Gambar 6.4. Kepala silinder setelah dibubut 0,5 mm .
Gambar 6.5. Modifikasi saluran masuk biogas dan udara.
a. Pemasangan saluran pencampur biogas-udara
Gambar 6.5 Modifikasi saluran masuk biogas dan udara.
Karburator berfungsi untuk mencampur udara dan bahan bakar (biogas) dengan perbandingan tertentu yang akan masuk ke dalam ruang bakar. Saluran masuk biogas dan udara ke dalam ruang bakar dibuat sedemikian rupa sehingga biogas dan udara dapat bercampur dengan perbandingan tertentu. Saluran pencampuran dibuat dari material tembaga supaya lebih awet (lihat Gambar 6.5). Pemasangan alat pencampur udara dan biogas dapat dilihat pada Gambar 6.6.
a. Pemasangan saluran pencampur biogas-udara Gambar 6.4. Kepala silinder setelah dibubut 0,5 mm .
Gambar 6.5. Modifikasi saluran masuk biogas dan udara.
Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
b. Pemasangan saluran pencampur biogas-udara antara karburator lama dengan kepala silinder
130 Teknologi Biogas: Pembuatan, Operasional, dan
b. Pemasangan saluran pencampur biogas-udara antara karburator lama dengan kepala silinder
Gambar 6.6. Pemasangan saluran biogas dan udara antara karburator lama dengan kepala silinder.
¾ Busi
Loncatan bunga api pada sebuah busi yang dihubungkan dengan sebuah kabel pada terminal yang berada di bagian atas dari busi, ujung kabel yang lain berhubungan dengan sumber daya tegangan tinggi.
Karburator lama
Alat pencampur yang baru
Gambar 6.6 Pemasangan saluran biogas dan udara antara karburator lama dengan kepala silinder.
Busi
Loncatan bunga api pada sebuah busi yang dihubungkan dengan sebuah kabel pada terminal yang berada di bagian atas dari busi, ujung kabel yang lain berhubungan dengan sumber daya tegangan tinggi.
Bunga api menyalakan campuran yang berada disekitarnya kemudian menyebar keseluruh arah dalam ruang bakar. Pem-bakaran tidak terjadi serentak, tapi bergerak secara progresif melintasi campuran yang belum terbakar. Pembakaran dimu-lai di tempat yang paling panas yaitu dekat busi. Busi tidak boleh terlalu panas, karena akan memudahkan terbentuknya endapan karbon pada permukaan isolatornya (porselen) dan dapat menimbulkan hubungan singkat. Secara umum tidak diperlukan modifikasi untuk busi.
Alat pembangkit tegangan tinggi
Tegangan antara 5.000 sampai dari 10.000 V harus diberikan pada elektroda tengah agar dapat terjadi loncatan bunga api antara celah atau eleltroda busi tegangan tinggi dapat dihasilkan sebagai berikut:
Magnit interuptor yang menaikkan tegangan dengan penahanan arus coil penyalaan transformator.
Magnet permanen ditempatkan pada roda penerus yang dipasang pada poros engkol. Inti besi ditempatkan sebagai stator. Magnet berputar bersama dengan roda penerus dan antara inti besi dengan magnet terdapat celah kecil. Medan magnet berubah–ubah karena perputaran magnet dan menimbulkan listrik dalam lilitan primer pada inti besi. Sirkuit dilengkapi dengan titik kontak. Akibat gerakan cam, titik
kontak terbuka maka akan terjadi loncatan bunga api pada busi. Kenaikan tegangan pada transformator yang terdiri dari lilitan primer dan sekunder inilah yang dibutuhkan oleh busi. Kapasitor yang disisipkan dalam sirkuit akan menghindari terjadinya loncatan api pada titik kontak akibat tegangan tinggi yang timbul dalam lilitan sekunder.
Penyalaan dan pembakaran
Loncatan bunga api terjadi sesaat sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA) sewaktu langkah kompresi. Saat loncantan bunga api biasa dinyatakan dalam derajat sudut engkol sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA). Pada pembakaran sempurna setelah penyalaan dimulai, api menjalar dari busi dan menyebar ke seluruh arah dalam waktu yang sebanding dengan 20 derajat sudut engkol atau lebih untuk campuran sampai tekanan maksimum. Kecepatan api umumnya kurang dari 10-30 m/detik. Panas pembakaran pada TMA diubah dalam bentuk kerja dengan efisiensi yang tinggi. Kelambatan waktu akan menurunkan efisiensi karena rendahnya tekanan akibat pertambahan volume dan waktu penyebaran api yang telah lambat. Penyalaan yang
Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
terlalu cepat juga dapat menurunkan efisiensi sekalipun tekanannya tinggi akibat langkah kompresi.
Pada genset ini untuk memudahkan pembakaran campuran bahan bakar biogas dan udara maka dilakukan modifikasi berupa menaikkan rasio kompresi sehingga tekanan torak atau tekanan pada waktu kompresi menjadi tinggi. Akibatnya panas yang dihasilkan dari campuran tersebut tinggi dan memudahkan bahan bakar tersebut mudah terbakar. Meningkatnya tekanan kompresi dapat juga dinaikkan dengan mengurangi volume ruang bahan bakar pada kepala silinder.
Penyetelan celah katup juga mempengaruhi peningkatan tekanan kompresi dimana semakin kecil celah katup maka terjadi kompresi yang rendah. Sedangkan celah katup yang besar mengakibatkan kompresi yang dihasilkan tinggi. Pada proyek ini penyetelan celah katup yang besar dilakukan pada katup buang. Hal ini dimaksudkan agar pembukaan katup buang menjadi kecil sehingga waktu kompresi menjadi lebih lama. Selanjutnya tekanan yang dihasilkan menjadi besar sehingga hasil tekanan tersebut diharapkan mampu menaikkan temperatur dari campuran biogas dan udara. Dengan temperatur yang tinggi memudahkan campuran udara biogas untuk terbakar dengan cepat. Sedangkan penyetelan celah untuk katup masuk lebih kecil dari celah pada katup buang.
Untuk membangkitkan listrik antara kedua elektroda busi diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tergantung pada faktor-faktor berikut:
1. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara. 2. Kepadatan campuran bahan bakar dan udara. 3. Jarak antara kedua elektroda serta bantuk elektroda.
4. Jumlah molekul campuran yang terdapat diantara kedua elektroda.
Pada umumnya disediakan tegangan yang lebih besar untuk menjamin agar selalu terjadi loncatan api listrik di dalam keadaan antara 10.000 – 20.000 volt. Hal ini disebabkan juga kondisi operasi yang berubah–ubah sebagai keausan mesin yang tidak dapat dihindari. Makin padat campuran bahan bakar dan udara makin tinggi tegangan yang diperlukan untuk jarak elektoda yang sama. Karena itu diperlukan tegangan yang lebih tinggi bagi motor dengan perbandingan kompresi yang besar. Hal ini perlu mendapat perhatian terutama apabila tekanan campuran yang masuk ke silinder itu tinggi dan loncatan listrik ditentukan pada waktu torak berada lebih dekat pada TMA. Makin besar jarak elektroda busi makin besar pula perbedaan tegangan yang diperlukan untuk memperoleh intensitas api listrik yang sama. Jumlah minimum molekul banyak tergantung di antara kedua elektroda pada waktu terjadi loncatan listrik yang sangat menentukan apakah penyalaan dapat berlangsung sebaik–baiknya.
Karena jumlah molekul banyak tergantung pada perbandingan campuran, jumlah gas sisa, temperatur dan kondisi operasi yang lain, jumlah itu dapat berubah–ubah. Dengan memperbesar jarak elektroda diharapkan jumlah minimum itu dapat dicapai walaupun keadaan operasi berubah–ubah. Akan tetapi, jumlah elektroda juga menentukan besarnya tegangan.
Pada mesin genset ini menggunakan sistem penyalaan magneto dimana medan magnet di dalam kumparan primer dan sekunder dibangkitkan oleh putaran magnet permanen. Apabila magnet dibangkitkan, maka akan berubah–ubah dari harga maksimum positif menuju harga maksimum negatif dan sebaliknya. Pada waktu medan magnet turun dari harga maksimum positif, maka akan terinduksi tegangan dan arus listrik di dalam kumparan primer. Arus primer ini membangkitkan medan magnet pula yang menentang perubahaan medan magnet dari magnet yang berputar. Dengan demikian medan magnet (total) yang melingkupi kumparan primer tetap konstan (tinggi) meskipun besarnya medan magnet didalamnya turun pada waktu
Pembangkit Listrik Tenaga Biogas
magnet permanen berputar menjauhi katup. Akan tetapi pemutus arus segera terbuka sehingga arus primer itupun terputus. Di dalam kumparan sekunder akan terinduksi tegangan tinggi sehingga terjadi loncatan listrik diantara kedua elektroda busi. Gerakan katup isap dan katup buang dapat dilihat pada Tabel 6.2.
Tabel 6.2 Gerakan katup isap dan katup buang
Mesin 4 langkah
Katup isap Katup buang
Mulai terbuka
(0sudut engkol) Tertutup(0sudut engkol) Mulai terbuka (0sudut engkol) Tertutup(0sudut engkol) 10 – 30 sebelum
TMA 45 – 90 sesudah TMB 45 – 90 sebelum TMB 15 – 45 sesudah TMA
6.5 PrinsiP kerJa generator
Secara sederhana, pembangkitan listrik merupakan hasil dari gerakan magnet dalam suatu kumparan (perhatikan Gambar 6.7). Pada saat magnet bergerak dalam kumparan terjadi aliran arus yang arahnya tergantung dari arah kutub magnet yang bergerak. Pada gambar e tidak terjadi aliran arus karena magnet tidak bergerak dalam kumparan.