Pengertian Gas Analyzer Digital [PDF]

Citation preview

A. Pengertian Gas Analyzer Digital Secara defenisi, gas adalah salah satu dari empat unsur dasar. Dimana gas tidak tampak oleh mata manusia karena adanya pemisah partikel gas yang sangat besar. Karena itu dibuatlah alat ukurnya berupa Gas Analyzer Gas Analyzer adalah instument yang digunakan untuk mengukur proporsi dan komposisi dari gabungan gas. Gas yang bisa dukur melalui Gas Analyzer adalah gas karboh dioksida (CO2), oksigen (O2), karboh monoksida (CO). Gas Analyzer berupa alat yang sudah dilengkapi dengan sistem print dan dapat juga memunculkan tampilannya ke laptop. Gas analyzer adalah instrumen yang mampu menganalisis spesies gas kimia yang ada dalam sampel. Tidak hanya itu mengidentifikasi spesies tetapi juga memiliki kemampuan untuk memberikan nilai pengukuran kuantitas yang ditampilkannya bentuk numerik atau menunjukkannya secara grafis. Pada perangkat gas analyzer terdapat beberapa komponen penting, salah satunya adalah sensor. Sensor merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk mendeteksi dan mengukur kadar gas tertentu sesuai dengan jenis sensornya. B. Fungsi Gas Analyzer 1. Untuk mengetahui efektivitas proses pembakaran bahan bakar pada mesin dengan cara menganalisis kandungan karbon



monoksida (CO) dan



hidrokarbon (HC) yang terkandung dalam gas buang 2. Untuk membantu saat melakukan penyetelan campuran udara dan bahan bakar dengan tepat 3. Untuk memperoleh kepastian mengenai kinerja mesin kendaraan yang digunakan apakah dalam kondiasi prima dan dapat diandalkan. Selain itu, uji emisi bisa mengirit bahan bakar, namun tenaga tepat optimal serta bisa menciptakan lingkungan sehat dengan udara yang bersih 4.



Untuk mengetahui adanya kerusakan pada bagian-bagian mesin kendaraan, dengan cara melihat tingginya kandungan hidrokarbon (HC).



5. Untuk mengukur kadar emisi gas buang kendaraan yang selanjutnya digunakan sebagai informasi apakah kendaraan tersebut masih ramah lingkungan atau perlu dilakukan perbaikan pada sistem tertentu.



6. Pabrik semen memakai gas analyzer guna mengoptimalkan proses dan safety proses. C. Bagian-bagian Alat Gas Analyzer Type Qrotech QRO-401: Secara umum pada gas analyzer terdapat beberapa tombol yang digunakan di sisi depan atau bagian display, di bagian atas terdapat printernya, dan dibagian belakang tedapat filter. Seperti pada Gambar 1 Berikut penjelasannya.



Gambar 1. Bagian-bagian Gas Analyzer 1. Tombol power : terdiri dari tombol ON (untuk menghidupkan alat) dan OFF (untuk mematikan alat) 2. Selang probe : sebagai penghubung antara gas analyzer dengan kenalpot kendaraan yang akan diuji gas buangannya 3. Probe : bagian dari selang probe yang dimasukkan ke dalam kenalpot kendaraan yang diuji 4. Cek intel : sebagai tempat menyambungkan gas analyzer ke selang probe 5. Socket daya : sebagai daya dari alat yang dihubungkan ke PLN 6. Main filter, dust filter, dan zero filter: Berfungsi untuk menyaring kotoran yang terdapat pada emisi gas buang agar tidak mempengaruhi kinerja sensor dan saluran gas tidak tersumbat kotoran 7. Print out : sebagai tempat cetakan dari hasil pengukuran yang dilakukan 1. Display digital, menampilkan hasil pengukuran yang terdiri dari 6 segment digital, yaitu: 



CO (%) : menampilkan hasil kadar dari karbon monoksida







HC (ppm) : menampilkan hasil dari hidrokarbon







CO2 : menampilkan kadar presentase dari gas karbon dioksida







AFR (air flue ratio) : menampilkan campuran bahan bakar yang tekandung dalam kendaraan



8. Tombol select 9. Tombol Zero (dengan tombol panah ke atas) : tombol ini digunakan untuk menetralkan atau mengendalikan alat (pengkalibrasian alat) serta untuk menggeser angka pada display 10. Tombol Purge : tombol ini digunakan untuk memasukkan angka pada display 11. Tombol ENT/MEAS : tombol ini digunakan untuk mengukur gas emisi buang ketika sudah hidup 12. Tombol ESC/ Stand By : tombol ini digunakan untuk menolkan kembali angka yang terdapat pada display setelah digunakan. D. Prinsip Kerja Prinsip kerja gas analyzer ialah mengambil gas sample dari probe lalu bakal masuk ke masing-masing sample cell. Lalu, gas sample akan dikomparasikan dengan gas standar melewati pemancaran sistem. Setelah itu, bakal menghasilkan perbedaan panjang gelombang dan di konversi menjadi sinyal analog oleh receiver. Seperti pada gambar 2 berikut ini.



Gambar 2. Blok diagram gas analyzer Untuk Kalibrasi gas analyzer dilakukan dengan menginjeksikan gas standar (zero dan span gas) yang sudah diketahui nilainya, dengan itu kita akan mengetahui apakah ada penyimpangan dalam pengukuran. Jika ada penyimpangan (error) maka gas analyzer kembali di adjust melalui panel control. Untuk hasil pengukuran gas emisi udara (analyzer) pada mesin kendaraan yakni CO2, O2, CO, dan HC adalah. 1. Carbon monoksida (CO)



Hasil dari pengukuran memiliki ideal masing-masing. Seperti, guna CO untuk mengindikasi efisiensi pembakaran silinder. Pembakaran pada kendaraan roda empat yang efisien ialah sekitar 0,2% sampai 1,5% dengan nilai idealnya 0,5%. Sedangkan guna roda empat yang memakai karburator selama 1% sampai 3,5% dengan nilai ideal 1-2%. 2. Karbon Dioksida (CO2) Nilai CO2 ini seringkali mengacu pada hasil pembakaran yang terdapat di dalam mesin kendaraan. Nilai ideal guna mesin 12%, sebab semakin besar nilainya maka pembakaran bakal semakin baik. Artinya, energi yang dipakai makin banyak. Jika kendaraan mengindikasi nilai kurang dari 12% bisa jadi besar hal yang harus diperbaiki. 3. Hidro Karbon (HC) Hidro karbon bakal mendeteksi banyak bensin yang terbuang pada gas pengasingan kenalpot. Nilai ideal hidro karbon tidak boleh melebihi 300 ppm. Karena semakin besar nilainya maka akan semakin boros mesin dalam memakai bahan bakar. 4. Oksigen (O2) Jika suatu kendaraan mempunyai gas oksigen terlalu sedikit maka hal itu mengindikasikan proses pembakaran yang tidak tepat didalam mesin kendaraan. Nilai ideal penggunaan oksigen tidak boleh lebih dari 2%. Jika lebih dari 2% maka akan terjadi kebocoran pada sistem pengasingan mesin. E. Cara Menggunakan Gas Analyzer Kelayakan kendaraan untuk dapat digunakan berkendara di jalan raya salah satunya harus lolos dari Uji Emisi Gas Buang, suapaya tidak terjadi pencemaran udara, kerusakan pada lapisan ozon. Untuk pencegahan itu, kita bisa mengurangi emisi gas buang dari kendaraan menggunakan gas analyzer. Berikut adalah cara menggunakan gas analyzer: 1. Masukkan slang probe ke bagian INLET 2. Pasang kabel daya dan hubungkan ke PLN, setelah itu tekan tombol ON pada tombol power. 3. Kemudian alat akan menimbulkan bunyi, dan tunggu sampai bagian AFR menampilkan TEST pada display. Ke-6 display segmen akan menunjukkan



angka yang berubah-ubah, tunggu sampai angka di display AFR menunjukkan angka 0. 4. Sambil mununggu AFR menjadi nol (0), hidupkan kendaraan dan gas sampai kecepatannya menjadi 2000 rpm selama 1-2 menit. 5. Saat AFR menunjukkan angka nol (0) berarti alat sudah siap digunakan. 6. Sambungkan slang probe ke probe, lalu masukkan probe ke dalam kenalpot kendaraan yang diuji. 7. Tekan ENT/MEAS. 8. Tunggu angka pada display stabil. 9. Setelah stabil tekan tombol HOLD PRINT sebanyak dua kali. Masukkan nomor polisi kendaraan yang akan diuji sebagai identitas dari kendaraan yang diuji pada display O2 yang berkedip 10. Untuk mencetak hasil pengukuran tekan tombol HOLD PRINT sebanyak satu kali. 11. Untuk mengkalibrasi alat tekan tombol ESC/Stand By. F. Perawatan Gas Analyzer Sebuah alat apabila tidak digunakan akan mengalami kerusakan, karena ada beberapa komponen jika tidak digunakan dalam jangka waktu yang panjang akan mengalami kerusakan. Jadi dibutuhkan perawatan-perawatan alat supaya tahan lama, hasil pengukuran tetap akurat. Untuk itu dilakukanlah perawatan-perawatan yang maksimal, seperti berikut ini: 1. Tempatkan alat pada posisi yang rata dan dengan suhu udara yang ideal serta sirkulasi udara yang baik 2. Lakukan proses pengukuran sesuai dengan procedure yang benar 3. Lakukan kalibrasi setiap 6 sampai 12 bulan sekali, atau tergantung pemakaian 4. Lakukan pemerikasaan bagan secara berkala 5. Jangan mencabut paksa kabel listrik dari stop kontak saat Gas Analyzer sedang melakukan pengukuran 6. Matikan alat dan lepaskan kabel dari jaringan PLN setelah tidak terdengar lagi bunyi setelah ditekan tombol OFF. 7. Inspeksi sistem setiap hari untuk meyakinkan bahwa sistem berjalan dengan normal 8.  Setelah sistem beroperasi normal check system display dan alarm setiap hari



9. Check kondensor dan pompa setiap minggu 10. Check dan membersihkan filter probe setiap minggu. Namun apabila gas analyzer tidak bisa digunakan walaupun sudah dilakukan perawatan dengan baik, lakukan perbaikan ke tempat servise. Misalnya harus dilakukan penggantian sensor oksigen secara berkala dan juga kalibrasi alat. Supaya alat bisa digunakan kembali apabila mengalami kerusakan komponen.



PENGERTIAN EMISI GAS BUANG Emisi gas buang merupakan polutan yang mengotori udara yang dihasilkan oleh gas buang kendaraan. Gas buang kendaraan yang dimaksud adalah gas sisa proses pembakaran yang dibuang ke udara bebas melalui saluran buang kendaraan. Terdapat emisi pokok yang dihasilkan kendaraan. Beberapa zat yang tercantum pada emisi gas buang sebagai berikut a.Hidro Karbon (HC) Senyawa hidro karbon (HC) terjadi karena bahan bakar belum terbakar, tetapi sudah terbuang bersama gas buang akibat pembakaran kurang sempurna dan penguapan bahan bakar. Senyawa hidro karbon (HC) dibedakan menjadi dua yaitu bahan bakar yang tidak terbakar sehingga keluar menjadi gas mentah serta bahan bakar yang terpecah karena reaksi panas berubah menjadi gugusan HC lain yang keluar bersama gas buang. Senyawa HC akan berdampak terasa pedih di mata, mengakibatkan tenggorokan sakit, penyakit paru-paru dan kanker (Siswantoro, Lagiyono, & Siswiyanti). b.Karbon Monoksida (CO) Karbon monoksida (CO) tercipta dari bahan bakar yang terbakar sebagian akibat pembakaran yang tidak sempurna ataupun karena campuran bahan bakar dan udara yang terlalu kaya (kurangnya udara). CO yang dikeluarkan dari sisa hasil pembakaran banyak dipengaruhi oleh perbandingan campuran bahan bakar dan udara yang dihisap oleh mesin. Untuk mengurangi CO perbandingan campuran ini harus dibuat kurus, tetapi cara ini mempunyai efek samping yang lain yaitu NOx akan lebih mudah timbul dan tenaga yang dihasilkan mesin akan berkurang. CO sangat berbahaya karena tidak berwarna maupun berbau dan dapat mengakibatkan pusing dan mual (Siswantoro et al.). c.Nitrogen Oksida (NOx) Nitrogen Oksida (NOx) merupakan emisi gas buang yang dihasilkan akibat suhu kerja yang tinggi. Udara yang digunakan untuk pembakaran sebenarnya mengandung unsur nitrogen 80%. Senyawa HC, CO, dan NOx merupakan gas beracun yang terdapat dalam gas bekas kendaraan, sedangkan gas bekas kendaraan sendiri umumnya terdiri dari gas yang tidak



beracun seperti N2 (Nitrogen), CO2 (gas karbon), dan H2O (uap air). Komposisi dari gas buang kendaraan bermotor dengan bahan bakar bensin adalah 72% N2, 18,1% CO2, 8,2% H2O, 1,2% Gas Argon (gas mulia), 1,1% O2, dan 1,1% gas beracun yang terdiri dari 0,13% NOx, 0,09% HC, dan 0,9% CO. Gas buang yang beracun merupakan sebagian kecil dari volume gas bekas kendaraan bermotor yang menyebabkan polusi udara (Siswantoro etal.). d.Oksigen (O2) Pembakaran yang tidak sempurna dalam mesin menyisakan oksigen ke udara. Oksigen yang tersisa ini semakin kecil bila mana pembakaran terjadi makin sempurna (Syahrani, 2006). Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik dengan konsentrasi CO2. Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah sekitar 1.2 % atau lebih kecil bahkan mungkin 0%. O2 yang terlalu tinggi disebabkan terjadinya kebocoran pada exhaust sistem dan AFR (rasio udara- bahan bakar) terlalu kurus. Banyak gangguan-gangguan yang menyebakan O2 meningkat yaitu karena adanya gangguan mesin mulai dari pengapian terggangu, timing terlalu maju, coil mati, celah busi terlalu kecil, dan saluran udara tersumbat (Abdillah & Sugondo, 2014). e.Karbondioksida (CO2) Emisi CO2 berkisar antara 12% sampai 15% yang diizinkan pemerintah. Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar (Abdillah & Sugondo, 2014). Gas buang terjadi di luar exhaust yaitu di knalpot, pengukuran yang dilakukan menggunakan alat yaitu gas analyzer. Gas yang diukur dalam pengukuran gas buang yaitu : a. Kadar CO b. Kadar CO2 c. Kadar HC d. Kadar O2 e. Kadar NOX EMISI GAS BUANG DAN CEK KOMPRESI Jika nilai CO yang diperbolehkan maximal 3% untuk mobil karburator dan 2% untuk mobil injeksi karena pada proses penghisapan bensin ke ruang bakar, injeksi sudah menggunakan sistem elektronik seperti injektor yang tugasnya menyemprotkan bensin ke ruang bakar. Sementara karburator masih mengandalkan hisapan yang diperoleh dari pergerakan piston pada silinder. sistem injeksi bisa menyeimbangkan volume bensin yang disemprotkan ke ruang bakar dengan kebutuhan mesin, sehingga didapat hasil pembakaran yang lebih bersih. Sedangkan karburator, bensin disedot dengan pergerakan naik-turun piston, jadi berapa volume bensin yang dikeluarkan, tergantung dari pergerakan piston tersebut. Pada sistem penyaluran bensin, sistem injeksi sudah menggunakan injektor secara elektronik. Sementara untuk karburator masih menggunakan buka-tutup skep. Semakin kecil nilai CO



semakin efisien proses pembakaran yang terjadi di mesin. Nilai HC yang diperbolehkan maximal 450 ppm, untuk mobil karburator dan 250 ppm untuk mobil injeksi. Semakin kecil nilai HC berarti semakin efisien proses pembakaran yang terjadi di mesin. Semakin kecil persentase CO dan HC, kadar CO dan HC yang terbuang ke dalam knalpot juga akan kecil. Oleh karena itu, kompresi yang terjadi karena kadar CO kecil dan HC kecil, sangat bagus dan juga pembakaran yang terjadi juga sempurna. Lambda merupakan kesimpulan proses pembakaran yang terjadi di mesin, jika lambdanya 1 (satu), berarti pembakaran bahan bakar dimesin sangat efisien/ideal, dalam artian komposisi percampuran udara dan bahan bakar benar-benar homogen. Namun biasanya kita sangat sulit untuk men- tune up kendaraan untuk memperoleh nilai lambda dengan angka 1 (satu). Oleh karenanya nilai lambda ini mempunyai posisi range nilai 0,95 s/d 1,05. Jika nilai Lambda kurang dari angka itu berarti terjadi percampuran gemuk (kebanyakan bensin), sedangkan jika nilai Lambda melebihi dari angka itu menandakan campuran kurus (kebanyakan udara). Saat kita memperhatikan nilai lambda, kita harus mengamati pergerakan nilai O2, jika nilai O2nya tinggi (diatas 3% atau lebih) ada kemungkinan terjadi kebocoran knalpot, dan jika knalpot bocor, maka nilai lambda tidak bisa dipakai sebagai patokan kesempurnaan pembakaran. Dalam setiap design mesin sudah diperhitungkan secara matang, untuk mendapatkan efisiensi pembakaran, dengan jalan mengontrol aliran udara dan bahan bakar sebagus mungkin, sehingga setelah kedua zat tersebut bertemu diruang bakar, campuran yang terjadi adalah campuran yang ideal/homogen. Tetapi dalam kenyataannya, sering terjadi campuran kaya (banyak bensin) dan campuran kurus (banyak udara). Dalam hal ini terjadinya campuran kurus bukan berarti lubang udaranya menjadi besar volumenya, tetapi justru debit bensin yang dikucurkan ke mesin, berkurang. Problem yang sering terjadi karena lemahnya pompa bahan bakar, injector mampet/buntu, filter bensin kotor atau saluran bahan bakar kotor.