THE DESIGN AND TEST OF PORTABLE RUBBER TANK FO BIOGAS
B. Kandungan Limbah Cair Peternakan Sapi
C.1. Proses fermentasi
Proses fermentasi mengacu pada berbagai reaksi dan interaksi yang terjadi di antara bakteri metanogen dan non-metanogen serta bahan yang diumpamakan ke dalam digester sebagai input. Ini adalah phisio-kimia yang kompleks dan proses biologis yang melibatkan berbagai faktor dan tahapan bentuk. Penghancuran input yang merupakan bahan organik dicapai dalam tiga tahapan, yaitu (a) hidrolisa, (b) acidification, dan (c) methaniztion (Wahyuni, 2009).
Sumber: Wahyuni, 2009
7 Dari persamaan kimia (Gambar 1) memperlihatkan bahwa banyak produk sampingan yang dihasilkan selama proses fermentasi dalam kondisi yang anaerobik sebelum akhirnya metana diproduksi. menurut Wahyuni (2009) banyak faktor yang memfasilitasi dan menghambat telah memainkan peranan dalam proses, antara lain; (a) nilai pH, (b) suhu, (c) laju pengumpanan, (d) waktu retensi, (e) toxicity dan (f) sludge.
Nilai pH
Produksi biogas secara optimum dapat dicapai bila nilai pH dari campuran di dalam digester
berada pada kisaran 6 dan 7. Derajat keasaman (pH) dalam digester juga merupakan fungsi dari waktu di dalam digester tersebut. Pada tahap awal proses fermentasi, asam organik dalam jumlah besar diproduksi oleh bakteri pembentuk asam, pH dalam digester dapat mencapai di bawah 5. Keadaan ini cenderung menghentikan proses pencernaan atau proses fermentasi. Bakteri-bakteri metaorganik sangat peka terhadap pH dan tidak dapat bertahan hidup di bawah pH 6,6. Kemudian proses pencernaan berlangsung, konsentrasi NH4 bertambah pencernaan nitrogen dapat meningkatkan nilai pH di atas 8. Ketika produksi metana dalam kondisi stabil, kisaran nilai pH adalah 7,2 – 8,2.
Suhu
Pada prinsipnya dalam pembentukan biogas diperoleh melalui proses anaerobik. Didalam proses pembentukan biogas ini terdapat 4 mikroba yang berperan penting, yaitu: bakteri hisrolik, bakteri fermentatif, mikroorganisma asidogenik dan bakteri methanogenik yang menghasilkan biogas dari asam asetik, hidrogen dan karbondioksida.
Menurut House (1981), bakteri-bakteri ini sangat sensitif terhadap perubahan suhu, sehingga suhu biodigester harus diatur diatas 20oC untuk mendapatkan biogas yang baik. Umumnya pada suhu yang lebih tinggi maka proses pencernaan akan lebih singkat dan kebutuhan tangki digester akan lebih kecil. Berdasarkan suhu, bakteri anaerobik dapat dikelompokkan menjadi bakteri psychrophylic
(25oC), mesophylic (32-38 oC), dan thermophylic ( 42-55 oC).
Laju pengumpanan
Laju pengumpanan adalah jumlah bahan yang dimasukkan ke dalam digester per unit kapasitas per hari. Pada umumnya, 6 kg kotoran sapi per m3 volume digester adalah direkomendasikan pada suatu jaringan pengolah kotoran sapi. Apabila terjadi pemasukkan bahan yang berlebihan, akan terjadi akumulasi asam dan produksi metana akan terganggu. Sebaliknya, bila pengumpanan kurang dari kapasitas digester, produksi gas juga menjadi rendah.
Waktu tinggal dalam digester
Waktu tinggal dalam digester adalah rata-rata periode waktu saat input masih berada dalam
digester dan proses fermentasi oleh bakteri metanogen. Dalam jaringan dari digester dengan kotoran sapi, waktu tinggal dihitung dengan pembagian volume total dari digester oleh volume input yang ditambah setiap hari. Waktu tinggal juga tergantung pada suhu. Di atas suhu 35oC atau suhu lebih tinggi, waktu tinggal semakin singkat.
Toxicity
Ion mineral, logam berat, dan detergen adalah beberapa material racun yang mempengaruhi pertumbuhan normal bakteri patogen di dalam digester. Ion mineral dalam jumlah kecil (sodium, potasium, kalsium, amonium dan belerang) juga mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Namun, bila
8 ion-ion ini dalam konsentrasi yang tinggi akan berakibat meracuni. Sebagai contoh, NH4 pada konsentrasi 50 hingga 200 mg/l, dapat merangsang pertumbuhan mikroba. Namun, bila konsentrasinya di atas 1500 mg/l, akan mengakibatkan keracunan.
Sludge
Sludge adalah limbah keluaran berupa lumpur dari lubang pengeluaran digester setelah mengalami proses fermentasi oleh bakteri metana dalam kondisi anaerobik. Setelah ekstraksi biogas (energi), sludge dari digester sebagai produk samping dari sistem pencernaan secara aerobik. Kondisi ini, dapat dikatakan manur dalam keadaaan stabil dan bebas patogen serta dapat dipergunakan untuk memperbaiki kesuburan tanah dan meningkatkan produksi tanaman.
C.2.Kandungan biogas dari berbagai bahan baku
Pada Tabel 3 dapat dilihat kadar biogas yang dapat dihasilkan dari berbagai macam bahan baku Tabel 3. Hasil biogas dari beberapa bahan baku
Bahan baku Hasil Biogas
(m3/ton padatan) Kandungan metana (%) Kotoran ternak Feses sapi 260-280 50-60 Feses babi 561 Feses kuda 200-300 Limbah pertanian Rumput segar 630 70 Batang stalk 369 Jerami gandum 432 59 Dedaunan hijau 210-294 58 Batang padi 615 Limbah sewage 640 50
Limbah cair (pabrik bir) 300-600 58
Senyawa-senyawa
Karbohidrat 750 49
Lemak 1440 72
Protein 980 50
Sumber : Yani, 1991
Tabel 4. Produksi biogas dari beberapa kotoran
Jenis kotoran (feses) Biogas per kg feses (liter)
Peternakan (sapi dan banteng) 22-40
Babi 40-60
Peternakan (ayam) 65.5-115
Manusia 20-28 /orang pengguna toilet
Limbah perkebunan yang diberikan perlakuan pendahuluan 34-40
Eceng gondok 40-50
9
D. Sistem Penyimpanan Biogas
Pada umumnya, biogas yang diproduksi langsung digunakan ditempatnya, sehingga konsep dasar dari pembuatan tangki portable ini adalah penggunaan biogas yang dapat digunakan dalam tempat dan waktu yang berbeda. Untuk hal tersebut maka perlu meninjau beberapa aspek penting terkait dengan efisiensi dan tingkat keamanan penggunan tabung.
Menurut Tambunan et al. (2009) dalam hal penyimpanan sementara biogas ada beberapa hal yang sangat penting untuk diperhatikan yaitu ; (1) volume simpan yang diperlukan biasanya tidak besar, (2) kemungkinan korosi dari gas H2S atau uap air yang masih terkandung dalam biogas, (3) biaya penyimpanan karena nilai ekonomi biogas relatif rendah. Tabel 5. menunjukan berbagai opsi penyimpanan biogas sesuai dengan tekanan penyimpanan dan pemanfaatannya.
Tabel 5. Opsi penyimpanan biogas
Tujuan penyimpanan
Tekanan (Psi)
Sistem Penyimpanan Bahan Ukuran (ft3)
Penyimpanan singkat atau intermediate untuk penggunaan di tempat produksi
<0,1 Tutup terapung Karet atau plastik
Bervariasi, sesuai kebutuhan harian <2 Kantung gas Karet atau
plastik
150-11000 2-6 Penampung gas kedap
air Baja 3500 Kantung gas berpemberat Karet atau plastik 880-28000 Atap terapung Karet atau
plastik Bervariasi, sesuai kebutuhan harian Penyimpanan lama untuk penggunaan di luar tempat produksi.
10-2900 Tabung propan atau butan
Baja 2000
>2900 Tabung gas komersial Alloy baja 350
Sumber: Ross, 1996
Selain hal tersebut dalam penyimpanan sementara biogas ada beberapa faktor lain, yaitu sistem penekanan gas ke dalam tabung. Ada tiga jenis sistem penekanan yang digunakan yaitu: sistem penyimpanan biogas bertekanan rendah, sistem penyimpanan biogas bertekanan menengah dan sistem penyimpanan biogas bertekanan tinggi.
Pada sistem penyimpanan biogas bertekanan menengah, biogas dapat disimpan pada kisaran tekanan 2 hingga 200 psi. Penyimpanan dengan tekanan menegah juga jarang diterapkan, karena korosi terhadap komponen penyimpan, sehingga untuk meningkatkan keamanan penggunaan diperlukan pemisahan biogas dari gas H2S (Tambunan et al., 2009).
Sementara jika tujuan penyimpanan ingin diarahkan pada penyimpanan bertekanan tinggi, dan ingin dirubah kedalam fase cair/ liquid maka diperlukan perlakuan pemisahan komponen gas, berupa pemurnian biogas menjadi biometan yang memiliki konsentrasi metan lebih dari 95%. Pada analisa yang dilakukan Tambunan et al. (2009) dengan menggunakan program aplikasi Refpro (Gambar 2), menunjukkan bahwa titik kritis dari metan dan karbon dioksida masing-masing adalah -82.70C pada
10 45.96 MPa, dan 31oC pada 73.825 MPa. Refpro sendiri merupakan program aplikasi yang digunakan untuk mengghitung properti termodinamika berbagai zat.
Sumber: Tambunan et al., 2009
Gambar 2. Diagram tekanan uap metan dan CO2
Dari gambar dan penjelasan diatas menunjukkan bahwa pada suhu lingkungan (300C) metan tidak dapat dicairkan hanya dengan memberikan tekanan akan tetapi dengan penurunan suhu sekitar -173 0C pada tekanan 1 atmosfir (0.1 MPa), atau dengan membuat kombinasi penurunan suhu dan peningkatan tekanan. Hal ini juga berarti, jika ingin menerapkan perlakuan penyimpanan biogas bertekanan tinggi diperlukan proses yang rumit dan tentunya biaya yang tinggi.
Menurut Tambunan et al. (2009) penggunaan penyimpanan biogas bertekanan rendah adalah cara yang paling efisien diantara ketiga metode yang ada, karena selain dapat dilakukan pada tekanan operasi lebih rendah, penampung juga dapat dibuat dari bahan elastis yang lebih murah biayanya daripada menggunakan baja. Selain itu biogas yang dihasilkan dari biodigester tidak perlu lagi dipisahkan kandungannya H2S (karena faktor keamanan yang terganggu akibat sifat korosif yang ditimbulkan H2S) seperti halnya yang terjadi jika digunakan penyimpanan bertekanan menengah. Atau
11 bahkan penyimpanan biogas bertekanan tinggi, dimana biaya menjadi masalah utama, selain itu penyimpanan ini lebih cocok diterapakan untuk pengempaan biometahane. Ditambah lagi biomethane sejajar perlakuan penyimpanannya seperti gas komersial lainnya, dimana untuk penyimpanan tekanan tinggi diperlukan penggunaan silinder baja untuk meningkatkan keamanan. Sehingga memang memerlukan biaya yang jauh lebih tinggi dari pada 3 jenis pengempaan yang ada.
E. Rancang-Bangun Pompa Pengisi Biogas
Biogas yang telah dihasilkan di dalam biodigester biasanya akan langsung dialirkan dari digester
ke tungku untuk digunakan sebagai media pembakaran untuk memasak. Pada penelitian ini akan dibuat suatu rancangan pompa sederhana dengan menggunakan foot pump yang banyak beredar dipasaran yang akan dimodifikasi terlebih dahulu. Prinsip dasarnya adalah dengan mengempakan gas bertekanan yang tekanannya lebih besar daripada tekanan balik tangki portable. Menurut Tambunan (2009) foot pump yang ada dipasaran mempunyai kemampuan tekan mencapai 5 atmosfir (0,5 Mpa), sehingga dengan pengempaan tekanan yang hanya maksimal 0,5 Mpa tidak menyebabkan terjadinya perubahan status gas.
12
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Energi Terbarukan Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan di daerah Kebon Pedes Bogor. Penelitian ini telah dilaksanakan dari bulan Maret 2010 sampai Januari 2011.
B. Diagram alir penelitian
Mulai
Rancang bangun
tangki portable
Rancang bangun
pompa manual
termodifikasi
Uji fungsional
Kajian tekno-ekonomi
pemanfaatan tangki
Uji kinerja
Analisis data
Pelaporan hasil
Selesai
13
C. Bahan dan Alat
Bahan dan alat yang akan digunakan antara lain:
C.1. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah biogas yang diambil dari peternakan sapi perah di kebon Pedes-Bogor, Jawa Barat.
C.2. Alat
Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
Alat uji
- Tangki portable hasil rancangan - Foot pump sistem tabung ganda - Kompor gas
Alat ukur
- Pressure Gauge yang biasa dipakai untuk pengecekan tekanan pada ban mobil atau ban sepeda motor.
- 1 unit recorder CHINO model al 3765-N00 - 2 unit termokopel tipe cc
- Alat ukur waktu, alat ukur panjang dan alat tulis
D. Prosedur Kerja
D.1. Rancang bangun tangki portable
Pada bagian ini, dilakukan perancangan dan pembuatan tangki
- Perancangan dilakukan dengan terlebih dahulu penelitian sederhana terhadap bahan yang digunakan untuk tangki.
- Uji kemampuan maksimal tangki dalam menerima tekanan yang diberikan. - Mengukur kapasitas maksimal tangki melalui pengisian gas.
- Uji penyimpanan tangki, untuk melihat hubungan antara lama waktu penyimpanan dengan kemampuan tangki untuk menjaga tekanan awal yang diberikan.
D.2. Rancang bangun pompa manual termodifikasi
Pada bagian ini akan dilakukan penelitian terhadap:- Perancangan/modifikasi pompa pengisian dari biodigester ke tangki portable.
- Penyesuaian tangki portable dengan biodigester di lokasi implementasi. Pengujian dilakukan di
biodigester yang telah terinstalasi di Kebun Pedes, Bogor.
Rancangan pompa akan didasarkan dari segi kenyamanan pengguna dan effisiensi pemompaan yang tercipta. Pada prinsipnya, rancangan pompa akan mengikuti mekanisme pompa udara sistem hidrolik dengan modifikasi yang diperlukan.
14
D.3. Uji fungsional
Uji fungsional dilakukan dengan tujuan mengetahui apakah hasil rancang bangun dapat berfungi sesuai tujuan rancang bangunnya. Uji fungsional dilakukan terhadap hasil rancang bangun pompa manual termodifikasi dan tangki portable. Uji fungsional pada pompa manual termodifikasi meliputi pemeriksaan saluran input udara pada pompa dan pemeriksaan gerak kerja pedal pompa, serta saluran output udara pompa. Pada tangki portable sendiri dilakukan pemeriksaan katup/pentil tangki. Pemeriksaan terhadap badan tangki terhadap lubang yang dapat menimbulkan kebocoran, serta pemeriksaan terhadap kekuatan selimut pelindung tangki dalam menahan tekanan biogas yang diiinjeksikan.
D.4. Uji kinerja
Uji kinerja dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kinerja pompa dan tangki portable
hasil rancangan. Untuk mengukur kinerja pompa termodifikasi dilakukan uji pemompaan, sedangkan untuk tangki portable dilakukan uji tekanan maksimal tangki, uji penyimpanan dan uji pembakaran.
Uji tekanan maksimal tangki
Pada uji tekanan maksimal tangki, dilakukan pemompaan biogas dari digester ke tangki portable.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berapa besar tekanan maksimal yang mampu diterima oleh tangki portable. Prosedur yang dilakukan pada uji tekanan maksimal tangki berupa menginjeksikan biogas secara terus-menerus sampai tangki portable mengalami kerusakan berupa robeknya kain terpal karena tidak mampu lagi menahan laju perkembangan volume ban. Setelah itu dicatat tekanan biogas dalam tangki ketika tangki mengalami kerusakan. Dari data tersebut dapat ditentukan batas maksimal tekanan biogas yang dapat diinjeksikan kedalam tangki.
Uji pemompaan
Pada uji pemompaan, dilakukan pemompaan biogas dari digester ke tangki portable. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui berapakah frekuensi injakan pompa untuk mencapai tekanan 10 Psi dalam tangki portable. Prosedur yang dilakukan pada uji pemompaan adalah:
- Hubungkan selang input pada pompa ke digester dan selang output ke tangki portable.
- Lakukan pemompaan biogas.
- Catat waktu pemompaan dan frekuensi pemompaan tiap kenaikan 1 Psi. - Pemompaan dilakukan sampai tekanan dalam tangki portable mencapai 10 Psi.
- Buat tabel hubungan antara frekuensi kumulatif pemompaan dengan tekanan dalam tangki
portable.
Uji penyimpanan
Pada uji penyimpanan, akan dilakukan penyimpanan terhadap tangki portable yang berisi penuh biogas. Pengujian ini dilakukan untuk melihat adakah pengaruh penyimpanan terhadap keadaan biogas dan tangki portable. Prosedur yang dilakukan pada uji penyimpanan adalah:
- Pengisian tangki portable. Tangki diisi sampai tekanan 10 Psi. - Catat suhu lingkungan dan tekanan awal tangki portable
Uji pembakaran
Pada bagian ini a menggunakan kompor gas Metode percobaan : - Persiapan kompo yang terhubung. - Pengukuran mass - Setelah diukur m lubang ditengah diisolasi menggu untuk mengukur - Diukur suhu awa - Diukur volume a - Katup pada tang dinyalakan denga - Diukur suhu air
pressure gauge d - Pengukuran dihe Ada 3 jenis perlakuan pad - Perlakuan I: Uji pem
didih.
- Perlakuan II: Uji pem dilakukan perlakuan hubungan antara lam dilakukan.
- Perlakuan III: Uji pe yang dapat dicapai s mengukur kemampu
akan dilakukan uji pembakaran, uji sederhana m as sederhana yang telah mengalami sedikit modifikasi. por gas, mengintegrasikan tangki portable dengan kom assa awal air dengan menggunakan timbangan digital.
massa air, air dimasukkan kedalam panci. Termokop h tutup panci dan diposisikan tepat ditengah ketinggia ggunakan solasiban. Termokopel kedua ditempatkan ur suhu lingkungan.
wal air dan suhu lingkungan dengan menggunakan recor
e awal tangki menggunakan meteran.
ngki dibuka penuh, sementara katup kompor dibuka s gan cara disulut menggunakan korek api.
air, suhu lingkungan dan penurunan tekanan setiap dan pengukuran volume tangki setiap 4 menit menggun hentikan setelah air mencapai titik didih.
ada uji pembakaran ini:
embakaran dengan memanaskan air sebanyak satu lite embakaran dengan memanaskan air sebanyak satu liter, an penyimpanan tangki selama satu minggu. Perlak ama penyimpanan dengan dengan kualitas pembakaran pembakaran dengan memanaskan air sebanyak 5 liter i selama proses hingga gas dalam tabung tidak dapat la puan maksimal pembakaran.
Gambar 4. Skema pengukuran volume tangki
15 melalui pemasakan air
mpor. Melalui selang gas
opel dimasukkan melalui gian air. Kemudian panci an menggantung diudara
corder.
a setengah, kemudian api p 2 menit menggunakan
unakan meteran.
iter hingga mencapai titik er, dimana terlebih dahulu akuan ini untuk melihat n pada saat perebusan air er hingga derajat tertinggi lagi keluar. Hal ini untuk
16
D.4. Kajian tekno-ekonomi pemanfaatan tangki
Kajian tekno-ekonomi bertujuan untuk menganalisis tingkat kelayakan penggunaan tangki
portable sebagai media penampung biogas. Kajian dilakukan dengan cara menghitung biaya investasi pembangkit biogas tipe india 9 m3, menghitung biaya operasional dan perawatan dan biaya peralatan tambahan yang meliputi biaya investasi pompa termodifikasi dan tangki portable, serta menghitung biaya per-unit output biogas dan membandingkannya dengan biaya per-unit output yang dikeluarkan jika menggunakan tabung gas elpiji 3 kg.
Biaya investasi
Biaya investasi pembangkit biogas meliputi:
- Biaya bahan konstruksi seperti semen, pasir, bata, pipa, lembaran besi, dan lain-lain. - Ongkos pembuatan.
- Biaya tak terduga, sebesar 10%. - Biaya pembuatan pompa manual. - Biaya pembuatan tangki portable.
Biaya operasional dan perawatan
- Biaya pengecatan gas holder. Pengecatan gas holder dilakukan 2 tahun sekali, biaya ini hanya ada pada model India A.
- Biaya menguras dan mengisi kembali digester. Pengurasan digester dilakukan 2 tahun sekali. - Biaya pengantian komponen pembangkit biogas. Gas holder logam diganti tiap 10 tahun,
perlengkapan tambahan diganti tiap 5 tahun.
- Biaya perbaikan digester. Biaya ini berupa cadangan untuk perbaikan bila ada kerusakan-kerusakan kecil atau kebocoran. Besarnya biaya ini adalah 2 % dari biaya investasi untuk pembangkit biogas mobel India B, model BIP-Banpres dan model Janata, dan 1 % dari biaya investasi untuk model India A.
Biaya peralatan tambahan
Peralatan yang dimaksud adalah peralatan yang digunakan untuk mempertahankan tekanan biogas pada penampung gas dengan cara memompakan biogas yang dihasilkan dalam digester. Peralatan ini berupa pompa, regulator, katup, dan tangki portable penampung gas.
Hasil Biogas
Dalam studi ini nilai ekonomi biogas dihitung dengan cara membuat perbandingan antara biogas yang disetarakan dengan LPG.
17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Modifikasi Pompa
Pada instalasi biogas, gas yang dihasilkan pada biodigester akan ditampung di tangki penampung gas. Tekanan gas yang dihasilkan pada digester sangat rendah untuk dapat masuk ke tangki penampung gas. Meskipun gas dapat masuk ke tangki penampungan, maksimal hanya sebatas tekanan
biodigester sama dengan tekanan tangki. Oleh karena itu dibutuhkan alat berupa pompa untuk mengalirkan gas dari digester ke tangki penampung.
Ada banyak ragam pompa yang ada dipasaran. Mulai dari pompa bertenaga motor listrik, motor bakar, sampai bertenaga manusia. Pompa bertenaga motor listrik dan motor bakar memiliki kelebihan yaitu dapat memompakan fluida sampai tekanan yang sangat tinggi, namun pompa ini memiliki kekurangan yaitu pompa jenis ini relatif lebih mahal dan membutuhkan sumber listrik atau bahan bakar. Performansi berbeda justru ditunjukan oleh pompa bertenaga manusia. Pompa ini relatif lebih murah dan hanya membutuhkan energi manusia sebagai input. Akan tetapi tekanan yang dapat dihasilkan dari pompa ini tidak terlalu tinggi.
(a) (b)
Gambar 5. (a) Pompa bertenaga manusia (b) Pompa bertenaga listrik
Pompa yang akan dipakai dalam penelitian kali ini adalah pompa dengan tenaga manusia. Selain karena harganya yang relatif murah, pompa ini juga dinilai lebih dapat dipakai oleh masyarakat pengguna instalasi biogas. Terdapat dua jenis pompa bertenaga manusia yang ada dipasaran, yaitu dengan tenaga tangan maupun dengan tenaga kaki (injakan). Pompa dengan tenaga injakan digunakan karena tenaga kaki dinilai lebih besar daripada tenaga tangan.
18
A.1. Analisis modifikasi pompa
Tenaga kaki juga masih memiliki keterbatasan, diantaranya pasti mengalami kelelahan. Keterbatasan inilah yang menjadi alasan untuk memodifikasi pompa. Modifikasi dilakukan untuk mengurangi beban injakan yang harus diberikan oleh pemompa. Modifikasi dilakukan dengan beberapa asumsi yaitu dengan mengasumsikan bahwa gaya kaki yang diaplikasikan kepada pompa adalah tegak lurus terhadap bidang x. Berikut adalah perbandingan distribusi gaya pada pompa sebelum dan sesudah modifikasi.
(a) (b)
Gambar 6. (a) Diagram benda bebas pompa sebelum modifikasi (b) Pompa sebelum modifikasi
Analisis matematis:
∑ Mo = 0
( Fbeban x lbeban ) – ( Fkaki x lkaki ) = 0
Fbeban x 7,5/100 – Fkaki x (cos 60o x 21/100) = 0 Fbeban x 7,5/100 = Fkaki x (cos 60o x 21/100) 0,075 Fbeban = Fkaki x 0.105
19 (a) (b)
Gambar 7. (a) Diagram benda bebas pompa modifikasi (b) Pompa modifikasi Analisis matematis:
∑ Mo = 0
( Fbeban x lbeban ) – ( Fkaki x lkaki ) = 0
Fbeban x (cos 30o x 7,5/100) – Fkaki x (cos 30o x 21/100) = 0 Fbeban x (cos 30o x 7,5/100) = Fkaki x (cos 30o x 21/100) 0,065 Fbeban = Fkaki x 0,182
Fkaki = 0,357 Fbeban
Berdasarkan analisis diagram benda bebas dan analisis matematis sebelum dan sesudah modifikasi, dapat disimpulkan dengan modifikasi pompa maka gaya yang dibutuhkan pada pompa termodifikasi hanya setengah kali dari pompa normal. Selain hal itu tujuan utama modifikasi pompa pada bagian pengait lebih diarahkan untuk mengurangi beban yang diterima pompa ketika proses pemompaan dilakukan. Pengurangan beban kerja pada pompa membuat umur pakai pompa akan lebih panjang. Selain itu modifikasi pompa pada bagian saluran input berfungsi sebagai saluran masuk biogas dari digester.
A.2.Uji fungsional
Uji fungsional dilakukan terhadap pompa termodifikasi dan tangki portable. Pada pompa termodifikasi pengujian yang dilakukan adalah pemerikasaan saluran input udara pada pompa, gerak kerja pedal pompa, serta saluran output pada pompa. Pada saluran input dan output tidak menunjukkan terjadinya kebocoran ketika transfer biogas dilakukan. Begitu juga demikian ketika pemompaan dilakukan tidak terjadi tekanan balik dari tabung pompa bagian belakang ke luar saluran input. Dapat disimpulkan bahwa pompa berfungsi dengan baik dan sesuai dengan tujuan perancangan.
20
A.3.Uji kinerja pompa termodifikasi
Pompa yang telah selesai akan diuji kinerjanya di lokasi implementasi di kebon pedes. Uji kinerja yang dilakukan dengan cara mengempa biogas dari digester kedalam tangki portable. Parameter data yang diambil berupa pencatatan frekuensi pemompaan dan hubungannya dengan waktu pemompaan yang telah ditetapkan. Pengukuran kenaikan tekanan pemompaan ditetapkan pada 5 menit pertama kemudian setelah 4 menit dan setelah itu diukur setiap 2 menit sekali. Pemompaan biogas ke dalam tangki portable selesai setelah tekanan tangki mencapai tekanan 10 Psi.
Berikut data-data hasil pengukuran dari 4 kali uji kinerja pompa:
Tabel 6. Hubungan frekuensi pemompaan terhadap tekanan gas dalam tangki portable pada ulangan 1
Waktu (menit) Tekanan gas (Psi) Frekuensi pemompaan Kumulatif pemompaan
5 1.1 718 718 9 2 445 1163 11 3.1 253 1416 13 4.1 254 1670 15 5 246 1916 17 6.1 255 2171 19 7.1 254 2425 21 8 248 2673 23 9.2 264 2937 24 10 248 3185
Tabel 7. Hubungan frekuensi pemompaan terhadap tekanan gas dalam tangki portable pada ulangan 2
Waktu (menit) Tekanan gas (Psi) Frekuensi pemompaan Kumulatif pemompaan
5 1.1 716 716 9 2.1 450 1166 11 3 246 1412 13 4 248 1660 15 5.1 255 1915 17 6.2 263 2178 19 7.1 254 2432 21 8 248 2680 23 9.1 254 2934 25 10 246 3180
21 Tabel 8. Hubungan frekuensi pemompaan terhadap tekanan gas dalam tangki portable pada
ulangan 3
Waktu (menit) Tekanan gas (Psi) Frekuensi pemompaan Kumulatif pemompaan
5 1.1 715 715 9 2 448 1163 11 3.2 263 1426 13 4.1 254 1680 15 5 246 1926 17 6 248 2174 19 7.1 255 2429 21 8.1 256 2685 23 9.2 264 2949 25 10 248 3197
Tabel 9. Hubungan frekuensi pemompaan terhadap tekanan gas dalam tangki portable pada