENELITIAN BIOGAS LPG INSTALASI PERCOBAAN

METODOLOGI PENELITIAN PERALATAN PERCOBAAN Peralatan yang digunakan Mixer

Lamp u Arus (amper e) Tegang an (Volt) Orifice plate ( H = mm) Manomet er Tabung U ( H = mm) Putar an aktual 1 0,3 220 1 120 3002 2 1 220 1 130 3005 Rpm 3000 BAHAN BAKAR GAS LPG 3 1,4 220 1,1 137 3010 4 1,8 220 1,2 142 3007 5 2,3 220 1,5 150 3011 6 2,7 220 1,7 158 3013 7 2,9 220 1,7 168 3009 8 3,1 220 1,9 177 3012 9 3,3 220 2 187 3004 10 3,4 220 2 196 3017 Lampu Arus (ampere ) Tegangan (Volt) Orifice plate ( H = mm) Manometer Tabung U ( H = mm) Putaran aktual 1 0.3 220 1.2 90 3202 2 1 220 1.2 97 3203 3 1.4 220 1.3 106 3210 4 1.8 220 1.4 112 3207 5 2.3 220 1.5 118 3212 Lamp u Arus (ampere ) Tegangan (Volt) 1 0,3 220 2 1 220 3 1,4 220 4 1,8 220 5 2,3 220 6 2,7 220 7 2,9 220 8 3,1 220 9 3,3 220 10 3,6 220 Orifice plate ( H = mm) Manometer Tabung U ( H = mm) Rpm 3100 Putara n aktual 1,1 110 3109 1,1 120 3110 1,2 127 3103 1,2 138 3105 1,4 145 3103 1,5 150 3110 1,7 156 3106 1,9 162 3103 2,1 170 3095 2,3 184 3088 Rpm 3200 6 2.7 220 1.7 127 3205 7 2.9 220 1.9 137 3208 8 3.1 220 2.1 145 3190 9 3.3 220 2.3 152 3195 10 3.5 220 2.6 160 3188 Data Hasil Penelitian

Lampu Tegangan (Volt) Arus (Ampere) H manometer (mm) H orifice (m) 1 220 0.3 26 0.001 2 220 0.6 30 0.0012 3 220 1.2 38 0.0014 4 220 1.8 49 0.0017 5 220 2.2 57 0.002 6 220 2.8 66 0.0022 7 220 3.4 78 0.0024 8 220 2.2 84 0.0027 9 220 1.8 96 0.0029 10 220 1.8 131 0.0032 Rpm 3000 BAHAN BAKAR BIOGAS Lampu Tegangan (Volt) Arus (Ampere) H manometer (mm) H orifice (m) 1 220 0.3 23 0.0013 2 220 0.5 28 0.0016 3 220 1.2 36 0.0018 4 220 1.6 48 0.002 5 220 2 58 0.0023 6 220 2.4 68 0.0025 7 220 3.1 87 0.0028 8 220 2.3 98 0.0031 Rpm 3200 Lampu Tegangan (Volt) Arus (Ampere) H manometer (mm) H orifice (m) 1 220 0.3 20 0.0013 2 220 0.5 27 0.0016 3 220 1 37 0.0018 4 220 1.5 45 0.002 5 220 2.1 52 0.0023 6 220 2.6 68 0.0025 7 220 3.2 84 0.0028 8 220 2.2 95 0.0031 9 220 2 104 0.0033 10 220 1.8 116 0.0036 9 220 2 115 0.0033 10 220 2 126 0.0035 Data Hasil Penelitian Rpm 3100

GRAFIK HASIL PERHITUNGAN BAHAN BAKAR LPG

GRAFIK HASIL PERHITUNGAN BAHAN BAKAR BIOGAS

GRAFIK PERBANDINGAN BHP LPG dan BIOGAS 3000 rpm 3100 rpm 3200 rpm Daya motor genset menggunakan bahan bakar Gas LPG cenderung lebih besar dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar Biogas. Pada putaran rpm semakin besar, nilai daya motor juga semakin besar. Nilai BHP terbesar didapat pada bahan bakar gas LPG yakni sebesar 1171,85 Watt pada putaran 3100 rpm dan beban 10. Nilai BHP terendah didapat pada kedua bahan bakar sebesar 97,66 Watt putaran 3000 pada beban 1. Dari analisa menunjukkan pada penggunaan kedua bahan bakar, nilai BHP paling rendah jika digunakan pada kondisi beban 1 dan paling tinggi jika digunakan pada kondisi beban 10. Perbedaan grafik ini di akibatkan oleh nilai kalor biogas yang lebih rendah daripada nilai kalor LPG. BHP pada genset yang menggunakan bahan bakar biogas turun pada lampu ke 7 dikarenakan massa bahan bakar biogas yang masuk kedalam ruang bakar sudah tidak bisa ditambah sehingga asupan bahan bakar untuk pembakaran pada genset kurang. Kemudian kandungan CO 2 yang mencapai 21%-23% pada biogas juga mengakibatkan menurunnya Heating value pada biogas. Sehingga heating value LPG dengan biogas semakin berbeda jauh.

3000 rpm 3100 rpm 3200 rpm GRAFIK PERBANDINGAN TORSI BIOGAS dan LPG Nilai torsi cenderung lebih besar menggunakan bahan gas LPG, nilai torsi terbesar didapat pada bahan bakar Gas LPG sebesar 36,12 Nm pada konstan speed 3100 beban 10. Nilai torsi terendah didapat pada bahan bakar Biogas sebesar 1,04 Nm pada konstan speed 3000 beban 1. Dari analisa menunjukkan pada semua penggunaan kedua bahan bakar, Nilai torsi paling rendah jika digunakan pada kondisi beban 1 akan terus meningkat hingga beban 7 untuk biogas dan beban 10 untuk LPG. Secara keseluruhan nilai torsi gas LPG lebih besar daripada Biogas. Torsi pada genset yang menggunakan bahan bakar biogas turun pada lampu ke 7 dikarenakan kandungan metana pada biogas yang digunakan pada pengujian hanya sebesar 70%. Selain itu kandungan CO 2 yang mencapai 21%-23% juga mengakibatkan menurunnya nilai Heating value pada biogas. Sehingga heating value LPG dengan biogas semakin berbeda jauh.

Grafik Perbandingan Dan Pembahasan BMEP 3000 rpm 3100 rpm Nilai rata-rata BMEP cenderung lebih besar menggunakan bahan bakar LPG, namun nilai BMEP terbesar didapat pada bahan bakar biogas sebesar 453,63 KPa pada konstan speed 3100 beban 10. Nilai BMEP terendah didapat pada bahan bakar biogas 16,062 Kpa pada konstan speed 3100 beban 1. Dari analisa menunjukkan pada semua penggunaan kedua bahan bakar, Nilai BMEP paling rendah jika digunakan pada kondisi beban 1 dan paling tinggi jika digunakan pada kondisi beban 10. Perbedaan grafik ini di akibatkan oleh suplai bahan bakar biogas yang sudah tidak bisa di tambah lagi. Nilai kalor bawah biogas dan LPG juga berpengaruh terhadap tekanan yang dihasilkan saat terjadi pembakaran. Selain itu perbedaan grafik di atas juga di akibatkan oleh adanya kadar CO 2 yang mencapai 21%-23%, sehingga mengakibatkan nilai kalor bawah biogas semakin menurun. 3200 rpm

Grafik Perbandingan Dan Pembahasan Pemakaian Bahan Bakar Spesifik (BSFC) 3000 rpm Nilai BSFC lebih besar menggunakan bahan bakar Gas LPG dari pada menggunakan bahan Biogas, karena Laju aliran massa bahan bakar gas Biogas terlalu rendah. Karena p biogas :0,94 kg/m 3 dan p LPG : 1,5 kg/m 3. hal ini dikarenakan nilai kalor bahan bakar biogas terlalu rendah. Nilai BSFC terbesar didapat pada bahan bakar LPG sebesar 0,00667 Kg/Wh pada konstan speed 3200 beban 1. Nilai BSFC terendah didapat pada bahan bakar gas LPG yakni 0,00076 Kg/Wh pada konstan speed 3200 beban 10. Dari analisa menunjukkan pada penggunaan kedua bahan bakar, Nilai BSFC paling rendah jika digunakan pada kondisi beban 10 dan paling tinggi jika digunakan pada kondisi beban 1. 3100 rpm 3200 rpm

Pada putaran rpm semakin besar (sampai beban 7), nilai effisiensi menggunakan bahan bakar gas Biogas lebih besar daripada menggunakan bahan bakar LPG. Nilai efisiensi terbesar didapat pada bahan bakar Biogas sebesar 13,82 %. pada konstan speed 3000 beban 7 Nilai efisiensi terendah didapat pada bahan bakar bensin 1,26 % pada konstan speed 3000 beban 1. Dari analisa menunjukkan pada semua penggunaan kedua bahan bakar, Nilai efisiensi paling rendah jika digunakan pada kondisi beban 1 dan paling tinggi jika digunakan pada kondisi beban 7 pada biogas dan 10 pada LPG. Efisiensi biogas lebih tinggi karena nilai titik bawah (LHV)=39301,67 kj/kg. sedangkan nilai titik bawah (LHV) LPG=47000 kj/kg.. Jumlah suplai bahan bakar biogas juga berpengaruh terhadap effisiensi. 3000 rpm 3100 rpm 3200 rpm Perbandingan efisiensi menggunakan bahan bakar gas LPG dan Biogas pada konstan

TINJAUAN EKONOMIS Bahan Bakar Asumsi Harga Satuan Biogas (CH4) Rp. 7.500,- per 3 kg LPG propana (C 3 H 8 ) butana (C 4 H 10 ) Rp. 13.000,- per 3 Kg Harga Tabung LPG isi ulang di agen atau di pangkalan resmi Pertamina ± Rp. 12.750,- (http://www.pertamina.com/konversi/elpiji) Harga 1 kg biogas ± Rp. 2.500,- (www.kamase.org) Data resmi tahun 2011. Perbandingan antara harga bahan bakar

Biaya yang dikeluarkan dengan menggunakan bahan bakar Gas LPG.

Biaya yang dikeluarkan dengan menggunakan bahan bakar Biogas.

Perbandingan biaya yang dikeluarkan menggunakan bahan bakar gas LPG dan Biogas pada konstan speed 3000 rpm.

KESIMPULAN KESIMPULAN dan SARAN Pada mesin genset empat langkah bisa beroperasi dengan baik ketika ditambahkan menggunakan bahan bakar Biogas dengan bantuan penambahan mixer venturi sebagai mekanisme pemasukan dan pencampuran antara udara dengan bahan bakar. mesin genset dengan bahan bakar Biogas lebih ekonomis daripada genset dengan menggunakan bahan bakar gas LPG karena memiliki nilai efisiensi yang lebih tinggi.

SARAN Perlu dilakukan pengujian unjuk kerja dari modifikasi lain dan bahan bakar yang berbeda pada genset. Perlu adanya penelitian lebih lanjut terhadap bentuk (ukuran, dimensi dan jumlah lubang) mixer yang digunakan pada bahan bakar gas. Variasi gas yang digunakan sebagai bahan bakar. Perlu ditambahkan sistem pengaturan laju aliran massa bahan bakar gas.

VIDEO PERCOBAAN