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 Ikhsan3 1,2,3 Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta E-mail :
[email protected] 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 4stroke motorcycle is expected to reduce fuel consumption and reduce environmental pollution. Key words : Design, decomposing water, hydrogen gas, efficiency, fuel Pendahuluan
hanya menghasilkan uap air sebagai emisi
1. Latar Belakang
selama berlangsungnya proses.
Seiring
dengan
perkembangan
pesatnya
teknologi
laju
transportasi
2. Landasan Teori Efisiensi
sehingga membuat kebutuhan bahan bakar
Kata efisien menurut kamus
minyak meningkat drastis dan persediaan
bahasa
bahan bakar minyak yang terkandung dalam
untuk mengerjakan (menghasilkan) sesuatu
bumi semakin menipis. Bahan bakar minyak
(dengan
yang berasal dari fosil adalah sumber energi
tenaga, biaya), mampu menjalankan tugas
yang tidak dapat diperbaharui dan paling
dengan tepat dan cermat, berdaya guna,
banyak digunakan.
bertepat guna. Sedangkan definisi dari efisien
Salah satu bentuk energi terbarukan
Indonesia yaitu tepat tidak
membuang-buang
sumber
pada banyak negara, terutama di negara maju
pencapaian hasil yang optimum.
daya
secara
bakar
1. Cadangan Energi Fosil Terbatas
yang
lebih
ramah
lingkungan dan lebih efisien. Dimana suplai energi yang dihasilkan sangat bersih karena
guna
Alasan dilakukannya efisiensi pada penulisan ini adalah :
depan
waktu,
minimum
oleh banyak negara akan menjadi bahan masa
sesuai
yaitu Sedangkan efisiensi adalah penggunaan
yang dewasa ini menjadi perhatian besar adalah hidrogen. Hidrogen diproyeksikan
atau
besar
2. Mengurangi Kerusakan Lingkungan Hidup
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).
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
Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl
Air merupakan zat yang dibutuhkan
Benzena (C8H18). Premium adalah bahan
oleh makhluk hidup untuk melangsungkan
bakar jenis disilat berwarna kuning akibat
kehidupannya.Banyak sekali manfaat air,
adanya zat pewarna tambahan. Penggunaan
mulai
premium pada umumnya digunakan untuk
memasak, mencuci, bahkan sebagai sumber
bahan bakar kendaraan bermotor bermesin
pembangkit
bensin, seperti mobil, sepeda motor, dan lain
pentingnya, ternyata air dapat dijadikan
lain.
Bahan bakar ini juga sering disebut
sebagai suplemen untuk menghemat bahan
motor gasoline atau petrol dengan angka
bakar pada berbagai kendaraan. Terlepas dari
oktan adalah 88, dan mempunyai titik didih
munculnya beragam kontroversial, beberapa
300C-2000C. Adapun rumus kimia untuk
ilmuan
pembakaran pada bensin premium adalah
kendaraannya dengan menggunakan bahan
sebagai berikut:
bakar air.
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
Nama sistematis Nama alternative Rumus molekul Massa Molar Densitas dan fase Titik lebur Titik didih Kalor jenis
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
dari
kebutuhan tenaga.
telah
untuk
Yang
berhasil
minum,
tidak
kalah
menjalankan
Informasi dan sifat-sifat Air Aqua, Dihidrogen Monoksida, Hidrogen Hidroksida H2O 18,0153 g/mol 0,998 g/cm3 (cairan pada 200C), 0,92 g/cm3 (padatan) 00C (273,15 K) (320F) 100 °C (373.15 K) (212 °F)
4184 J/(kg.K) (cairan pada 200C)
standar, hidrogen tidak berwarna, tidak 2
Sepeda motor 4-tak adalah sepeda
Elektrolisis Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi
listrik
menjadi
motor yang bermesin empat langkah. Disebut empat langkah karena satu siklus kerjanya
energy kimia. Komponen yang terpenting
dilakukan
dari
langkah isap, langkah kompresi, langkah
proses
elektrolisis
ini
adalah
elektrode dan larutan elektrolit.
proses elektrolisis untuk menghasilkan gas adalah
tabung
elektroliser,
elektroda (katoda dan anoda), dan larutan elektrolit.
yaitu
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
Arus listrik adalah banyaknya muatan
mengembangkan konsep dan spesifikasi
listrik yang mengalir dari suatu titik yang
guna mengotimalkan fungsi-fungsi, nilai
berpotensial tinggi ke titik yang berpotensial
dan penampilan produk serta system
rendah dalam waktu satu detik. Peristiwa
untuk mencapai keuntungan yang mutual
mengalirnya arus listrik disebabkan karena
antara pemakai dan produsen. Menurut
adanya elektron yang bergerak. Arus litrik dapat
langkah,
kali proses kerja terjadi empat langkah
Arus Listrik
juga
empat
kerja, dan langkah buang. Jadi, dalam satu
Komponen penting yang menunjang hidrogen
dalam
diartikan
sebagai
Dreyfuss (1996), para desainer-desainer
besarnya
industri dapat membantu tim untuk
tegangan dibagi besarnya resistansi
mencapainya
Proses Kerja Sepeda Motor 4 Tak
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 3
premium sehingga pemakaian premium
yang lebih ramah lingkungan dibandingkan
menjadi lebih efisien.
dengan meningkatkan produksi bahan bakar.
Menghitung efisiensi pemakaian bahan
Proses Perancangan
bakar premium sebelum dan sesudah menggunakan alat yang dibuat.
Metodologi Perancangan Adapun
tahap-tahap
kegiatan
yg
dilalui adalah:
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 diperbaharui dengan
dapat sumber-sumber
yang dapat diperbaharui. Penghematan bahan bakar
sering
merupakan
cara
paling
ekonomis dalam menghadapi kekurangan pasokan bahan bakar, dan merupakan cara
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 4
terhadap banyaknya antrian yang terjadi di
Identifikasi Masalah
SPBU pada saat keterlambatn pasokan bahan
Tahap
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.
merupakan
identifikasi tahapan
masalah
untuk
mengetahui
permasalahan yang terjadi. Penelitian ini dititik beratkan pada efisiensi konsumsi bahan bakar bensin pada sepeda motor. Sepeda
motor
transportasi
adalah
yang
salah
banyak
satu
alat
menyumbang
polusi dikarenakan jumlahnya sangat banyak dibandingkan dengan alat tranportasi lainnya. Perumusan Masalah
Studi Literatur
Pada tahap ini berisikan tentang
Salah satu hal yang perlu dilakukan
penjelasan permasalahan yang lebih yang
dalam persiapan penelitian adalah mendaya
detail mengenai pemanfaatan gas hydrogen
gunakan sumber informasi yang tersedia.
untuk efisiensi bahan bakar bensin pada
Studi literatur dilakukan untuk memperoleh
sepeda motor yang. Pemakaian bahan bakar
dasar bagi usaha pemecahan masalah yang
bensin dapat menimbulkan dampak negatif
dihadapi. Melalui tahap ini diperoleh konsep-
yang harus diperbaiki.
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
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
Oksigen dan Hidrogen yang terjadi pada
merupakan
pada
sebenarnya. Objek penelitian adalah efisiensi
air
tawar,
cara-cara
prototipe alat elektrolisis.
pembuatan
gambaran
dari
system kondisi
konsumsi bahan bakar sepeda motor
dan 5
eksperimen
alat
pengurai
air
menjadi
hidrogen.
seperti yang digambarkan dengan model kotak hitam dibawah ini :
Proses Perancangan
Sodium Bicarbonate
Air
Adapun tahap-tahap proses perancangan alat pengurai air menjadi hydrogen dapat digambarkan sebagai berikut :
Oksigen
Bongkar AlatPengurai
Pasang
Sirkulasi
Elektrolisa
MesinMati
Ergonomis, Aman& Ekonomis
Hidrogen TidakMeledak
MotorHidup
1. Klasifikasi tujuan perancangan
ArusAC
Dioda
ArusDC
3. Setting kebutuhan Setting
kebutuhan
rancangan
dapat
dilihat dalam table berikut: No 1
2 3
4
5 6 7
8
2. Analisa fungsi Berdasarkan perancangan
alat
klasifikasi pengurai
tujuan air
dari
manjadi
hydrogen ini yaitu mengurai molekul air menjadi
hydrogen
sehingga
dapat
menghemat pemakaian bahan bakar bensin,
Kebutuhan Rancangan Ergonomis - Alat mudah dibongkar - Alat mudah dipasang Aman - Bagi pengguna - Bagi kendaraan Ekonomis - Material - Biaya produksi Estetika - Bentuk yang menarik - Serasi dengan sepeda motor Gas hydrogen yang dihasilkan banyak Tabung pengurai air tidak cepat panas Ukuran tabung pengurai - Panjang - Diameter Perawatan alat - Mudah dibersihkan - Biaya perawatan kecil
Kebutuhan
Keinginan √ √
√ √ √
√
√ √ √ √
√ √ √ √
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 6
agar
dapat
memenuhi
keinginan
dari
konsumen.
Pembuatan Desain Alat 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 : 7
Persiapan Alat Dan Bahan
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 Berdasarkan
Penghematan Putaran
Bahan
Mesin
Bakar
(RPM)
vs
Konsumsi BBM
Hasil dan Pembahasan Data Hasil Uji Sebelum Menggunakan Alat Pengurai Air Putaran Mesin (RPM) vs Konsumsi BBM
Persentase
Penghematan
Bahan
Bakar
Berdasarkan Kecepatan Laju Sepeda Motor (km/jam) vs Jarak Yang Ditempuh (m)
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, 8
karena sifat Stainless Steel jika diberi
tidak mustahil air bisa dijadikan sebagai
arus listrik tidak terjadi medan magnet.
bahan bakar alternatif untuk dimasa yang
2. Campuran
cairan
elektrolit
untuk
mempercepat proses elekrolisa adalah
akan datang. 2. Semoga apa yang ditulis dalam tugas
harus ditambah Sodium Bicarbonate.
akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut
3. Arus listrik yang digunakan dalam proses
sehingga bisa mengurangi pemanasan
penguraian air menjadi hydrogen berasal
global dan emisi gas buang. Bayangkan
dari Spull sepeda motor yang disearah
yang terjadi terhadap lingkungan dan
kan dengan menggunakan Dioda Bridge
kesehatan
sehingga tidak menyebabkan sengatan
kendaraan bermotor menggunakan alat
listrik jika tersentuh pengguna dan dari
pengurai air menjadi hydrogen.
gangguan lain.
masyarakat
jika
setiap
3. Dalam perancangan alat pengurai air
4. Dari hasil uji coba dapat dibuktikan
menjadi hydrogen ini tidak lepas dari
bahwa air bisa menjadi bahan untuk
kekurangan, oleh karena itu diprelukan
menghemat
pada
kritik dan saran untuk lebih sempurnanya
sepeda motor dan membuat tenaga
perancangan alat pengurai air menjadi
sepeda motor lebih responsif
hydrogen ini.
pemakaian
bensin
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
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
Ada beberapa hal yang dapat dijadikan
masa pendidikan hingga pembuatan Tugas
saran dalam perancangan alat pengurai air
Akhir ini. Semoga Ibu dan Keluarga selalu
menjadi hydrogen ini, yaitu :
dipenuhi cinta dan kasih sayang Allah
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
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. 9
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.,
High
2004,
Electrolysis, Engineering
Temperature
Idaho and
National
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.
10
