STUDI PERBANDINGAN KINERJA MOTOR

STASIONER EMPAT LANGKAH SATU

SILINDER MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR

GAS LPG DAN BIOGAS

oleh:

Novian Eka Purnama

NRP. 2108 030 018Dosen PembimbingIr. Joko Sarsetyanto, MTNIP. 19610602 198701 1 001PROGRAM STUDI DIPLOMA III

JURUSAN TEKNIK MESIN

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya 2011

STUDI PERBANDINGAN KINERJA

MOTOR STASIONER EMPAT

LANGKAH SATU SILINDER

MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR

GAS LPG DAN BIOGAS

LATAR BELAKANG

Penggunaan Bahan bakar Biogas pada suatu mesin diperlukan komponen mixer pada lubang

pemasukan udara karburator

Penelitian sebelumnya membahas mengenai modifikasi genset motor bensin empat langkah

menjadi genset dengan bahan bakar LPG.

Biogas merupakan salah satu energi terbarukan dan mudah diproduksi

Cadangan minyak mentah semakin menipis sementara kebutuhannya terus mengalami

peningkatan.

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

Untuk mengetahui unjuk kerja genset motor bakar empat langkah menggunakan bahan bakar biogas yang telah di modifikasi dengan mixer venturi.

Biogas,mixer

Untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin genset antara menggunakan bahan bakar gas LPG dan menggunakan bahan bakar BIOGAS dengan penambahan mixer ventury

LPG,BIOGAS,mixer

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.

INSTALASI PERCOBAAN

BIOGASLPG

METODOLOGI PENELITIAN

PERALATAN

PERCOBAAN

MixerPeralatan

yang digunakan

METODOLOGI

PENELITIAN

BAHAN BAKAR GAS LPGLamp

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

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

Rpm

3000

Rpm

3200

Rpm

3100

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

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

Lamp

u

Arus

(ampere

)

Tegangan

(Volt)

Orifice plate

(∆H = mm)

Manometer

Tabung U

(∆H = mm)

Putara

n

aktual

1 0,3 220 1,1 110 3109

2 1 220 1,1 120 3110

3 1,4 220 1,2 127 3103

4 1,8 220 1,2 138 3105

5 2,3 220 1,4 145 3103

6 2,7 220 1,5 150 3110

7 2,9 220 1,7 156 3106

8 3,1 220 1,9 162 3103

9 3,3 220 2,1 170 3095

10 3,6 220 2,3 184 3088

Data Hasil

Penelitian

BAHAN BAKAR

BIOGASLampu

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

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

9 220 2 115 0.0033

10 220 2 126 0.0035Lampu

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

Rpm

3000

Rpm

3200

Rpm

3100

Data Hasil

Penelitian

GRAFIK HASIL PERHITUNGAN BAHAN BAKAR

LPG

GRAFIK HASIL

PERHITUNGAN BAHAN

BAKAR BIOGAS

GRAFIK PERBANDINGAN BHP LPG dan BIOGAS

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 CO2 yang mencapai 21%-23% pada

biogas juga mengakibatkan menurunnya Heating value pada biogas. Sehingga heating value LPG dengan

biogas semakin berbeda jauh.

3000 rpm 3200 rpm3100 rpm

3100 rpm

3200 rpm

3000 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 CO2 yang mencapai 21%-23% juga

mengakibatkan menurunnya nilai Heating value pada biogas.

Sehingga heating value LPG dengan biogas semakin berbeda

jauh.

3000 rpm

3100 rpm

3200 rpm

Grafik Perbandingan Dan Pembahasan BMEP

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 CO2 yang mencapai

21%-23%, sehingga mengakibatkan nilai kalor bawah

biogas semakin menurun.

3000 rpm

3100 rpm

3200 rpm

Grafik Perbandingan Dan Pembahasan

Pemakaian Bahan Bakar Spesifik

(BSFC)

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/m3 dan p LPG : 1,5 kg/m3. 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.

3000 rpm 3100 rpm 3200 rpm

Perbandingan efisiensi

menggunakan bahan bakar gas

LPG dan Biogas pada konstan

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.

Bahan BakarAsumsi

HargaSatuan

Biogas (CH4) Rp. 7.500,- per 3 kg

LPG

propana (C3H8)

butana (C4H10)

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

Biogas dan bahan bakar gas LPG.

TINJAUAN EKONOMIS

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.

KE

SIM

PU

LA

N d

an

SA

RA

N

mesin genset dengan bahan bakar

Biogas lebih ekonomis daripada

genset dengan menggunakan bahan

bakar gas LPG karena memiliki nilai

efisiensi yang lebih tinggi.

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.

KESIMPULAN

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.

SARAN

VIDEO PERCOBAAN