PERANCANGAN ALAT PENGURAI AIR MENJADI GAS HIDROGEN
UNTUK EFISIENSI BAHAN BAKAR PADA SEPEDA MOTOR 4 TAK
(Experimen Pada Mesin Type FD 125 XSD)
Nofriansyah1, Noviyarsi2, Aidil Ikhsan31,2,3Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta E-mail : no_free2157@yahoo.co.id
Abstract
Along with the rapid pace of technological development in the transport industry thus making the need for fuel increased dramatically to make fuel reserves contained in the earth dwindling. To reduce fuel consumption and reduce adverse effects on the environment resulting from the use of gasoline in motor vehicles 4 stroke then one way is to design a tool decomposing water into hydrogen gas for fuel efficiency on a motorcycle 4 stroke. From the test results to the machine type FD 125 XSD obtained the highest fuel economy of 12.5% and the lowest was 3.97%. These savings also affected the weight that is given at the time of testing. Of the design tool decomposing water into hydrogen gas for fuel efficiency in the 4-stroke motorcycle is expected to reduce fuel consumption and reduce environmental pollution.
Key words: Design, decomposing water, hydrogen gas, efficiency, fuel
Pendahuluan 1. Latar Belakang
Seiring dengan pesatnya laju perkembangan teknologi transportasi sehingga membuat kebutuhan bahan bakar minyak meningkat drastis dan persediaan bahan bakar minyak yang terkandung dalam bumi semakin menipis. Bahan bakar minyak yang berasal dari fosil adalah sumber energi yang tidak dapat diperbaharui dan paling banyak digunakan.
Salah satu bentuk energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar pada banyak negara, terutama di negara maju adalah hidrogen. Hidrogen diproyeksikan oleh banyak negara akan menjadi bahan bakar masa depan yang lebih ramah lingkungan dan lebih efisien. Dimana suplai energi yang dihasilkan sangat bersih karena
hanya menghasilkan uap air sebagai emisi selama berlangsungnya proses.
2. Landasan Teori Efisiensi
Kata efisien menurut kamus besar bahasa Indonesia yaitu tepat atau sesuai untuk mengerjakan (menghasilkan) sesuatu (dengan tidak membuang-buang waktu, tenaga, biaya), mampu menjalankan tugas dengan tepat dan cermat, berdaya guna, bertepat guna. Sedangkan definisi dari efisien yaitu Sedangkan efisiensi adalah penggunaan sumber daya secara minimum guna pencapaian hasil yang optimum.
Alasan dilakukannya efisiensi pada penulisan ini adalah :
1. Cadangan Energi Fosil Terbatas 2. Mengurangi Kerusakan Lingkungan
3. Mengurangi Subsidi Pemerintah untuk Energi Fosil
4. Memberikan Keuntungan bagi Pengguna Energi
Premium
Premium berasal dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari penyulingan minyak bumi yang diberi zat tambahan atau aditif, yaitu Tetra Ethyl Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18). Premium adalah bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat adanya zat pewarna tambahan. Penggunaan premium pada umumnya digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil, sepeda motor, dan lain lain. Bahan bakar ini juga sering disebut motor gasoline atau petrol dengan angka oktan adalah 88, dan mempunyai titik didih 300C-2000C. Adapun rumus kimia untuk pembakaran pada bensin premium adalah sebagai berikut:
2 C8H18+ 25 O2→ 16 CO2+ 18 H2O
Pembakaran di atas diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna. Hidrogen
Hidrogen (bahasa Latin:
hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes:membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak
berbau,bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia. Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Air
Air merupakan zat yang dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk melangsungkan kehidupannya.Banyak sekali manfaat air, mulai dari kebutuhan untuk minum, memasak, mencuci, bahkan sebagai sumber pembangkit tenaga. Yang tidak kalah pentingnya, ternyata air dapat dijadikan sebagai suplemen untuk menghemat bahan bakar pada berbagai kendaraan. Terlepas dari munculnya beragam kontroversial, beberapa ilmuan telah berhasil menjalankan kendaraannya dengan menggunakan bahan bakar air.
Informasi dan sifat-sifat Nama
sistematis Air
Nama
alternative Aqua, Dihidrogen Monoksida,Hidrogen Hidroksida Rumus molekul H2O Massa Molar 18,0153 g/mol Densitas dan fase 0,998 g/cm 3(cairan pada 200C), 0,92 g/cm3(padatan) Titik lebur 00C (273,15 K) (320F) Titik didih 100 °C (373.15 K) (212 °F) Kalor jenis 4184 J/(kg.K) (cairan pada 200C)
Elektrolisis
Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energy kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektrode dan larutan elektrolit.
Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas hidrogen adalah tabung elektroliser, elektroda (katoda dan anoda), dan larutan elektrolit.
Arus Listrik
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dari suatu titik yang berpotensial tinggi ke titik yang berpotensial rendah dalam waktu satu detik. Peristiwa mengalirnya arus listrik disebabkan karena adanya elektron yang bergerak. Arus litrik juga dapat diartikan sebagai besarnya tegangan dibagi besarnya resistansi
Proses Kerja Sepeda Motor 4 Tak
Sepeda motor 4-tak adalah sepeda motor yang bermesin empat langkah. Disebut empat langkah karena satu siklus kerjanya dilakukan dalam empat langkah, yaitu langkah isap, langkah kompresi, langkah kerja, dan langkah buang. Jadi, dalam satu kali proses kerja terjadi empat langkah gerakan piston dalam dua kali putaran poros engkol.
Desain (Perancangan) - Desain industri
Perhitungan Desainer Amerika (IDSA) mendefinisikan desain industry sebagai jasa professional dalam menciptakan dan mengembangkan konsep dan spesifikasi guna mengotimalkan fungsi-fungsi, nilai dan penampilan produk serta system untuk mencapai keuntungan yang mutual antara pemakai dan produsen. Menurut Dreyfuss (1996), para desainer-desainer industri dapat membantu tim untuk mencapainya ketika mengembangkan produk-produk baru.
- Menurut Nigel Cross (1989), perancangan suatu produk mempunyai bagian yang luas dan dapat menutupi semua aspek dari proses perancangan, mulai dari menjelaskan masalah sampai perancangan detail
3. Tujuan Penelitian
Merancang dan membuat alat untuk mengurai air menjadi gas hydrogen sebagai campuran bahan bakar
premium sehingga pemakaian premium menjadi lebih efisien.
Menghitung efisiensi pemakaian bahan bakar premium sebelum dan sesudah menggunakan alat yang dibuat.
4. Perumusan Masalah
Pemanfaatan gas hydrogen merupakan suatu upaya untuk menghemat bahan bakar premium serta mengurangi polusi udara akibat dari hasil pembakaran premium yang menghasilkan karbondioksida (CO2). Penghematan bahan bakar atau konservasi bahan bakar adalah tindakan mengurangi jumlah penggunaan bahan bakar . Penghematan energi dapat dicapai dengan
penggunaan bahan bakar
secara efisien dimana manfaat yang sama diperoleh dengan menggunakan bahan bakar lebih sedikit, ataupun dengan mengurangi konsumsi dan kegiatan yang menggunakan bahan bakar .
Dengan mengurangi emisi,
penghematan bahan bakar merupakan bagian penting dari mencegah atau mengurangi perubahan iklim. Penghematan bahan bakar juga memudahkan digantinya
sumber-sumber tak dapat
diperbaharui dengan sumber-sumber yang dapat diperbaharui. Penghematan bahan bakar sering merupakan cara paling ekonomis dalam menghadapi kekurangan pasokan bahan bakar, dan merupakan cara
yang lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan meningkatkan produksi bahan bakar. Proses Perancangan
Metodologi Perancangan
Adapun tahap-tahap kegiatan yg dilalui adalah:
Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan merupakan tahap awal dari suatu metodologi penelitian, dilakukan untuk mengetahui dan melihat secara jelas permasalahan yang ada, sehingga dapat merumuskan kerangka dan ruang lingkup penelitian sebagai dasar dalam menyelesaikan masalah. Penelitian pendahuluan meliputi tentang pengamatan
terhadap banyaknya antrian yang terjadi di SPBU pada saat keterlambatn pasokan bahan bakar oleh PT.PERTAMINA ke salah satu SPBU yang berada di Kota Padang pada saat terjadinya aksi demonstrasi yang dilakukan oleh karyawan PT.PERTAMINA pada bulan November 2012 yang lalu. Penelitian pendahuluan ini dilakukan dengan cara pengamatan langsung atau dengan menggali informasi-informasi melalui media informasi teknologi (internet) dan sebagainya.
Studi Literatur
Salah satu hal yang perlu dilakukan dalam persiapan penelitian adalah mendaya gunakan sumber informasi yang tersedia. Studi literatur dilakukan untuk memperoleh dasar bagi usaha pemecahan masalah yang dihadapi. Melalui tahap ini diperoleh konsep-konsep, acuan-acuan atau pedoman yang berhubungan dengan permasalahan yang akan dibahas. Dasar teori tersebut selanjutnya digunakan sebagai pedoman pengolahan data dan penganalisaan, sehingga proses penelitian dan pemecahan masalah dijalankan dengan berdasarkan kepada suatu logika tertentu.
Studi literatur dilakukan dengan pengumpulan referensi-referensi mengenai Elektrolisis, reaksi-reaksi kimia pemisahan Oksigen dan Hidrogen yang terjadi pada pada air tawar, cara-cara pembuatan prototipe alat elektrolisis.
Identifikasi Masalah
Tahap identifikasi masalah merupakan tahapan untuk mengetahui permasalahan yang terjadi. Penelitian ini dititik beratkan pada efisiensi konsumsi bahan bakar bensin pada sepeda motor. Sepeda motor adalah salah satu alat transportasi yang banyak menyumbang polusi dikarenakan jumlahnya sangat banyak dibandingkan dengan alat tranportasi lainnya. Perumusan Masalah
Pada tahap ini berisikan tentang penjelasan permasalahan yang lebih yang detail mengenai pemanfaatan gas hydrogen untuk efisiensi bahan bakar bensin pada sepeda motor yang. Pemakaian bahan bakar bensin dapat menimbulkan dampak negatif yang harus diperbaiki.
Penetapan Tujuan
Setelah mengetahui masalah yang terjdi sebenarnya dan mempunyai dampak negatif terhadap penggunaannya, maka perlu dilakukan pembahasan. Agar pembahasan yang dilakukan nantinya sesuai dengan yang diharapkan, maka perlu dilakukan eksperimen.
Pengkajian Sistem
Tahapan pengkajian system merupakan gambaran dari kondisi sebenarnya. Objek penelitian adalah efisiensi konsumsi bahan bakar sepeda motor dan
Bongkar
Pasang Alat Pengurai Air BicarbonateSodium
Elektrolisa
Motor Hidup Arus AC Dioda Arus DC
Oksigen Hidrogen Sirkulasi Tidak Meledak Mesin Mati Ergonomis, Aman& Ekonomis eksperimen alat pengurai air menjadi
hidrogen.
Proses Perancangan
Adapun tahap-tahap proses perancangan alat pengurai air menjadi hydrogen dapat digambarkan sebagai berikut :
1. Klasifikasi tujuan perancangan
2. Analisa fungsi
Berdasarkan klasifikasi tujuan dari perancangan alat pengurai air manjadi hydrogen ini yaitu mengurai molekul air menjadi hydrogen sehingga dapat menghemat pemakaian bahan bakar bensin,
seperti yang digambarkan dengan model kotak hitam dibawah ini :
3. Setting kebutuhan
Setting kebutuhan rancangan dapat dilihat dalam table berikut:
No KebutuhanRancangan Kebutuhan Keinginan
1 Ergonomis - Alat mudah dibongkar - Alat mudah dipasang √ √ 2 Aman - Bagi pengguna - Bagi kendaraan √√ 3 Ekonomis - Material - Biaya produksi √ √ 4 Estetika - Bentuk yang menarik - Serasi dengan sepeda motor √ √
5 Gas hydrogen yang
dihasilkan banyak √
6 Tabung pengurai air
tidak cepat panas √
7 Ukuran tabung pengurai - Panjang - Diameter √√ 8 Perawatan alat - Mudah dibersihkan - Biaya perawatan kecil √ √
4. Penetapan karakteristik rancangan
Penetapan karakteristik rancangan alat pengurai air menjadi hydrogen ditentukan berdasarkan keinginan dari pemakai alat itu sendiri dan diaplikasikan terhadap teknologi dan desain yang digunakan untuk merancang
agar dapat memenuhi keinginan dari konsumen.
5. Pengembangan alternatif
Pada tahap ini dilakukan pengembangan alternatif rancangan yang cakupannya diperluas. Berdasarkan alternatife setiap fungsi diatas dapat dilihat kombinasi alternatif desain alat pengurai air dalam daigram morfologi berikut :
6. Pemilihan Alternatif
Persentase yang telah didapat tersebut akan digunakan selanjutnya untuk pembobotan pohon rancangan yang akan dibahas berikut ini :
Persiapan Alat Dan Bahan
Hasil dan Pembahasan
Data Hasil Uji Sebelum Menggunakan Alat Pengurai Air
Putaran Mesin (RPM) vs Konsumsi BBM
Kecepatan Laju Sepeda Motor (km/jam) vs Jarak Yang Ditempuh (m)
Data Hasil Uji Dengan Menggunakan Alat Pengurai Air
Putaran Mesin (RPM) vs Konsumsi BBM
Kecepatan Laju Sepeda Motor (km/jam) vs Jarak Yang Ditempuh (m)
Perbandingan Hasil Uji
Persentase Penghematan Bahan Bakar Berdasarkan Putaran Mesin (RPM) vs Konsumsi BBM
Persentase Penghematan Bahan Bakar Berdasarkan Kecepatan Laju Sepeda Motor (km/jam) vs Jarak Yang Ditempuh (m)
Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan pada tugas akhir ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Material untuk membuat tabung pengurai air harus terbuat dari Stainless Steel,
karena sifat Stainless Steel jika diberi arus listrik tidak terjadi medan magnet. 2. Campuran cairan elektrolit untuk
mempercepat proses elekrolisa adalah harus ditambahSodium Bicarbonate. 3. Arus listrik yang digunakan dalam proses
penguraian air menjadi hydrogen berasal dari Spull sepeda motor yang disearah kan dengan menggunakan Dioda Bridge
sehingga tidak menyebabkan sengatan listrik jika tersentuh pengguna dan dari gangguan lain.
4. Dari hasil uji coba dapat dibuktikan bahwa air bisa menjadi bahan untuk menghemat pemakaian bensin pada sepeda motor dan membuat tenaga sepeda motor lebih responsif
5. Efisiensi bahan bakar bensin pada sepeda motor mesin type FD 125 XSD dengan menggunakan alat pengurai air berdasarkan pengujian yang tertinggi adalah 12,5 % dan yang terendah adalah 3,97 %
Saran
Ada beberapa hal yang dapat dijadikan saran dalam perancangan alat pengurai air menjadi hydrogen ini, yaitu :
1. Diharapkan pada masa yang akan datang rancangan dari alat pengurai air menjadi hydrogen ini dapat dibuat lebih menarik dan lebih banyak menghasilkan gas hydrogen agar ketergantungan pemakaian bahan bakar bensin dapat berkurang dan
tidak mustahil air bisa dijadikan sebagai bahan bakar alternatif untuk dimasa yang akan datang.
2. Semoga apa yang ditulis dalam tugas akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut sehingga bisa mengurangi pemanasan global dan emisi gas buang. Bayangkan yang terjadi terhadap lingkungan dan kesehatan masyarakat jika setiap kendaraan bermotor menggunakan alat pengurai air menjadi hydrogen.
3. Dalam perancangan alat pengurai air menjadi hydrogen ini tidak lepas dari kekurangan, oleh karena itu diprelukan kritik dan saran untuk lebih sempurnanya perancangan alat pengurai air menjadi hydrogen ini.
Ucapan Terima Kasih
1. Ibu Noviyarsi ST, M.Eng selaku dosen Pembimbing I sekaligus Pembimbing Akademik Penulis sertaa kordinator Tugas Akhir yang telah meluangkan waktu serta memberikan bimbingan dan arahan dengan penuh kesabaran selama awal masa pendidikan hingga pembuatan Tugas Akhir ini. Semoga Ibu dan Keluarga selalu dipenuhi cinta dan kasih sayang Allah SWT.
2. Bapak Aidil Ikhsan, ST, MT selaku dosen Pembimbing II Tugas Akhir yang telah meluangkan waktu serta memberikan bimbingan dan masukan-masukan yang sangat berharga.
Daftar Pustaka
Air, (http://id.wikipedia.org/wiki/Air, dikutip 10 Oktober 2012 jam 12.00 WIB). Alberty, R.A. dan Daniels, F. (1980).
Physical Chemistry. Terjemahan Surdia, N.M. Jakarta: Erlangga. Alois Koller, 1986, Rangkaian Arus Listrik,
PT. Intermasa, Jakarta.
Arismunandar, W. 1994. Motor Bakar Torak. Jakarta: Pradya Paramita. Herring S., 2004, High Temperature
Electrolysis, Idaho National Engineering and Environmental Laboratory, Gaithersburg.
Hidrogen, (www.wikipedia.com dikutip pada 10 Oktober 2012 jam 10.41 WIB). Meyer, Stanley A. 1990. Method For The
Production of a Fuel Gas. United States Patent, Patent Number 4936961.
Sudirman, Urip. 2009. Hemat BBM dengan Air. cetakan kedua. Jakarta.
