Modifikasi Konverter Biogas untuk Motor Bensin

MODIFIKASI KONVERTER BIOGAS
UNTUK MOTOR BENSIN

MUHAMMAD HASAN ASY’ARI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Modifikasi Konverter
Biogas untuk Motor Bensin adalah benar karya saya dengan arahan dari
pembimbing (Dr Ir Desrial, MEng) dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2014
Muhammad Hasan Asy’ari
NIM F14090060

ABSTRAK
MUHAMMAD HASAN ASY’ARI. Modifikasi Konverter Biogas untuk Motor
Bensin. Dibimbing oleh DESRIAL.
Biogas mengandung metana hingga 60-65% yang cukup potensial untuk
dijadikan bahan bakar. Biogas juga mampu menggantikan bensin sebagai bahan
bakar pada motor bakar internal. Desain baru konverter biogas dibutuhkan untuk
mengoptimalkan penggunaan biogas sebagai bahan bakar motor bensin. Tujuan
dari penelitian ialah memodifikasi dan menguji konverter biogas. Konverter
biogas ini terdiri dari venturi, selongsong venturi, choke, throttle, tabung gas dan
dudukan. Desain konverter biogas yang dirancang mampu bekerja dengan
mekanisme governor yang telah ada pada motor. Konverter biogas yang dirancang
yaitu konverter biogas dengan tabung gas 1 (Ø 50 × 80 mm), tabung gas 2 (Ø 40
× 130 mm) dan tanpa tabung gas. Pengujian dilakukan dengan mengukur putaran
motor maksimumdan debit pompa air. Berdasarkan hasil pengujian bahwa
konverter biogas dengan tabung gas 1 lebih baik kinerjanya dari pada dengan

tabung gas 2 atau tanpa tabung gas, sehingga dapat mengoptimalkan penggunaan
biogas sebagai energi alternatif untuk menggerakan motor bakar bensin. Pompa
air menghasilkan debit pompa 6.62 liter/menit pada 2390 rpm dan putaran motor
maksimumnya mencapai 3390 rpm.
Kata kunci: Biogas, Energi alternatif, Motor bakar internal, Konverter biogas

ABSTRACT
MUHAMMAD HASAN ASY’ARI. Modification of Biogas Converter for Motor
Gasoline Fuel. Supervised by DESRIAL.
Biogas contains methane at about 60-65% which is potential to be used as
fuel. Biogas is also possible to replace gasoline as fuel on internal combustion
engine. A new design of biogas converter is needed to optimize biogas
deployment as fuel on motor gasoline fuel. . The objectives of this research are
modifying and testing biogas converter. This biogas converter consists of some
main components, including venturi, venturi housing, choke, throttle, chamber
tube and flange. The design of biogas converter could be worked with existing
governor mechanism of the engine. Design of biogas converter are the gas
cylinder 1 (Ø 50 × 80 mm), gas cylinder 2 (Ø 40 × 130 mm) and without gas
cylinder. The experiment has been tested by measuring engine maximum motor
rotation and pump discharge water. According to the experimental result the

biogas converter with first gas cylinders show better perfome than the gas cylinder
2 or without gas cylinder, so it can optimize biogas deployment as alternative
energy to drive the motor gasoline fuel. The pump discharge water 6.62 litres/min
at 2390 rpm and maximum motor rotation use of biogas converter is 3390 rpm.
Keywords: Biogas, Alternative energy, Internal combustion engine, Biogas
converter

MODIFIKASI KONVERTER BIOGAS
UNTUK MOTOR BENSIN

MUHAMMAD HASAN ASY’ARI

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Judul Skripsi : Modifikasi Konverter Biogas untuk Motor Bensin
Nama
: Muhammad Hasan Asy’ari
NIM
: F14090060

Disetujui oleh

Dr Ir Desrial, MEng
Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji serta syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT
karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah
dengan judul “Modifikasi Konverter Biogas untuk Motor Bensin”.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr Ir Desrial, MEng selaku
dosen Pembimbing Akademik yang senantiasa memberikan bimbingan dan arahan
kepada penulis. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr Lenny Saulia,
STP MSi dan Dr Ir Dyah Wulandani, MSi selaku penguji yang telah meluangkan
waktu dan memberikan arahan untuk kesempurnaan karya ilmiah ini.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah (Samhari) dan ibu
(Kasti), serta seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya.
Penghargaan penulis sampaikan kepada Dewan pengurus beastudi
Pengembangan Prestasi Akademik, beastudi Etos–Republika, beasiswa Bantuan
Belajar Mahasiswa, Dewan beasiswa alumni FATETA dan beasiswa BUMN
Peduli Pendidikan, serta keluarga besar Purn. TNI–AD Mayor Benny Suharyono
yang terus memberi motivasi dan arahan kepada penulis, keluarga besar
Padjadjaran dan Rinjani Camp yang telah banyak membantu dalam penulisan
karya ilmiah ini dan keluarga besar IPB, khususnya keluarga besar Teknik Mesin

dan Biosistem FATETA–IPB, serta Sri Wahyuni, SE MP dari PT Swen Inovasi
Transfer yang telah membantu dalam penelitian. Ucapan terima kasih juga penulis
sampaikan kepada seluruh pihak yang telah membantu penulis sehingga penulis
dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2014
Muhammad Hasan Asy’ari

DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GRAFIK

viii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

METODE

3

Waktu dan Tempat

3

Bahan

3

Alat

3

Tahapan Penelitian

4

Identifikasi Masalah

5

Analisis Teknik

5

Tahapan Pembuatan konverter Biogas

13

Tahapan Pengujian

16

HASIL DAN PEMBAHASAN

17

Hasil Modifikasi Konverter Biogas

17

Hasil Uji Konverter Biogas

18

SIMPULAN DAN SARAN

23

Simpulan

23

Saran

24

DAFTAR PUSTAKA

24

LAMPIRAN

26

RIWAYAT HIDUP

54

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

Pompa air
Diagram alir modifikasi konverter biogas
Venturi
Selongsong Venturi
Choke
Throttle
Tabung gas
Dudukan
Proses pembuatan konverter biogas
Pengujian konverter biogas
Hasil rancangan modifikasi konverter biogas
Jenis konverter biogas yang diuji
Hasil uji tiap jenis konverter biogas
Hasil uji konverter biogas tabung 1 dan karburator bensin

4
4
8
10
11
11
12
13
14
16
17
18
19
22

DAFTAR TABEL
1 Spesifikasi pompa air yang digunakan
2 Spesifikasi motor bensin yang digunakan
3 Data perbandingan perlakuan spraying
4 Data jangkauan semprot

4
8
21
22

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Perhitungan rasio biogas–udara
Reaksi pembakaran biogas dengan excess air
Perhitungan ukuran dan jumlah lubang port biogas, serta hasil uji
Analisis teknik venturi
Perhitungan laju aliran dan intake volumetrik satu kali intake
Perhitungan tekanan pada intake manifold
Perhitungan tekanan pada port
Analisis teknik tabung gas
Analisis luas alas selang dan penentuan ukuran keran
Peritungan tekan pada socket
Peritungan tekan pada tabung gas
Rincian anggaran biaya pembuatan satu unit konverter biogas
Gambar teknik
Data hasil pengujian
Pebandingan perubahan kecepatan pada tabung 1 dan tabung 2
Perbandingan konsumsi bahan bakar spesifik

26
27
30
33
35
36
38
40
41
42
43
45
46
47
52
53

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan energi di masyarakat saat ini terus meningkat seiring
dengan terus bertambahnya jumlah penduduk. Sumber energi utama saat ini
yaitu energi fosil yang terus mengalami penurunan produktivitas dan
cadangannya yang semakin menipis. Untuk mengatasi hal ini, maka
pencarian berbagai alternatif energi baru harus dilakukan. Salah satu sumber
energi yang cukup menjanjikan adalah biogas. Biogas merupakan gas hasil
aktivitas mikroba secara anaerobik pada sisa-sisa biomassa yang sudah tidak
dimanfaatkan lagi. Jenis biomassa di antaranya kotoran ternak, sampah sisa
rumah tangga, dedaunan dan sisa tumbuhan, serta masih banyak lagi produk
lainnya. Umumnya biogas ini diproduksi pada biodigester yang berfungsi
mereaksikan dan mengumpulkan biogas hasil reaksi.
Secara umum, biogas mengandung 60–65% gas metana (Harikishan
2008). Nilai ini adalah nilai yang cukup menggiurkan untuk menggunakan
biogas sebagai sumber energi alternatif. Salah satu bentuk penggunaan
biogas sebagai sumber energi adalah menggunakannya sebagai bahan bakar
pada motor pembakaran internal (internal combustion engine). Motor-motor
yang ada saat ini kebanyakan beroperasi dengan bahan bakar bensin (spark
ignition engine, SI, Otto) ataupun diesel (compression ignition engine, CI,
Diesel).
Bahan bakar bensin dan biogas memiliki beberapa perbedaan.
Perbedaan itu meliputi fase, komposisi dan nilai kalornya. Fase bensin ialah
cair pada suhu ruang, sedangkan fase biogas ialah gas. Bensin merupakan
bahan bakar hasil penyulingan minyak bumi yang secara umum terdiri dari
heptana dan oktana dan diproses melalui teknologi yang mutakhir sehingga
kemurniannya terjamin. Sedangkan biogas ialah gas hasil fermentasi zat-zat
organik pada digester sederhana dan tidak melalui proses pemurnian,
akibatnya masih banyak zat-zat yang tidak diharapkan terkandung di dalam
biogas, seperti karbon dioksida, uap air dan gas-gas lainnya (United Nations
1988 dalam Wahyuni 2011). Komposisi biogas yang beraneka ragam
menyebabkan perbedaan nilai kalor yang cukup signifikan antara biogas dan
bensin. Kandungan energi pada biogas berkisar 6400–6600
atau
setara 26.8–27.6
(Wahyuni 2011). Nilai kalor biogas sangat
bergantung pada jumlah metana yang dikandung biogas tersebut, secara
umum hanya 0.8 liter bensin dengan kandungan energi bensin yang berkisar
33.5–34.5
(United Nations 1988 dalam Wahyuni 2011). Perbedaan
nilai kalor ini akan berakibat pada perbedaan rasio campuran udara-bahan
bakar yang tepat.
Perbedaan di atas mengakibatkan perlunya perancangan sistem
penyaluran bahan bakar baru untuk aplikasi biogas pada motor bensin.
Bagian yang paling penting dalam penyaluran bahan bakar pada motor
bensin ialah karburator. Karburator berfungsi mencampur bahan bakar dan
udara pada rasio tertentu sebelum dimasukkan ke dalam silinder untuk
pembakaran. Karburator yang ada pada motor bensin tidak dirancang untuk

2
bahan bakar biogas karena perbedaan-perbedaan yang ada, seperti fase
bahan yang berbeda, komposisi yang berbeda, serta rasio campuran yang
berbeda, maka bagian pengganti karburator sebagai pencampur bahan bakar
dan udara dengan menggunakan bahan bakar biogas pada motor bensin
disebut sebagai konverter biogas. Motor bensin supaya mampu bekerja
secara optimal dengan menggunakan bahan bakar biogas, maka suatu
rancangan konverter biogas harus dibuat agar memenuhi kriteria-kriteria
yang dimiliki biogas.
Penelitian ini adalah penelitian pengembangan yang dilakukan oleh
Desrial dan Pranayuda (2012) mengenai desain karburator bahan bakar
biogas untuk motor bakar bensin bersilinder tunggal, serta sudah ada
penelitian pendahulu yang dilakukan oleh Pranayuda (2013) tentang rancang
bangun karburator biogas untuk motor bensin. Penelitian ini difokuskan
pada kegiatan modifikasi konverter biogas untuk penyempurnaan kinerja
dari prototipe yang dirancang sebelumnya dan perlakuan pengujian untuk
aplikasi di lapangan.

Perumusan Masalah
Masalah dari penelitian sebelumnya masih terdapat kekurangan dari
segi struktural dalam meningkatkan kinerja konverter biogas dan belum
teruji kemampuan kinerjanya untuk penerapan di lapangan pada mesin
budidaya pertanian yang salah satunya pada motor bakar yang digunakan
untuk menggerakan pompa air. Permasalahan utama kurangnya kinerja
konverter biogas sebelumnya selain dari segi struktural ialah tidak lancarnya
aliran biogas sebagai bahan bakar yang misalnya ketika throttle terbuka
mendadak, sehingga menyebabkan pembakaran yang tidak stabil dan
menurunkan kinerja mesin.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah memodifikasi konverter biogas
rancangan sebelumnya untuk mengoptimalkan penggunaan biogas sebagai
bahan bakar motor bensin dan merealisasikannya dalam bentuk prototipe,
serta menguji kinerja konverter biogas hasil rancangan untuk mesin
budidaya pertanian yang salah satunya pompa air dan membandingkan hasil
pengujian kinerjanya dengan motor berbahan bakar bensin.

Manfaat Penelitian
Manfaat dari rancang bangun konverter biogas ini ialah sebagai sarana
pendukung dalam mengoptimalkan penggunaan biogas sebagai bahan bakar
untuk motor bensin sebagai energi alternatif atas kelangkaan energi fosil.

3

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei hingga Oktober 2013.
Studi pustaka, pembuatan konsep desain dan gambar kerja dilakukan pada
bulan Mei–Juli 2013. Pembuatan alat dan pengujian dari bulan Agustus–
Oktober 2013. Selang waktu tersebut juga digunakan untuk perbaikan dan
penyempurnaan prototipe.
Tempat pembuatan dan uji lapang alat dilaksanakan di Laboratorium
Lapangan Siswadhi Soepardjo, serta uji coba alat dilakukan di laboratorium
Motor Bakar Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Bahan
Bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah batang alumunium
pejal Ø 32 mm, plat alumunium tebal 5 mm, pipa alumunium Ø 35 × 3 mm,
pipa alumunium Ø 50 × 5 mm, pipa alumunium Ø 58 × 4 mm, pipa
alumunium Ø 10 × 1 mm, pipa alumunium Ø 5.5 × 1 mm, niple kuningan
1/4 inci, socket stainlees steel 1/4 inci, lem besi, serbuk alumunium, air dan
biogas (60% metana).

Alat
Alat dan instrument yang digunakan dalam penelitian ini adalah
software solidwork untuk pembuatan model, software microsoft excel untuk
perhitungan data, peralatan bengkel, mesin bubut, gerinda, mesin bor duduk
(mesin milling), gergaji, las alumunium, jangka sorong, analoge tacho meter,
pompa air (Gambar 1), motor bensin dan kantong biogas (ukuran 1 m3).
Spesifikasi pompa yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Spesifikasi pompa air yang digunakan
Spesifikasi
Merk/tipe
Jumlah plunger
Debit maksimal
Tekanan pompa
Putaran pompa
Diameter nozel
Kapasitas nozel
Tekanan nozel
Sumber: Sanchin (1998)

Keterangan
Sanchin SC30
2 buah
30 liter/menit
0–40 kg/cm2
600–800 rpm
1.5 mm
4–7.5 liter/menit
20 kg/cm2

4

Gambar 1 Pompa air
Tahapan Penelitian
Secara umum tahapan-tahapan dalam modifikasi konverter biogas
dapat dilihat pada Gambar 2.
Mulai
Karakteristik dan
Komposisi Biogas

Tipe Motor,
Kapasitas,
Daya, Dimensi

Rancangan Konverter Biogas
Sebelumnya (Pranayuda 2013)

Tahap 1
Identifikasi Masalah

Analisis Teknik

Tidak
Laya

Ya

Tahap 2

Gambar Kerja Konverter Biogas
Pembuatan Prototipe Konverter Biogas

Tahap 3

Uji Fungsional dan Kinerja

Tahap 4

Selesai
Gambar 2 Diagram alir modifikasi konverter biogas

5
Identifikasi Masalah
Pada rancangan konverter biogas sebelumnya terdapat beberapa
permasalahan seperti yang dituturkan Pranayuda (2013:40-41).

“... Bentuk venturi yang dibuat cenderung membentuk sudut dan tidak
membentuk kurva yang sempurna. Hal ini terjadi akibat keterbatasan alat – alat
yang ada. Selain itu permukaan bagian dalam venturi tidak sehalus yang
direncanakan pada gambar kerja ...”.
“... Hasil bubut pada bagian dalam venturi ternyata kasar, tidak sesuai dengan
gambar kerja yang dibuat. .... Hasil yang kurang baik juga terdapat cekungan di
kedua sisi selongsong. Cekungan ini kurang rapi akibat pembuat yang kurang
terampil dalam menggunakan gerinda tangan. Selain itu, kekurangan juga
terdapat pada pemasangan penahan choke dan sekrup tanpa beban. Penahan ini
dipasang hanya menggunakan lem. Hasil pemasangan ini sebetulnya tidak
terlalu kuat mengingat resiko yang mungkin terjadi pada karburator seperti
terjatuh tiba – tiba, tertekan, atau resiko lain sejenisnya ...”.
“... Masalah pada choke dan throttle terutama terjadi pada material yang
digunakan. Material yang digunakan pada batang choke dan throttle terbuat dari
besi beton yang mudah berkarat. Padahal seperti yang diketahui bahwa biogas
mengandung H2S yang bersifat sangat korosif. .... Bentuk piringan choke dan
throttle yang dibuat pun kurang rapi. Hal ini terjadi karena sangat sulit untuk
membentuk piringan yang berukuran kecil dengan peralatan yang tersedia.
Setelah melalui pengujian fungsional ternyata throttle tidak berfungsi sesuai
dengan yang diharapkan. Rpm maksimum diperoleh pada kondisi throttle
setengah terbuka bukan saat terbuka penuh dan akan turun kembali apabila
dibuka lebih jauh ...”.
“... Dudukan yang dibuat telah sepenuhnya sesuai dengan gambar kerja dan
dibuat. Permasalahan yang terjadi terletak pada kekuatan bahan yang digunakan.
Dudukan yang terbuat dari bahan aluminium dengan ketebalan 5 mm ini
ternyata mengalami deformasi setelah beberapa kali dibongkar dan dipasang
pada motor. Deformasi ini terjadi akibat dudukan tidak mampu menahan gaya
yang terjadi dari baut pengencang ...”.

Selain hal tersebut, masalah ketika melakukan pengujian ialah terjadi
kekurangan aliran biogas sebagai bahan bakar pada saat terjadi pembukaan
throttle secara tiba-tiba, hal ini diakibatkan karena tidak adanya mekanisme
pembantu untuk mepertahankan aliran biogas sesuai kebutuhan, sehingga
konverter biogas langsung mengambil dari kantung utama biogas yang
menyebakan konverter biogas mengalami penurunan kinerja dalam
mengalirkan bahan bakar dan pembakaran pada mesin pun tidak stabil.
Pranayuda (2013:50) menyatakan “... rasio campuran berubah drastis seiring
berubahnya rpm akibat rasio luas penampang yang tidak sesuai. Rasio
campuran yang berubah inilah yang menyebabkan motor tidak mampu
menahan beban akibat suplai campuran yang tidak sesuai untuk terjadinya
pembakaran yang baik ...”.

Analisis Teknik
Setelah diketahui permasalahan yang ada pada rancangan sebelumya
dalam tahapan ini dilakukan analisis untuk mendapatkan solusi
permasalahan. Solusi inilah digunakan dalam memodifikasi konverter
biogas agar lebih baik.

6
Kriteria Rancangan Modifikasi
Konverter biogas yang dimodifikasi merupakan desain baru yang
berbeda dengan karburator asli yang digunakan pada motor Honda GX160.
Beberapa kriteria yang diharapkan dalam modifikasi konverter biogas ini
meliputi:
a.
Mampu mengalirkan biogas dengan stabil, sehingga motor
mampu beroperasi dengan menggunakan bahan bakar biogas;
b.
Ukuran konverter biogas sesuai dengan ruang yang tersedia
pada motor, sehingga tidak memerlukan perubahan dimensi
apapun pada motor, kecuali penggantian karburator bensin;
c.
Dapat bekerja dengan mekanisme governor pada motor;
d.
Dapat dengan mudah dilepas dari motor, sehingga memudahkan
apabila motor diperlukan untuk beroperasi dengan karburator
bensin;
e.
Dapat dengan mudah dibongkar dan dirakit kembali, sehingga
memudahkan maintenance (repair and service) konverter biogas,
seperti pembersihan, penggantian spare part dan lainnya;
f.
Tidak mengganggu kelancaran langkah dari motor;
Rancangan Fungsional
Berdasarkan kriteria rancangan modifikasi di atas, konverter biogas
mempunyai bagian utama yang terdiri dari venturi, selongsong venturi,
choke, throttle, tabung gas dan dudukan. Berikut adalah bagian utama
konverter biogas dan fungsinya, antara lain:
a.
Venturi
Venturi merupakan bagian utama dari konverter biogas. Di
dalam venturi ini terjadi proses pencampuran antara biogas dan udara
dengan rasio yang telah ditentukan. Venturi ini harus mampu
menyalurkan campuran biogas dan udara ke dalam silinder tanpa
mengalami kebocoran. Venturi juga harus mampu menjaga tekanan
saat proses intake pada silinder, karena tekanan inilah yang
menyebabkan udara dan bahan bakar akan terhisap dan tercampur di
dalam venturi. Dimensi venturi juga harus disesuaikan dengan
dimensi dari motor yang digunakan. Diameter lubang venturi juga
disesuaikan dengan ukuran lubang filter udara dan lubang intake
manifold, sehingga aliran yang dihasilkan tidak terganggu.
b.
Selongsong venturi
Selongsong venturi ialah bagian luar dari venturi yang berfungsi
melindungi venturi dan menciptakan ruang kedap udara di antara
venturi dan selongsongnya. Ruang ini berfungsi sebagai penampung
sementara biogas sebelum masuk ke dalam venturi dan dicampur
dengan udara. Pada selongsong venturi juga harus terdapat lubang
inlet biogas. Lubang ini berfungsi sebagai penghubung pasokan
biogas dari tabung gas menuju konverter biogas. Pada selongsong
venturi terdapat juga penahan choke dan sekrup tanpa beban (idle).
Penahan choke berfungsi agar katup choke tidak berputar melebihi
batas yang diijinkan. Sekrup tanpa beban berfungsi untuk mengatur
putaran motor pada kondisi tanpa beban atau langsam.

7
c.

Choke
Choke merupakan sebuah katup yang terdapat pada mulut
karburator. Choke berfungsi untuk mengurangi tekanan di dalam
venturi yang berakibat pada jumlah bahan bakar yang masuk akan
semakin besar karena perbedaan tekanan yang semakin besar. Choke
digunakan pada saat-saat tertentu yang membutuhkan rasio campuran
bahan bakar dan udara yang lebih kaya, misalnya saat motor berada
dalam kondisi dingin. Dalam kondisi ini dibutuhkan rasio campuran
yang lebih kaya dari keadaan normal, sehingga choke biasanya ditutup
agar terjadi penurunan tekanan yang lebih besar pada venturi.
Penurunan ini menyebabkan perbedaan tekanan antara aliran bahan
bakar dan venturi semakin besar. Hal tersebut yang akhirnya membuat
bahan bakar terhisap lebih banyak dan dihasilkan campuran yang
lebih kaya. Tetapi, setelah motor berhasil dinyalakan dan stabil, choke
kembali dibuka untuk mencegah konsumsi bahan bakar berlebih dan
emisi yang tidak baik.
d.
Throttle
Throttle merupakan sebuah katup yang secara fisik mirip dengan
choke. Fungsi utama dari throttle ialah mengatur aliran campuran
bahan bakar dan udara ke dalam silinder. Aliran campuran ini akan
berpengaruh pada daya motor dan putaran motor yang dihasilkan.
Throttle diletakkan setelah leher venturi, sedangkan choke diletakkan
sebelum leher venturi. Throttle memiliki tuas yang terhubung dengan
tuas pengatur throttle pada motor dan governor. Tuas ini berfungsi
mengatur bukaan throttle pada konverter biogas dan menjaga putaran
motor tetap stabil meski beban yang diterima motor berfluktuasi.
e.
Tabung gas
Tabung gas merupakan bagian seperti float chamber pada
karburator bensin yaitu menyimpan dan menjaga kestabilan aliran
bahan bakar. Berbentuk tabung karena bentuk tabung lebih stabil
sebagi wadah fluida. Tutup tabung membentuk kurva dan terdapat
niple pada kedua tutupnya sebagai inlet dan outlet bahan bakar gas.
Fungsi utama tabung gas dalam konverter biogas adalah sebagai
penampung gas untuk menjaga supaya aliran bahan bakar tetap
mencukupi apabila dibutuhkan gas ketika misalnya terjadi pembukaan
throttle yang mendadak.
f.
Dudukan
Dudukan merupakan bagian yang menghubungkan konverter
biogas dengan motor dan saringan udara serta menjaga agar konverter
biogas tetap diam pada tempatnya. Dudukan memiliki dua buah
lubang kecil yang dipasangkan pada baut konverter biogas yang ada
pada motor. Jarak dan ukuran lubang ini disesuaikan dengan baud
yang sudah ada pada motor yang digunakan untuk menghindari
modifikasi pada motor yang digunakan.
g.
Komponen pengencang
Komponen pengencang berfungsi untuk menyatukan piringan
choke dan throttle pada batang dan tuasnya sehingga menjadi satu
kesatuan yang dapat berfungsi.

8
Rancangan Struktural
a.
Venturi
Venturi dirancang sesuai dengan kapasitas dan karakteristik
motor yang digunakan. Spesifikasi motor bensin yang digunakan
dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Spesifikasi motor bensin yang digunakan
Spesifikasi
Merk/tipe
Bahan bakar
Langkah
Jumlah silinder/isi
Tipe pengapian
Sumber: Honda (2011)

Keterangan
Honda GX160
Bensin
4
1/163
Transistorized magneto

Biogas yang digunakan ialah biogas dari kotoran sapi, maka
campuran udara-bahan bakar yang tepat secara stoikiometrik
pembakaran ideal untuk biogas dengan kadar metana 60% ialah
sebesar 1:5.74 (Pranayuda 2013). Perhitungan teoritis dapat dilihat
pada Lampiran 1 dan perhitungan stoikiometrik dengan excess air
sebesar 1:6.14 yang lebih rinci dapat dilihat pada Lampiran 2.
Perbedaan kebutuhan udara dari kedua rasio stoikiometrik tersebut
sebesar 0.4 m3 udara sebagai udara tambahan untuk pembakaran.
Membuktikan rasio campuran udara–biogas yang tepat maka
konverter biogas harus bisa diuji dengan kisaran rasio udara–bahan
bakar yang cukup besar, sehingga akomodasi hal ini, lubang port
biogas dibuat dengan diameter 3 mm sebanyak 2 buah yang berada di
leher venturi (Pranayuda 2013). Analisis hal tersebut dapat dilihat
pada Lampiran 3. Lubang port ditempatkan pada samping leher
venturi seperti yang terlihat pada Gambar 3.

a. Gambar teknik tampak depan section
b. Foto hasil
Gambar 3 Venturi
Leher venturi merupakan bagian venturi yang menentukan
kinerja konverter biogas yang dirancang. Kecepatan aliran udara pada
leher venturi tidak melebihi 150 m/s pada kecepatan motor maksimum
(Mitzlaff 1988). Perhitungan diameter leher venturi agar kecepatannya

9
tidak melebihi batas tersebut, maka harus dihitung laju intake
volumetric menggunakan Persamaan 1 (Siripornakarachai 2007):
(1)
Dimana:

= Laju intake volumetrik (m3/s)
= Kapasitas silinder motor (liter)
= Kecepatan putar motor maksimum (rpm)

Motor dapat bekerja dengan baik dan tidak mengalami
hambatan berlebih karena adanya venturi. Diameter leher venturi
dibuat sama dengan diameter karburator asli motor Honda GX160,
yaitu sebesar 10 mm. Memastikan kecepatan aliran udara di dalam
venturi tidak melebihi batas, maka kecepatan dihitung dengan
Persamaan 2 (Mitzlaff 1988).
(2)
Dimana:

= Kecepatan aliran udara pada leher venturi (m/s)
= Laju intake volumetrik (m3/s)
= Luas penampang leher venturi (m2/s)

Luas penampang leher venturi dapat dihitung menggunakan
Persamaan 3 (Mitzlaff 1988).
(3)
Dimana:

= Luas penampang leher venturi (m2/s)
= diameter leher venturi (m)

Menggunakan asumsi putaran motor maksimum sebesar 3600
rpm dan diameter leher venturi sebesar 10 mm, didapatkan laju intake
⁄ dan kecepatan udara
volumetric motor sebesar
pada leher venturi sebesar
, atau dalam 1 kali intake ialah
⁄ dan
yang artinya desain konverter
biogas ini masih layak untuk dibuat. Perhitungan yang lebih jelas
dapat dilihat pada Lampiran 4 dan 5. Tekanan pada leher manifold pun
terhitung sebesar
seperti perhitungan pada Lampiran 6
dan tekanan pada port yaitu sebesar
dengan perhitungan
pada Lampiran 7.
Venturi ini memiliki panjang total 54 mm, sesuai dengan
panjang karburator asli motor Honda GX160. Diameter lubang bagian
depan venturi disamakan dengan diameter saluran saringan udara,
yaitu sebesar 24 mm. Diameter bagian belakang venturi sama dengan
diameter intake manifold, yaitu sebesar 18 mm. Tiap ujung venturi
dikurangi diameternya menjadi 28 mm sebagai tempat untuk dudukan.

10
Konverter biogas yang baik harus memiliki venturi dengan
kurva berjari-jari 40 mm dan sudut diffuser cone sebesar 10 derajat
(Siripornakarachai 2007). Permukaan hasil proses pemesinan juga
harus diperhatikan dalam pembuatan venturi. Bagian dalam venturi
dibuat sehalus mungkin agar aliran fluida tidak mengalami hambatan
yang terlalu besar. Bagian luar venturi pun dibuat halus agar
memudahkan pemasangan selongsong saat dirakit. Untuk
mengantisipasi kebocoran dapat dipasang o-ring seal ukuran 30 mm ×
1.5 mm atau dilem seal.
b.

Selongsong venturi
Panjang selongsong venturi seperti pada Gambar 4 dibuat
sebesar 44 mm, 10 mm lebih kecil dari panjang venturi. Sisa 10 mm
ini digunakan oleh dua buah dudukan yang tiap dudukan memiliki
ketebalan 5 mm dan pada titik tengah selongsong venturi terdapat
niple 1/4 inci sebagai penghubung pasokan gas dari tabung gas ke
venturi. Bagian sekrup tanpa beban berukuran M3×1.25 dan penahan
choke disesuaikan tinggi tuas.

a.
c.

Gambar teknik tampak depan
b. Foto hasil
Gambar 4 Selongsong venturi

Choke
Chokememiliki beberapa komponen yang terdiri dari piringan
choke, batang choke, tuas choke dan baud pengencang. Bagian ini
dirakit bersama menjadi satu kesatuan fungsional.
Piringan choke dibuat dari plat aluminium dengan ketebalan 1
mm. Piringan ini dibuat dengan diameter 0.1 mm lebih kecil dari
lubang bagian depan konverter biogas yang sebesar 24 mm. Bagian
tengah piringan ini dilubangi sebesar 3 mm sebagai lubang untuk baut
pengencang. Batang choke dibuat dari batang alumunium dengan
diameter sebesar 5.5 mm dengan panjang 42 mm. Bagian bawah
batang choke dibuat agak membulat untuk memudahkan choke untuk
diputar. Pada bagian piringan yang akan dipasang, batang choke
digerinda hingga membentuk setengah silinder. Pada bagian
tengahnya dibuat ulir dengan ukuran M3×1.25 sampai menembus
batang choke. Tuas choke dibuat dari alumunium ketebalan 5 mm dan
dibentuk hingga menyerupai bentuk tuas choke karburator bensin.
Tuas dan batang disatukan dengan cara dilem menggunakan lem besi

11
bercampur serbuk alumunium, sedangkan piringan dipasang dengan
cara dikencangkan dengan sekrup M3×1.25. Choke yang dirancang
dapat dilihat pada Gambar 5.

a. Gambar teknik tampak samping
b. Foto hasil
Gambar 5 Choke
d.

Throttle
Secara umum, throttle (Gambar 6) sangat mirip dengan choke
dalam hal fungsional maupun struktural. Piringan throttle dibuat
sesuai dengan diameter lubang belakang konverter biogas yaitu
sebesar 18 mm. Throttle dikencangkan pada batang throttle dengan
sekrup dengan ukuran yang sama dengan choke, yaitu M3×1.25.
Batang throttle dibuat sepanjang 38 mm. Tuas throttle pun dibuat
semirip mungkin dengan tuas throttle karburator bensin secara
fungsional agar mampu bekerja dengan mekanisme governor pada
motor.

a.
e.

Gambar teknik tampak samping
Gambar 6 Throttle

b. Foto hasil

Tabung Gas
Tabung gas dibuat seperti float chamber pada karburator bensin
yaitu menyimpan dan menjaga kestabilan aliran bahan bakar. Tempat
penyimpanan gas ini berbentuk tabung karena bentuk tabung lebih
stabil sebagi wadah fluida. Tabung gas didesain khusus agar ketika
throttle konverter biogas terbuka secara mendadak atau membutuhkan

12
aliran bahan bakar yang mencukupi, maka tabung gas dapat
memenuhi kebutuhan bahan bakar tanpa mengambil langsung dari
kantung utama. Tabung gas yang dirancang seperti pada Gambar 7.

a. Gambar teknik tabung 1

b. Gambar teknik tabung 2

c. Foto hasil tabung gas 1
d. Foto hasil tabung gas 2
Gambar 7 Tabung gas
Ukuran tabung gas yang didesain terdapat 2 buah. Perbedaan
ukuran tabung gas ini bertujuan untuk menentukan ukuran tabung gas
yang tepat ketika adanya kemungkinan terjadi pembukaan throttle
yang mendadak yang membutuhkan aliran gas dengan cepat dan
sesuai kebutuhan. Hal yang mendasari penentuan diameter tabung gas
ialah ruang aman yang tersedia pada motor dan isi silinder.
Berdasarkan pengukuran pada motor didapatkan jarak aman untuk
tabung gas dari titik tengah konverter biogas dan dinding motor yaitu
30 mm dan volume isi piston yaitu 163 cm3, sehingga menurut
perhitungan pada Lampiran 8 didapatkan ukuran tabung gas 1 yaitu Ø
50 × 80 mm dan tabung gas 2 ialah berukuran Ø 40 × 130 mm.
Tabung gas ini berbentuk silinder dengan kedua alasnya tertutup
berbentuk kurva, tetapi terdapat niple ukuran 1/4 inci yang berfungsi
sebagai inlet dan outlet gas dari kantung utama gas menuju venturi.

13
Tutup tabung yang berbentuk kurva dan penempatan niple pada
kedua ujungnya dimaksudkan supaya mengurangi hambatan dan
pasokan gas lebih stabil. Pada tabung gas terdapat juga socket dan
keran dengan ukuran 1/4 inci (analisis ukuran keran pada Lampiran 9)
karena keran dan niple yang berukuran 1/4 inci mempunyai luas
penampang yang lebih besar dari luas port pada venturi, sehingga
aliran gas tidak terhambat. Tekanan pada socket yaitu sebesar
seperti perhitungan pada Lampiran 10, sedangkan
kehilangan tekanan pada tabung gas 1 yaitu
dan
pada tabung gas 2 sebesar
seperti yang telah
diperhitungkan pada Lampiran 11.
f.

Dudukan
Dudukan dibuat dari plat aluminium dengan ketebalan 5 mm
seperti pada Gambar 18. Dudukan memiliki 3 buah lubang. Lubang
pertama di tengah berukuran 28 mm dan disambungkan langsung
dengan venturi. Dua lubang lainnya berukuran 7 mm dan berada di
sisi luar dudukan. Khusus untuk dudukan yang dihubungkan langsung
dengan leher manifold, lubang bautnya dibuat 8 mm sesuai dengan
ukuran filet baut pada motor. Lubang–lubang ini dipasangkan pada
baut pengencang konverter biogas. Jarak pusat ke pusat dua lubang ini
ialah sebesar 44 mm agar sesuai dengan jarak baud pengencang yang
ada pada motor.

a. Gambar teknik tampak depan
b. Foto hasil
Gambar 8 Dudukan
Tahapan Pembuatan Konverter Biogas
Berdasarkan diagram alir modifikasi pada Gambar 2, terlihat ada 4
tahapan umum dalam proses modifikasi konverter biogas. Tahap 1 dan 2
telah dijelaskan cukup rinci pada bab sebelumnya. Pada tahap 3 atau tahap
pembuatan gambar kerja dan proses pembuatan prototipe biogas terdapat
tahapan–tahapan yang lebih spesifik. Tahapan yang lebih spesifik dalam
proses pembuatan konverter biogas diperlihatkan dalam Gambar 9.
Rincian biaya pembuatan satu unit konverter biogas dapat dilihat pada
Lampiran 12 sebesar Rp218000, sedangkan harga karburator bensin BE65B
yaitu $30.47–$64.86 (PSEP 2014), atau setara dengan Rp359302.24–
Rp764829.12 dalam kurs IDR11 792/USD.

14
Gambar Kerja
Pembuatan Venturi
Pembuatan Dudukan
Pembuatan Selongsong Venturi

Pembuatan Choke dan Throttle
Pembuatan lubang Choke dan Throttle
Pembuatan Tabung Gas
Biogas komponen
Perakitan
kompone
Pengujian Fungsional dan Kinerja
Gambar 9 Proses pembuatan konverter biogas
Prototipe konverter biogas telah siap untuk dibuat apabila gambar
kerja telah selesai dibuat seperti yang terlampir pada Lampiran 13. Proses
pembuatan yang dilakukan ialah dimulai dengan tahap pembuatan venturi.
Bahan yang digunakan adalah aluminium berbentuk silinder pejal dengan
diameter 32 mm. Aluminium ini dibubut hingga membentuk venturi sesuai
dengan bentuk dan dimensi yang tertera pada gambar kerja. Venturi yang
dibuat harus memiliki permukaan yang halus. Hal ini dilakukan untuk
mengurangi beban gesekan udara saat konverter biogas dioperasikan. Proses
penghalusan ini dilakukan menggunakan kertas amplas saat benda masih
berputar di mesin bubut. Setelah dibubut, venturi dilubangi tepat pada
lehernya sebanyak 2 lubang dengan diameter tiap lubang sebesar 3 mm.
Tahap kedua ialah pembuatan dudukan. Dudukan dibuat
menggunakan mesin milling sesuai bentuk dan dimensi pada gambar kerja.
Ukuran lubang tengah dudukan harus dicek dengan dimasukkan pada ujung
venturi. Koreksi diameter dapat sedikit dilakukan pada ujung venturi agar
diperoleh posisi yang tepat ketika dudukan dipasang pada venturi.
Tahap ketiga ialah pembuatan selongsong venturi. Selongsong dibuat
dari pipa alumunium dengan diameter 38 mm. Bagian dalam selongsong
harus halus. Permukaan yang kasar dapat menyulitkan proses perakitan.
Proses berikutnya ialah pemasangan lubang inlet biogas. Pemasangan ini
dimulai dengan pembuatan lubang pada selongsong menggunakan bor. Pada
lubang ini selanjutnya dipasang niple kuningan dan dilem besi bercampur
serbuk alumunium.
Tahap keempat ialah pembuatan choke dan throttle. Pembuatan choke
dan throttle dimulai dengan membentuk plat menjadi piringan berdiameter

15
24 mm untuk choke dan 18 mm untuk throttle dengan menggunakan gerinda
dan kikir. Di tengah piringan tersebut dilubangi dengan bor ukuran 3 mm
untuk tempat baud pengencang.
Proses berikutnya yaitu membentuk batang alumunium pejal
berdiameter 5 mm menjadi batang choke dan throttle. Batang ini digerinda
ujungnya hingga membentuk kurva. Lalu pada bagian yang akan
dipasangkan piringan, batang digerinda setengahnya sehingga
penampangnya berbentuk setengah lingkaran. Hal ini bertujuan agar batang
menjadi lebih ramping dan tidak mengganggu aliran udara ketika karburator
dioperasikan. Di tengah bagian yang digerinda ini selanjutnya dilubangi
dengan bor ukuran 2.5 mm dan dibuat ulir dengan tap ukuran M3×1.25.
Tahap berikutnya ialah pembuatan tuas choke dan throttle. Tuas
dibuat menggunakan plat alumunium dengan ketebalan 5 mm. Plat
alumunium ini dibentuk menggunakan gerinda, bor dan dilem agar
berbentuk seperti tuas choke dan throttle pada karburator bensin. Setelah
semua bagian dibuat, maka choke dan throttle dapat dirakit menjadi satu
kesatuan. Tuas dan batang direkatkan menggunakan lem besi dan serbuk
alumunium, sedangkan piringan dikencangkan menggunakan baud.
Tahap kelima ialah pembuatan lubang untuk choke dan throttle serta
pembuatan penahan choke dan sekrup tanpa beban. Lubang ini sengaja
dibuat setelah komponen lain selesai agar lubang yang dihasilkan lurus dan
sejajar. Pembuatan lubang dimulai dengan merakit venturi dan
selongsongnya. Venturi dirakit dengan o-ring seal dan selongsong dengan
bantuan pelumas. Setelah terpasang kuat, selongsong dilubangi
menggunakan bor duduk hingga menembus venturi pada posisi dan sampai
pada kedalaman yang sesuai dengan gambar kerja. Setelah satu lubang
dibuat, pasangkan choke atau throttle pada lubang tersebut sesuai tempatnya
dan kencangkan. Pembuatan lubang lainnya dengan kondisi choke atau
throttle masih terpasang kencang, sehingga posisi lubang tadi tidak berubah
saat lubang kedua dibuat.
Setelah lubang dibuat, choke dan throttle dipasang dan selanjutnya
dipasang pembatas choke dan sekrup tanpa beban menggunakan lem.
Pembatas choke dan throttle dibuat dari plat alumunium dan pada pada
pembatas throttle diberi baud yang berfungsi sebagai sekrup tanpa beban.
Tahap keenam yaitu pembuatan tabung gas yang terbuat dari pipa
alumunium yang dibentuk seperti silinder dengan ditutup kedua alasnya
yang membentuk kurva. Cara pembuatan tutup tabung yang berbentuk
kurva yaitu dibentuk dengan cara pengelasan secara bertahap dengan las
khusus alumunium shingga tutup cenderung berbentuk kurva. Pengelasan
mesti dilakukan dengan hati-hati karena dapat menyebabkan perubahan
bentuk, bahkan hancur. Tabung gas dibuat 2 buah dengan ukuran tabung gas
1 yaitu Ø 50 × 80 mm dan tabung gas 2 ialah Ø 40 × 130 mm. Pada kedua
alas tabung gas terdapat lubang berukuran 1/4 inci yang berfungsi sebagai
inlet dan outlet biogas.
Setelah semua bagian telah dibuat ialah perakitan seluruh komponen
dan bagian menjadi satu kesatuan, sehingga dapat dilakukan tahap pengujian
secara fungsional maupun kinerja.

16
Tahap Pengujian
Uji Fungsional
Uji fungsional dilakukan untuk mengetahui kesesuaian fungsi setiap
bagian konverter biogas. Uji fungsional konverter biogas dilakukan dengan
cara memasangkan konverter pada motor yang digunakan supaya dapat
diketahui sesuai tidaknya prototipe dengan kriteria rancangan yang telah
ditentukan pada analisis masalah.

Uji Kinerja
Pengujian konverter biogas ini diuji dengan beban kerja pompa air.
Tujuan uji kinerja ini untuk menganalisis pengaruh kestabilan konverter
biogas dalam mengalirkan bahan bakar biogas terhadap kestabilan putaran
motor dalam menghasilkan debit dari pompa air yang digunakan dan
kemudahan penyalaan motor yang ditunjukan dengan kestabilan motor
ketika pada kondisi tanpa beban/langsam. Perlakuan yang dilakukan ialah
dalam kisaran putaran motor (1750, 1970, 2200 rpm) dan diukur putaran
motor maksimumnya. Hal ini dilakukan untuk menganalisis kemampuan
konverter biogas. Pengujian lainnnya yaitu perbandingan pengujian kinerja
antara penggunaan konverter biogas yang mempunyai kinerja paling baik
dengan penggunaan karburator bensin. Instalasi pada saat pengujian dapat
dilihat pada Gambar 10.

5
1
6
2
3
7
4

Keterangan:
1
2
3
4

Pompa air
Motor
Konverter biogas
Outlet pompa/Pistol nozel

5
6
7

Inlet pompa
Sumber air
Kantung biogas

Gambar 10 Instalasi pengujian konverter biogas

17

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Modifikasi Konverter Biogas
Modifikasi konverter biogas secara umum telah sesuai dengan
rancangan gambar kerja dan berfungsi seperti yang diharapkan. Bagian
venturi dan selongsong venturi yang dibuat dapat berfungsi dengan baik dan
keduanya dapat dipasang pada posisi yang tepat. Kekurangan terdapat pada
pemasangan penahan choke, sekrup tanpa beban dan niple pada selongsong
venturi. Penahan ini dipasang hanya menggunakan lem dikarenakan
komponen penahan yang dipasang berukuran kecil dan terbuat dari
alumunium sehingga jika dilakukan pengelasan mengakibatkan terjadinya
perubahan bentuk pada penahan dan komponen lainnya, seperti selongsong
venturi. Ketika pembuatan prototipe, pemasangan niple dengan lem
dikarenakan keterbatasan alat (mata tap pipa gas ukuran 1/4 inci × 19
BSPT) yang digunakan untuk membuat ulir niple 1/4 inci jarang ada di
pasaran. Penggunaan lem sebagai perekat pun tidak terlalu kuat karena
kemungkinan adanya resiko yang terjadi pada konverter biogas seperti
terjatuh, tertekan, atau resiko lainnya (Pranayuda 2013). Tetapi, kekurangan
tadi tidak mempengaruhi fungsi penahan, niple, selongsong venturi dan
kinerja konverter biogas.
Choke dan throttle dapat dipasangkan pada konverter biogas dan dapat
berputar tanpa mengalami hambatan, serta secara fungsional dapat bekerja
dengan baik sesuai dengan mekanisme governor, tetapi pada saat pengujian
piringan throttle tidak dapat tertutup sempurna dikarenakan piringan throttle
kurang presisi sehingga mengakibatkan masih adanya celah antara piringan
dan dinding venturi. Hal ini disebabkan piringan yang kurang tipis dan
dinding venturi yang kurang halus. Dudukan dan tabung gas yang dibuat
sudah sesuai dengan ruang aman pada motor dan dapat berfungsi dengan
baik. Secara umum hasil rancangan dapat dilihat pada Gambar 11.

Gambar 11 Hasil rancangan modifikasi konverter biogas

18
Hasil Uji Konverter Biogas
Pengujian kinerja dilakukan untuk mengetahui perbedaan kinerja antar
konverter biogas dan dari pengujian antar konveter biogas ini dipilih
konverter biogas terbaik, serta selanjutnya dibandingkan dengan hasil uji
kinerja dengan karburator bensin. Hal pertama yang dilakukan pada
kegiatan pengujian ini, yaitu persiapan lokasi pengujian, peralatan dan
pompa yang digunakan. Parameter yang dibandingkan antar konverter
biogas, yaitu putaran motor maksimum, debit pompa berdasarkan perbedaan
kisaran putaran motor penggerak (rpm), sedangkan parameter pengujian
antara konverter biogas terbaik dengan karburator bensin yaitu putaran
motor maksimum, debit pompa (liter/menit), jangkauan semprot dan
perlakuan spraying. Pembanding tetap dari setiap pengukuran yaitu putaran
motor dan waktu pengukuran, sedangkan tekanan pompa sesuai dengan
spesifikasi pompa tanpa pengaturan tekanan secara khusus.
Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali pengulangan setiap perlakuan.
Pengulangan tersebut didapat satu data rata–rata setiap perlakuan per
parameter. Data lengkap hasil pengujian penggunaan antar konverter biogas
dan karburator bensin dapat dilihat pada Lampiran 14.
Uji Kinerja Perbedaan Jenis Konverter Biogas
Uji kinerja ini dilakukan pada konverter biogas dengan tabung 1,
tabung 2 dan tanpa tabung. Tujuan dari pengujian ini dimaksudkan untuk
mengetahui jenis konverter biogas yang lebih baik kinerjanya dalam
mengalirkan biogas untuk bahan bakar. Parameter yang digunakan ialah
putaran motor maksimum dan debit air yang dihasilkan oleh pompa
berdasarkan kisaran putaran motor penggerak (rpm). Gambar 12 merupakan
konverter biogas yang digunakan pada pengujian.

a. Konverter biogas tabung 1

b. Konverter biogas tabung 2

c. Konverter biogas tanpa tabung
Gambar 12 Jenis konverter biogas yang diuji

19
Dari hasil pengujian didapatkan bahwa putaran motor maksimum
untuk tiap konverter biogas, yaitu untuk konverter biogas tabung 1
mencapai 3390 rpm, konverter biogas tabung 2 yaitu 3140 rpm dan
konverter biogas tanpa tabung ialah 3090 rpm.
Putaran motor maksimum yang dapat dicapai terjadi akibat adanya
kemampuan konverter biogas dalam mengalirkan biogas yang lebih stabil
dan sesuai campuran yang dibutuhkan untuk pembakaran. Pencapaian
putaran motor maksimum selain dipengaruhi oleh penurunan kemampuan
konverter biogas dalam mengalirkan bahan bakar diakibatkan pula oleh
komposisi biogas. Biogas mengandung zat yang tidak dibutuhkan seperti
uap air, karbondioksida, hidrogen sulfida dan siloksan (Wahyuni 2011).
Putaran motor maksimum yang dapat dicapai mengindikasikan bahwa
kemampuan konverter biogas tabung 1 lebih baik kinerjanya dibandingkan
konverter biogas lainnya.
7
Pompa Air
Debit (liter/menit)

6.5

Tabung 1

6

5.5

Tabung 2

5
Tanpa
Tabung

4.5

4

1750 1900 1940 1970 2000 2150 2200
Putaran Motor (rpm)
Gambar 13 Hasil uji tiap jenis konverter biogas

Gambar 13 menunjukan perbedaan kinerja antara penggunaan
konverter biogas dengan tabung 1, tabung 2 dan tanpa tabung. Perbedaan
kenaikan debit pompa dari penggunaan tiap konverter biogas tersebut
menunjukan bahwa konverter biogas tabung 1 lebih baik di bandingkan
konverter biogas lainnya. Kinerja yang lebih baik dari konverter biogas
tabung 1 ini dibuktikan dengan hasil debit pompa yang mulai 4.55–6.47
liter/menit seiring kenaikan putaran motor pada 1750–2000 rpm. Analisis
dari hasil pengujian tersebut, bahwa konverter biogas tabung 1 dapat
mempertahankan kestabilan aliran biogas dibandingkan dengan konverter
biogas lainnya. Kestabilan aliran biogas pada tabung 1 lebih baik ketika
adanya intake yang mendadak sesuai ketersediaan cadangan biogas yang
tertampung dalam tabung gas yang memenuhi kebutuhan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi aliran fluida di dalam tabung ialah
viskositas, densitas, kecepatan fluida, panjang dan diameter tabung,
kekasaran tabung, aliran turbulen, belokan, serta jumlah dan jenis katup
(Streeter dan Wylie 1985). Perbedaan antara konverter biogas tabung 1 dan
tabung 2 ialah panjang dan diameter tabung. Tabung 2 lebih panjang 30 mm

20
dan berdiameter lebih kecil 20% dibandingkan tabung 1, sehingga aliran
biogas pada konverter biogas tabung 2 lebih terhambat akibat perubahan
kecepatan aliran biogas dengan rasio 1:6.299 dibandingkan pada konverter
biogas tabung 1 yaitu 1:7.874 (Lampiran 15). Hal ini terbukti ketika pada
saat putaran motor 1970–2200 rpm, debit pompa yang dihasilkan lebih
rendah 0.10–0.74 liter/menit dibandingkan debit pompa dengan konverter
biogas tabung 1. Adapun konverter biogas tanpa tabung lebih tidak stabil
dan mengalami keterlambatan karena ketika mengalirkan biogas langsung
dari kantung utama penyimpan biogas. Hal itu pun dibuktikan ketika
putaran motor 2200 rpm, debit pompa yang dihasilkan lebih rendah 16.54%
dari debit pompa yang dihasilkan dengan konverter biogas tabung 1 dan
5.8% lebih rendah dari pada debit pompa yang dihasilkan dengan konverter
biogas tabung 2.
Ketidak–stabilan dan keterlambatan aliran biogas yang mempengaruhi
kinerja motor dan pompa, menyebabkan pula perbedaan debit pompa pada
putaran motor 1750–1970 rpm dari konverter biogas tabung 2 yaitu 0.30–
0.93 liter/menit dan konverter biogas tanpa tabung pada 1750–1940 rpm
ialah 0.28–0.61 liter/menit dibandingkan dengan konverter biogas tabung 1.
Perbedaan debit pompa pada kondisi tersebut dikarenakan adanya kinerja
pompa yang tidak kontinyu akibat ketidak-stabilan putaran, daya dan torsi
motor ketika terjadi pembebanan. Kapasitas yang tidak kontinyu ini pun
secara umum terjadi pada pompa desak akibat adanya gaya inersia pada
plunger pompa.
Aliran biogas yang tidak stabil untuk memenuhi campuran yang
dibutuhkan, mengakibatkan terlalu banyaknya udara yang masuk dan dapat
menyebabkan knocking atau terganggunya kestabilan pembakaran.
Kestabilan pembakaran diperlukan agar kinerja motor lebih lancar dan
berdampak pada kinerja pompa dalam menyalurkan debit air secara baik,
dikarenakan putaran motor inilah yang menggerakan plunger pada pompa
dengan stabil pula, sehingga pompa dapat bekerja dengan baik sesuai
putaran motor yang ditentukan.
Pengamatan penyalaan pertama, terjadi kesukaran penyalaan dan
suara motor terdengar lebih bising pada konverter biogas tanpa tabung
dibandingkan pada konverter biogas tabung 1 dan tabung 2. Secara umum
pada putaran motor diatas 3000 rpm atau lebih dari putaran motor
maksimum yang dapat dicapai, terjadi tekanan balik pada motor yang
menyebabkan piringan throttle tertutup sendiri akibat desakan gas buang
dari dalam ruang pembakaran melalui klep intake dan manifold, bahkan
governor pun tidak berfungsi dengan baik. Kondisi tersebut diakibatkan
campuran biogas dan udara yang tidak seimbang. Hal ini mengindikasikan
bahwa untuk putaran motor diatas 3000 rpm memerlukan biogas yang lebih
banyak atau campuran biogas dan udara yang dibutuhkan kurang dari 1:5.74
dan konverter biogas yang dirancang tidak tahan panas, serta panas yang
terjadi berakibat pada penurunan kinerja governor. Pranayuda (2013:53)
menyatakan “selama beroperasi dengan menggunakan bahan bakar biogas,
motor bensin menghasilkan panas yang lebih besar dibanding ketika
beroperasi menggunakan bahan bakar bensin. Pada beberapa kasus yang
terjadi selama masa percobaan, panas yang terjadi bisa sampai membuat

21
muffler motor membara akibat suhu exhaust gas yang terlalu tinggi ...”.
Berdasarkan penjelasan di atas, maka konverter biogas yang
direkomendasikan ialah konverter biogas dengan tabung 1. Pemilihan
konverter biogas tabung 1 pun sesuai dengan kriteria rancangan yang telah
ditentukan bahwa konverter biogas yang baik ialah konverter biogas yang
mampu menstabilkan aliran biogas sesuai kebutuhan dan dapat bekerja
sesuai dengan mekanisme governor pada motor. Berdasarkan hasil
pengujian membuktikan bahwa konverter biogas yang terbaik ialah yang
mampu mencapai putaran motor yang paling maksimum. Konverter biogas
yang mampu mempertahankan torsi motor sesuai pembebanan dan mampu
mengalirkan campuran udara dan biogas pada rasio yang cukup konstan
pada semua kisaran rpm merupakan konverter biogas yang baik untuk
mengoptimalkan penggunaan biogas sebagai bahan bakar pada motor bensin
(Pranayuda 2013).
Perbandingan Kinerja Konverter Biogas dan Karburator Bensin
Instrument yang digunakan untuk pengujian ini ialah konverter biogas
tabung 1, karburator bensin, motor bensin dan pompa air. Data
p