55
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat sebagai berikut : a.
Pengujian performansi untuk mendapatkan data-data parameter seperti: putaran mesin, torsi, dan konsumsi bahan bakar dilakukan
di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama 3 bulan.
3.2 Alat Pengujian
Adapun alat pengujian yang digunakan adalah :
1. Mesin potong rumput
Mesin yang digunakan untuk penelitian yaitu mesin pabrikan dari Tagawa dengan tipe tgx 437.
Gambar 3.1 Mesin potong rumput Tagawa tgx-437 Spesifikasi mesin sebagai berikut :
Tipe mesin : 4 langkah ,pendingin udara,
mesin bensin
56
Diameter x langkah : 53,5 mm x 48,8 mm Perbandingan Kompresi : 9,6 : 1
Torsi Maksimum : 0,81 kg.m5.500 rpm Volume langkah
: 37,7 cc Daya Maksimum
: 1,0 Kw pada 6500 rpm Kapasitas Minyak Pelumas Mesin
: 80 ml pada penggantian periodik
Starter : engkol
Busi : NGK C6HS ; ND U20 FS-U Sistem Pengapian
: Transistor magneto Berat Mesin
: 3,8 kg
2. Rope brake Dynamometer
Gambar 3.2 Rope brake dynamometer
57
3. Tachometer
Digunakan untuk mengukur putaran mesin
Gambar 3.3 Tachometer
Alat ukur yang digunakan adalah portable digital tachometer dengan spesifikasi sebagai berikut :
Batas ukur 2,5-9999 rpm dengan ketelitian ±0,05
Daya 2 x 1,5 V
Ukuran 108 P x60 l x 32t mm
Berat 73 gr
Sampling time 0,5s over 120 Rpm
4. Timbangan
a. Digunakan untuk mengukur berat tabung gas yang digunakan
dan beban pada puli.
Gambar 3.4 Timbangan gantung digital
Timbangan yang digunakan adalah timbangan gantung digital merek xinexten dengan spesifikasi sebagai berikut :
Daya 2x1,5 V
Beban maksimum 40 kg dengan ketelitian ± 10 gr
b. Digunakan untuk mengukur berat bahan bakar biogas.
58 Gambar 3.5Timbangan Digital
Timbangan yang digunakan adalah timbangan digital merek ion dengan spesifikasi sebagai berikut :
Daya 2x1,5 V
Beban maksimum 5 kg dengan ketelitian ± 1 gr
5. Ban dalam
Gambar 3.6 Bahan bakar biogas ditempatkan pada ban dalam
6. Stopwatch
Digunakan untuk mengukur waktu pemakaian bahan bakar per 10 ml.
Gambar 3.7 Stopwatch
59
7. Tools
Digunakan untuk melakukan pemasangan dan pembongkaran mesin potong rumput cc selama pengujian.
Gambar 3.8 Toolbox
Adapun beberapa alat-alat yang digunakan selama pengujian diantaranya adalah sebagai berikut:
o Obeng ± o Tang jepit, tang potong dan tang buaya
o Kunci-kunci pas dan kunci ring
3.3 Bahan Pengujian
Adapun bahan pengujian yang digunakan adalah:
3.3.1. Bahan Bakar
Adapun bahan bakar yang digunakan dalam pengujian ini adalah: a.
LPG liquified petroleum gas
Gambar 3.9 Tabung gas LPG 3 kg
60
LPG liquified petroleum gas, adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal dari gas alam dengan
menambah tekanan dan menurunkan suhunya, LPG berubah menjadi cair, spesifikasi umumnya sebagai berikut:
Berupa bahan bakar dalam bentuk gas
Terdiri atas Propane C
3
H
8
30 dan Butane C
4
H
10
70.
Nilai kalor ± 21.000 BTUlb
b. Biogas
Gambar 3.10 Bahan bakar biogas ditempatkan pada ban dalam
Biogas adalah campuran gas yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yang terjadi pada material – material yang dapat terurai
secara alami dalam kondisi anaerobik. Komponen biogas: ± 60 CH
4
metana, ± 38 CO
2
karbondioksida, ± 2 N
2
, O
2
, H
2
, dan H
2
S. Biogas dapat dibakar seperti elpiji, dalam skala besar biogas dapat
digunakan sebagai pembangkit energi listrik, sehingga dapat dijadikan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan Musanif,
J, dkk, 2006.
3.4. Prosedur Penelitian 3.4.1.
Pembuatan Instalasi Biogas
Untuk membuat sebuah instalasi biogas diperlukan prosedur agar tingkat keberhasilan semakin tinggi, berikut langkah pembuatan biogas :
61
3.4.1.1. Rancang Bangun Instalasi Biogas
Pada bagian ini, dilakukan penentuan desain instalasi biogas, perencanaan gambar dan pembuatan instalasi biogas.
Prosedur kerja yang dilakukan adalah sebagai berikut: •
Penentuan desain instalasi biogas •
Membuat desain gambar instalasi biogas dan bahan yang dipergunakan •
Menghitung bahan yang dibutuhkan untuk pembuatan instalasi biogas •
Menyediakan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk pengerjaan •
Pengerjaan alat penghasil biogas yang terdiri dari : a.
Tangki pengaduk Tangki pengaduk merupakan tempat pencampuran antara limbah
kotoran sapi, jerami, air dan EM4. Tujuannya agar campuran kotoran sapi, jerami, air dan EM4 menjadi homogen sehingga proses
fermentasi menjadi lebih baik.
Gambar 3.11. Tangki Pengaduk b.
Tangki pencerna Digester Tangki pencerna digester adalah komponen yang sangat perlu
diperhitungkan dalam segi kekuatan bahan dan praktis dalam pembuatan dilapangan. Pembuatan digester yang dibuat adalah dengan
bahan tipe floating drum.
62
Gambar 3.12. Tangki Pencerna Digester c.
Pembuatan tangki pengumpul biogas Tangki pengumpul biogas digunakan untuk mengumpulkan gas yang
dihasilkan pada digester.
Gambar 3.13. Tangki pengumpul gas •
Pengujian kebocoran terhadap tangki pencerna dan tangki penampung biogas dengan air kemudian diberi tanda apabila terjadi kebocoran untuk
dilakukan pengerjaan kembali hingga bebas kebocoran. •
Melakukan finishing seluruh alat penghasil biogas dan komponennya. •
Perakitan alat instalasi biogas.
3.4.1.2. Persiapan Bahan Isian Digester
Bahan yang digunakan berupa campuran kotoran sapi, jerami padi, air, dan EM4 Effective Mikroorganismsebagai starter. Jumlah EM4 yang
digunakan untuk volume isian 220 L adalah sebanyak 50 ml. Jadi, untuk bahan isian 300 L digunakan EM4 sebanyak 68,1 ml. Sedangkan fungsi dan
cara kerja jerami padi sama seperti kotoran sapi yakni menghasilkan biogas.
63
Banyaknya bahan campuran dan air digunakan perbandingan 1:2. Untuk memperoleh volume total campuran 300 liter yaitu :
• Bahan campuran : 100 liter
• Air
: 200 liter
Gambar 3.14. Proses persiapan bahan isi digester 3.4.1.3.
Proses Pengisian Bahan Pada Tangki Pencerna
Proses pencampuran bahan isian kotoran sapi, jerami padi, air dan EM4 dilakukan di dalam tangki pengaduk sampai diperoleh campuran yang
homogen. Setelah campuran benar-benar homogen, maka dilanjutkan pengisian kedalam digester yang dilakukan pada hari yang sama.
Gambar 3.15. Proses Pemasukan bahan isi digester
64
3.4.1.4. Proses Fermentasi
Fermentasi yang terjadi pada proses pembentukan biogas yaitu fermentasi anaerob. Oleh karena itu digester harus diamati dan diawasi jangan sampai terjadi
kebocoran, karena sedikit saja isian digester kontak udara luar, maka fermentasi tidak akan berlangsung. Setelah 7 hari fermentasi dilakukan pembuangan gas yang
ada pada tangki pengumpul dengan tujuan agar gas yang masih banyak mengandung CO
2
terbuang. Kemudian dilakukan pengamatan parameter dimulai pada hari ke 8.
Gambar 3.16. Proses pengamatan biogas hasil fermentasi 3.4.1.5.
Pengujian Biogas
Pengujian dilakukan dengan mengalirkan biogas ke tangki penampung kemudian dilakukan test nyala api pada ujung katup untuk melihat gas yang
dihasilkan apakah berkualitas baik .
Gambar 3.17. Proses pengujian biogas hasil fermentasi
65
Gambar 3.17. Diagram alir pembuatan instalasi biogas
3.4.2. Pembuatan Rope Brake Dynamometer
Pada bagian ini, dilakukan penentuan desain rope brake dynamometer, pembuatan gambar, penentuan bahan dan pengerjaan.
Prosedur kerja yang dilakukan adalah sebagai berikut: •
Penentuan desain rope brake dynamometer •
Membuat desain gambar rope brake dynamometer dan bahan yang dipergunakan
• Menghitung bahan yang dibutuhkan untuk pembuatan rope brake
dynamometer
66
• Menyediakan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk pengerjaan rope
brake dynamometer •
Pengerjaan rope brake dynamometer yang terdiri dari : a.
Rangka b.
Poros c.
Puli •
Perakitan rope brake dynamometer
Gambar 3.18. Diagram alir pembuatan rope brake dynamometer
67
3.4.3. Prosedur Modifikasi Mesin Potong Rumput dengan Menggunakan
Bahan Bakar LPG dan Bahan Bakar Biogas
Dikarenakan bahan bakar yang digunakan berupa bahan bakar berbentuk gas maka dilakukan modifikasi agar karburator dapat
menyalurkan bahan bakar ke ruang bakar.
3.4.3.1. Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Memodifikasi Karburator
1. Karburator Karburator merupakan bagian dari mesin yang bertugas dalam sistem
pengabutanpemasukan bahan bakar ke dalam silinder. Untuk itu fungsi dari karburator antara lain:
Untuk mengatur bahan bakar dan udara ke saluran isap.
Mencampur bahan bakar dan udara secara merata
Untuk mengatur perbandingan bahan bakar-udara pada berbagai
kecepatan motor.
Gambar 3.19 Karburator Karburator yang digunakan pada mesin potong rumput adalah
karburator tipe venturi. 8.
Selang regulator
Gambar 3.20 Selang regulator 3.Kran
Berfungsi untuk membuka dan menutup saluran selang regulator ke mesin
68
Gambar 3.21 Kran 9.
Selang minyak sepeda motor
Gambar 3.22 Selang minyak sepeda motor 10.
Orifice Orifice merupakan komponen tambahan yang berguna untuk
menyalurkan bahan bakar LPG atau biogas ke dalam ruang bakar.
Gambar 3.23 Orifice
3.4.3.2. Memodifikasi karburator
Proses modifikasi pada karburator dapat dilakukan dengan langkah-langkah berikut :
1. Lepas saringan udara, untuk memudahkan membuka karburator.
2. Lepas pentutup mesin
3. Lepas karburator beserta saluran masuk
4. Ganti baut saluran masuk dengan baut yang lebih panjang
69
5. Pasang orifice pada saluran masuk
6. Setelah memasang orifice kemudian memasang karburator, pastikan baut,
gaskets dan choke diposisi yang benar.
Gambar 3.24 Karburator yang dimodifikasi
3.5. Prosedur Pengujian Sebelum pengujian dilaksanakan, terlebih dahulu persiapkan hal-hal berikut: