PRILAKU DINAMIK TANGKI BERPENGADUKPERCOBAAN 1 : EFEK PERUBAHAN INPUT SECARA BERTAHAP (DS1)
I. Tujuan PercobaanSetelah melakukan praktikum mahasiswa dapat diharapkan : Mengetahui perilaku dinamis dari tangki berpengaduk yang disusun secara seri. Menentukan respon konsentrasi tangki bersusun seri terhadap perubahan konsentrasi di tangki pertama. Menggambarkan kurva respon konsentrasi tangki bersusun.
II. Alat dan Bahan Alat yang digunakan : 1 set tangki berpengaduk bersusun seri 1 set konduktometer Stopwatch Gelas kimia Labu takar 1000ml Spatula Pengaduk botol aquadest Gelas Ukur Kaca Arloji
Bahan yang Digunakan KCl 0,03 M dalam 3 L KCl 0,1 M dalam 100 ml (untuk kalibrasi) Aquadest
III. Dasar TeoriTangki berpengaduk adalah alat simulasi pengendalian yang bertujuan menjelaskan simulasi prilaku dari suatu sistem pengendali untuk tangki-tangki berpengaduk yang disusun secara seri.Salah satu hal yang penting dari pada tangki yang berpengaduk didalam penggunaanya adalah :1. Mempunyai bentuk yang pada umumnya digunakan yang berbentuk selinder dan bagian bawahnya cekung.2. Dapat dilihat dari ukurannya yaitu diameter dan tinggi tangki.3. Kelengkapan dari suatu bejana yaitu : Ada atau tidaknya buffle, yang berpengaruh pada pola aliran di dalam tangki. Jaket atau coil pendingin/pemanas yang berfungsi sebagai pengendali suhu. Letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinyu. Tutup tangki.4. Pengaduk, biasanya zat cair diaduk dalam suatu bejana yang biasa berbentuk selinder dengan sumbu terpasang vertical. Bagian atas bejana ini mungkin terbuka saja keudara atau dapat pula tertutup.Pada ujung tangki membulat maksudnya agar atau tidak terlalu banyak sudut-sudut tajam atau daerah yang sulilt ditembus arus zat cair. Kedalam zat cair biasanya hampir sama dengan diameter tangki, dan di dalam tangki dipasang impeller pada ujung poros yang menggantung artinya poros itu ditumpu dari atas. Poros tersebut digerakkan oleh motor, yang kadang-kadang dihubungkan langsung dengan poros itu.Pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud tergantung dari tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan dari pengadukan antara lain :1) Untuk mencampur dua macam zat cair yang mampu campur.2) Melarutkan padatan seperti garam dan air.3) Untuk mendispersikan gas dalam zat cair yang menjadi gelembung-gelembung halus dalam suspensi agar suatu mikroorganisme untuk fermentasi atau untuk proses kerja Lumpur dalam proses pengolahan limbah.4) Untuk suspensasi padatan halus dalam zat cair seperti dalam hidrogenesasi katalik, dimana gas-gas hydrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-pertikel katalis padat dalam keadaan suspensi di dalam bejana hidrogenasi.5) Pengadukan fluida mempercepat proses perpindahan panas antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor dalam dinding bejana, dimana kalor reaksi diangkut melaui kumparan atau mantel.Tangki ini termasuk sistem tangki kontinyu untuk reaksireaksi sederhana. Berbeda dengan sistem operasi batch di mana selama reaksi berlangsung tidak ada aliran yang masuk atau meningggalkan sistem secara berkesinambungan, maka di dalam tangki alir (kontinyu), baik umpam maupun produk akan mengalir secara terus menerus. Sistem seperti ini memungkinkan kita untuk bekerja pada suatu keadaan dimana operasi berjalan secara keseluruhan daripada sistem berada dalam kondisi stasioner. Ini berarti bahwa baik aliran yang masuk, aliran keluar maupun kondisi operasi reaksi di dalam tangki tidak lagi berubah oleh waktu. Pengertian waktu reaksi tidak lagi sama dengan lamanya operasi berlangsung, tetapi ekivalen dengan lamanya reaktan berada di dalam tangki. Penyataan terakhir ini biasa disebut waktu tinggal campuran di dalam tangki, yang besarnya ditentukan oleh laju alir campuran yang lewat serta volume tangki di mana reaksi berlangsung.Tangki tipe ini bisa terdiri dari satu tangki atau lebih. Biasanya tangkitangki ini dipasang vertikal dengan pengadukan sempurna. Pengadukan pada masing-masing tangki dilakukan secara kontinu sehingga diperoleh suatu keadaan di mana komposisi campuran di dalam tangki benar-benar seragam. Tangki tangki ini biasanya digunakan untuk reaksi-reaksi dalam fase cair, untuk reaksi heterogen cair padat atau reaksi homogen cair- cair dan sebagainya.Tiga buah tangki berpengaduk yang disusun secara seri mempunyi respon berbentuk kurva eksponensial untuk tanki pertama : tempat terjadi perubahan input, dan kurva sigmoidal (bentuk huruf S) untuk dua tangki berikutnya. Perbedaan bentuk kurva diakibatkan oleh transfer lag; kelembapan akibat perpindahan, yang pada akhirnya akan mencapai konstan pada titik yang sama.A adalah konsentrasi dalam tangki pertama setelah terjadinya perubahan input (konsentrasi) yang diukur menggunakan alat konduktometer, sedangkan E adalah konsentrasi awal (konduktivitas awal) dan t adalah waktu konstan atau time constant, yang besarnya 2/3 dari total perubahan mencapai konstan (63,2%) .A = E (1 - ) dapat disederhanakan menjadi dA/dT = (E/T)A = 0,6321 E Dikarenakan kelambatan ini, maka suatu perubahan terhadap input akan kembali stabil setelah waktu konstan, dengan menghitung waktu konstan maka dapat diperkirakan waktu yang dibutuhkan oleh suatu perubahan untuk mencapai stabil suatu keadaan konstan atau stabil sehingga pengaturan dapat sebelum perubahan tersebut disarankan oleh suatu proses atau system.Teori TambahanTiga buah tangki yang bersusun seri dapat diketahui waktu konstantanyua dimana suatu proses menjadi konstanta setelah input diubah setelah periode waktu tertentu. Namun, apabila input mengalami perubahan secara berulang maka sulit untuk membentuk waktu konstanta dan karenanya proses akan sulit menjadi stabil dan dapat mengakibatkan proses menjadi tak terkendali. Praktikum DS3 menstibulasikan suatu keadaan dimana proses di ketiga tangki mencapai kestabilan, namun kemudian terjadi perubahan input pada salah satu tangki sehingga kestabilan tangki terganggu.
Tangki berpengaduk adalah alat simulasi pengendalian yang bertujuan menjelaskan simulasi prilaku dari suatu sistem pengendali untuk tangki-tangki berpengaduk yang disusun secara seri.Salah satu hal yang penting dari pada tangki yang berpengaduk didalam penggunaanya adalah :5. Mempunyai bentuk yang pada umumnya digunakan yang berbentuk selinder dan bagian bawahnya cekung.6. Dapat dilihat dari ukurannya yaitu diameter dan tinggi tangki.7. Kelengkapan dari suatu bejana yaitu : Ada atau tidaknya buffle, yang berpengaruh pada pola aliran di dalam tangki. Jaket atau coil pendingin/pemanas yang berfungsi sebagai pengendali suhu. Letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinyu. Tutup tangki.8. Pengaduk, biasanya zat cair diaduk dalam suatu bejana yang biasa berbentuk selinder dengan sumbu terpasang vertical. Bagian atas bejana ini mungkin terbuka saja keudara atau dapat pula tertutup.Pada ujung tangki membulat maksudnya agar atau tidak terlalu banyak sudut-sudut tajam atau daerah yang sulilt ditembus arus zat cair. Kedalam zat cair biasanya hampir sama dengan diameter tangki, dan di dalam tangki dipasang impeller pada ujung poros yang menggantung artinya poros itu ditumpu dari atas. Poros tersebut digerakkan oleh motor, yang kadang-kadang dihubungkan langsung dengan poros itu.Pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud tergantung dari tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan dari pengadukan antara lain :6) Untuk mencampur dua macam zat cair yang mampu campur.7) Melarutkan padatan seperti garam dan air.8) Untuk mendispersikan gas dalam zat cair yang menjadi gelembung-gelembung halus dalam suspensi agar suatu mikroorganisme untuk fermentasi atau untuk proses kerja Lumpur dalam proses pengolahan limbah.9) Untuk suspensasi padatan halus dalam zat cair seperti dalam hidrogenesasi katalik, dimana gas-gas hydrogen didispersikan melalui zat cair dimana terdapat partikel-pertikel katalis padat dalam keadaan suspensi di dalam bejana hidrogenasi.10) Pengadukan fluida mempercepat proses perpindahan panas antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor dalam dinding bejana, dimana kalor reaksi diangkut melaui kumparan atau mantel.Tangki ini termasuk sistem tangki kontinyu untuk reaksireaksi sederhana. Berbeda dengan sistem operasi batch di mana selama reaksi berlangsung tidak ada aliran yang masuk atau meningggalkan sistem secara berkesinambungan, maka di dalam tangki alir (kontinyu), baik umpam maupun produk akan mengalir secara terus menerus. Sistem seperti ini memungkinkan kita untuk bekerja pada suatu keadaan dimana operasi berjalan secara keseluruhan daripadab sistem berada dalam kondisi stasioner. Ini berarti bahwa baik aliran yang masuk , aliran keluar maupun kondisi operasi reaksi di dalam tangki tidak lagi berubah oleh waktu. Pengertian waktu reaksi tidak lagi sama dengan lamanya operasi berlangsung, tetapi akivalen dengan lamanya reaktan berada di dalam tangki. Penyataan terakhir ini biasa disebut waktu tinggal campuran di dalam tangki, yang besarnya ditentukan oleh laju alir campuran yang lewat serta volume tangki di mana reaksi berlangsung.Tangki tipe ini bisa terdiri dari satu tangki atau lebih. Biasanya tangkitangki ini dipasang vertikal dengan pengadukan sempurna. Pengadukan pada masing-masing tangki dilakukan secara kontinu sehingga diperoleh suatu keadaan di mana komposisi campuran di dalam tangki benar-benar seragam. Tangki tangki ini biasanya digunakan untuk reaksi-reaksi dalam fase cair, untuk reaksi heterogen cair padat atau reaksi homogen cair- cair dan sebagainya.Tiga buah tangki berpengaduk yang disusun secara seri mempunyi respon berbentuk kurva eksponensial untuk tanki pertama : tempat terjadi perubahan input , dan kurva sigmoidal (bentuk huruf S) untuk dua tangki berikutnya. Perbedaan bentuk kurva diakibatkan oleh transfer lag ; kelembapan akibat perpindahan , yang pada akhirnya akan mencapai konstan pada titik yang sama.A adalah konsentrasi dalam tangki pertama setelah terjadinya oerubahan input konsenrasi yang diukur menggunakan alat konduktor, sedangkan E adalah konsentrasi awal (konduktivitas awal) dan t adalah waktu konstan aau time constant, yang besarnya 2/3 dari total perubahan mencapai konstan (63,2%) .A = E (1 - ) dapat disederhanakan menjadi dA/dT = (E/T)A = 0,6321 E Dikarenakan kelambatan ini, maka suatu perubhan terhadap input akan kembali stabil etelah waktu konstan, dengan menghitung waktu konstan maka dapat diperkirakan waktu yang dibutuhjjan oleh suatu perubahan untuk mencapastabil suatu keadaan konstan atau stabil sehingga pengaturan dapat sebelum perubahan tersebut disarankan oleh suatu proses atau system.A. Reaktor
Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Reaktor kimia adalah segala tempat terjadinya reaksi kimia, baik dalam ukuran kecil seperti tabung reaksi sampai ukuran yang besar seperti reaktor skala industri. Reaktor CSTR beroperasi pada kondisi steady state dan mudah dalam kontrol temperatur, tetapi waktu tinggal reaktan dalam reaktor ditentukan oleh laju alir dari feed masuk dan keluar, maka waktu tinggal sangat terbatas sehingga sulit mencapai konversi reaktan per volume reaktor yang tinggi, karena dibutuhkan reaktor dengan volume yang sangat besar (Smith, 198: 325).Ada dua model teoritis paling populer yang digunakan dalam pereaksian kimia yang beroperasi dalam keadaan tunak (steady-state), yaitu CSTR (Continuos Stirred Tank Reactor) dan plug Flow Reaktor (PFR). Perbedaannya adalah pada dasar asumsi konsentrasi komponen-komponen yang terlibat dalam reaksi. CSTR merupakan reaktor model berupa tangki berpengaduk dan diasumsikan pengaduk yang bekerja dalam tangki sangat sempurna sehingga konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran konsentrasi tiap komponen dalam reaktor seragam sebesar konsentrasi aliran yang keluar dari reaktor. Model ini biasanya digunakan pada reaksi homogen di mana semua bahan baku dan katalis cair (Nauman, 2002: 23).Reaktor tangki berpengaduk yang ideal beroperasi secara isotermal pada kecepatan alir yang konstan. Bagaimanapun kesetimbangan energi diperlukan untuk memprediksi temperatur agar konstan pada saat panas dari reaksi cukup (atau pertukaran panas antara lingkungan dengan reaktor tidak mencukupi) untuk membuat perbedaan antara suhu umpan dengan reaktor. Tangki berpengaduk dapat memberikan pilihan yang lebih baik atau bahkan lebih buruk daripada tubular flow unit pada sistem reaksi ganda. Biasanya hal terpenting adalah nilai relatif atau energi aktivas (Smith,1981: 327).B. Daya Hantar Listrik Pada Suatu LarutanLarutan adalah campuran homogen dari dua jenis atau lebih zat. Suatu larutan terdiri atas zat pelarut ( solvent ) dan zat terlarut ( solute ). Dilihat dari kemampuannya dalam menghantarkan arus listrik larutan dibedakan menjadi dua yaitu elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Garam merupakan salah satu contoh dari elektrolit kuat.Menurut Arrhenius, larutan elektrolit mengandung ion yang bergerak bebas. Ion inilah yang menghantarkan arus listrik melalui larutannya. Zat elektrolit dapat berupa senyawa ion dan senyawa. kovalen polar.
C. Dinamika Reaktor TangkiReaktor adalah suatu alat tempat terjadinya suatu reaksi kimia untuk mengubah suatu bahan menjadi bahan lain yang mempunyai nilai ekonomis lebih tinggi. Continuous Stirred-Tank Reactor(CSTR) merupakan suatu tangki reaktor yang digunakan untuk mencampur dua atau lebih bahan kimia dalam bentuk cairan denganmenggunakan pengaduk (mixer). Pada Continuous Stirred-Tank Reactor terdapat heater yang akan menghasilkan panasuntuk mengatur temperatur cairan pada harga tertentu. Gambar fisikContinuous Stirred-TankReactordapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Reaktor CSTR bekerja secara kontinyu, dengan laju massa umpan sama besar denganlaju massa keluar dari tangki. Umpan dengan konsentrasi tetap mengalir secara kontinyu dapat dipandang sebagai umpan dengan pola step.Neraca massa NaCl [laju akumulasi] = [laju masuk][laju keluar]V dCi= qo Co qi Ci(2) dtUntuk laju alir masuk sama dengan laju alir keluar (=q), ruas kiri dan ruas kanan daripersamaan 1 dibagi dengan laju alir q, persamaan menjadi:ii dt ...(3)Persamaan 2 dapat disederhanakan dengan integrasi = ..(4)Integrasi dapat diselesaikan dengan memisalkan, U = Co-Ci; sehingga dU = -dCi sehinggasyarat batasnya menjadi :t = 0; Ci= 0; Uo= Cot = t; Ci= Ci; U = Ci- Co = ................................................................(5)-ln = ........(6)-ln = .(7)- ln = - = = =1- )(8)Persamaan (7) mencerminkan hubungan antara konsentrasi NaCl terhadap waktu padareaktor tinggal CSTR dengan umpan berbentuk step.Pada saat konsentrasi (Ci) mendekati konstan yaitu pada saat t=t ; konsentrasi NaCldalam tangki adalah Ck.(Ck mendekati harag Co)Ck= Co (1-Pada saat Ci=Ck input step dihentikan, kemudian diganti dengan umpan berupa aquadest, konsentrasi NaCl = nol. (model ini dapat dianggap seperti kelakuan tangki setelahmendapat input berupa pulse).Neraca massa NaCl [laju akumulasi] = [laju masuk] laju keluar]V dCi= qo Co qi Ci.(9)dtUntuk laju alir masuk sama dengan laju alir keluar = (q), Co=0 (aquades) ruas kiri dan kanan dari persamaan 1 dibagi dengan laju alir q. Persamaan menjad :ii dt...............................................................................(10)Persamaan 8 dapat diselesaikan dengan integrasi = ..(11)Syarat batas dari persamaan adalah:t = 0; Ci = Ck dan pada t = t; Ci = Ci-ln = = 120(12)Persamaan (12) mencerminkan hubungan antara konsentrasi NaCl terhadap waktu pada reaktor tunggal CSTR dengan umpan berbentuk pulse.
D. Tujuan PemodelanGambar berikut ini memberikan ilustrasi sederhana dari pendefinisian masalah CSTR. Pertimbangkan sistem proses reaktor tangki berpengaduk kontinyu (CSTR) dengan aliran terus menerus masuk dan keluar dan dengan reaksi orde pertama kimia tunggal terjadi. Diasumsikan bahwa tangki adalah mengikuti proses adiabatik, sehingga dinding yang sempurna terisolasi dari sekitarnya. Adapun tujuan dari pemodelan untk menjelaskan perilaku dinamis dari CSTR jika perubahan konsentrasi masuk. Kisaran yang diinginkan dari variabel proses akan berada di antara nilai yang lebih rendah x ^ dan atas nilai x ^ dengan akurasi yang diinginkan dari 10%.
Gambar tangki pencampur kontinyu.
E. Mekanisme Kerja Reaktor Tangki BerpengadukPada reaktor ini proses berlangsung secara kontinue. Terjadinya pengadukan merupakan hal yang paling penting dalam reaktor ini, karena dengan pengadukan menyebabkan reaksi menjadi homogen sehingga terdapat umpan masuk dan terbentuk produk yang keluar selama proses berlangsung.F. Efektifitas tangkiEfektivitas tangki dapat diukur dari perbandingan volume tangki sesungguhnya dibandingkan dengan volume yang diperoleh dari perhitungan volume tangki seungguhnya dapat dihitung dengan mengukur dimensi tangki, yaitu diameter dan tinggi dari tangki.Volume efektiv dari tangki, yaitu volume yang benar-benar terpakai untuk terjadinya reaksi dapat diperkirakan dari penurunan lebih lanjut persamaan (1). Yaitu menghitung harga gradien konsentrasi NaCl pada saat t=0 pada reaktor CSTR dengan umpan step pada tangki pertama.V dCi= qo Co qi CiPada saat t=0 ; Ci=0 ; persamaan menjadi : = qo Co qi Ci.0(13) = qo Co = Co(14)Harga gradient konsentrasi ini juga dapat dihitung dari aluran data konsentrasi terhadap waktu. Untuk menghitung volume efektif dari reaktor CSTR. V= qo.t
G. Macam-macam Jenis Pengaduk Jenis-jenis pengaduk yang biasa digunakan yakni pengaduk baling-baling (propeller), pengaduk turbin(turbine), pengaduk dayung (paddle) dan pengadukhelical ribbon.1.Pengaduk Baling-balingPengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm (revolution per minute) dan digunakan untuk bahan berupa cairan dengan viskositas rendah. Terdapat 3 jenis pengaduk baling-baling yang sering digunakan yaituMarine propeller, hydrofoil propeller, danhigh flow propeller.2.Pengaduk Dayung (Paddle)Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan rendah diantaranya 20 hingga 200 rpm. Pengaduk jenis ini sebaiknya tidak digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi seperti padatan. Terdapat beberapa jenis pengaduk dayung yaituPaddle anchor, paddle flat beam-basic, paddle double-motion, paddle gate, paddle horseshoe, paddle glassed steel, paddle finger, paddle helix,danmulti helix.3.Pengaduk TurbinPengaduk turbin memiliki bentuk dasar yang sama dengan pengaduk dayung hanya saja pengaduk turbin memiliki daun yang lebih banyak dan pendek. Pengaduk jenis ini dapat digunakan untuk bahan kering maupun basah. Pengaduk turbin dengan daun berbentuk datar memberikan aliran yang radial. Pengaduk turbin jenis ini baik digunakan untuk mendispersi gas sebab gas akan dialirkan dari bagian bawah pengadukan dan akan menuju bagian daun pengaduk lalu terpotong-potong menjadi gelembung gas.Ada pun beberapa jenis pengaduk turbin adalah sebagai berikut:turbine disc flat blade, turbine hub mounted curved blade, turbine pitched blade, turbine bar, danturbine shrouded. Pengaduk turbin dengan daun berbentuk miring 450banyak digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi / padatan, hal ini karena pengaduk jenis ini menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar.4.PengadukHelical- RibbonPengaduk jenisHelical- Ribbonmemiliki bentuks eperti pita (ribbon) yang dibentuk dalam sebuah bagian yang bentuknya seperti baling- baling helicopter dan ditempelkan kepusat sumbu pengaduk (helical). Pengaduk jenis ini memiliki rpm yang rendah dan digunakan untuk bahan-bahan dengan viskositas tinggi. Ada pun beberapa jenis pengadukhelical-ribbonadalah sebagai berikut:ribbon impeller, double ribbon impeller, helical screw impleller, sigma impleller,danz-blades.1. BAHAN DAN ALAT Bahan yang digunakan : Kalium klorida yang dilarutkan dalam air sehingga mencapai konsentrasi 0,03 M dalam tangki berpengaduk(3 L) Alat yang digunakan : 1 set tangki berpengaduk bersusun seri 1 set konduktometer Stopwatch Gelas kimia 100mL , 50ml , 500 ml Labu takar 1000ml Spatula, pengaduk, botol aquades.IV. Langkah Kerja Kalibrasi Konduktometer1. Memasang sek konduktivitas pada socket cond cell dengan socket berwarna hitam2. Memasang resistance termometer pt-100 pada socket warna merah.3. Menghidupkan alat konduktometer4. Mengecek harga kanstanta cell npada elektroda immension cell, memasukan harga 1,00 pada cell const dan menekan tombol xl5. Memasukkan harga temperature pada temp dengan menekan tombol temp6. Memasukkan harga keef temp, untuk larutan KCl 2,00 sedangkan untuk yang lain, dapat melihat pada tabel, jika tidak dalam tabel memasukan harga 27. Menggunakan frekuensi 2KHz (tombol tidak ditekan)8. Mengisi gelas kimia 100 ml KCl 0,1 N dan memasukkan elektroda kedalamnya.9. Mengatur temperature larutan KCl sesuai dengan tabel atau menekan tombol temp10. Memasukkan harga K pada suhu larutan untuk menghitung konstanta cell (K)K = K pada tabel temp t/m pengukuran11. Kalibrasi telah selesai dan mencetak harga konduktivitas larutan KCl 0,1N
Perlakuan pada tangki1. Mempersiapkan air aquadest dalam tangki penampungan dibelakang alat.2. Mengisi ke 3 tangki berpengaduk dibagian depan dengan larutan KCl 0,03 M.3. Menghidupkan pengaduk dan atur laju pengadukan dengan kecepatan medium. Ukur konduktivitas ke 3 tangki di depan, pastikan nilai konduktivitas harus sama (mematikan pengaduk saat melakukan pengukuran konduktivitas)4. Menghidupkan pompa dan mengalirakan aquadest dari tangki penampungan ke tangki berpengaduk, menentukan laju alir ke tangki berpengaduk dengan menggunakan stopwatch (volume air tertampung/waktu).5. Memasukkan selang berisi aquadest ke tangki berpengaduk I dan catat waktu sebagai waktu 0 menit.6. Mengukur konduktivias di tangki berpengaduk I,II,III bergantian setiap 2 menit . (mematikan pengaduk saat melakukan pengukuran konduktivitas)7. Mengulangi langkah ke7 hingga didapat harga konduktivitas yang konstan di ke 3 tangki berpengaduk.8. Setelah selesai, mengosongkan seluruh tangki penampung dan ke 3 tangki berpengaduk. Mencuci bersih dengan air karena sisa air garam dapat membuat korosi pada alat.
V. Data PengamatanDATA PENGAMATAN Pengkonstanan Konduktivity Aliran KeluarWaktu(menit)Konduktivity (mS/cm)
Tangki 1Tangki 2Tangki 3
02,692,692,69
22,442,532,61
42,281,992,42
61,312,532,82
81,562,432,38
100,871,932,37
120,7031,532,50
140,6071,312,25
160,4951,1411,95
180,4071,021,66
200,360,821,52
220,2860,721,35
240,2860,5871,088
260,2240,480,99
280,2060,420,85
300,1840,360,724
320,1670,3260,635
340,1630,2790,571
360,1570,2450,490
380,1440,2340,345
400,1420,2230,321
420,1330,1900,301
440,1330,1800,276
460,1310,1590,257
480,1280,1520,227
500,1280,1460,212
520,1270,1420,198
540,1260,1370,182
560,1230,1320,164
580,1230,1320,155
600,1240,1310,152
620,1220,1290,143
640,1220,1270,140
660,1220,1270,136
680,1220,1270,134
700,1220,1260,131
720,1220,1260,130
740,1220,1250,129
760,1220,1240,128
780,1220,1230,127
800,1220,1220,124
820,1220,1220,122
Grafik 1. Grafik Perubahan Konduktivitas pada Tangki 1
Grafik 2. Grafik Perubahan Konduktivitas pada Tangki 2
Grafik 3. Grafik Perubahan Konduktivitas pada Tangki 3
Grafik 4. Grafik Perubahan Konduktivitas pada Tangki 1,2,3
Grafik 5. Konstanta Waktu
VI. Perhitungana. Pembuatan Larutan Larutan KCl 0,02 M dalam1 liter airgr KCl = M x V x BM= 0,02 mol/L x 1 L x 74,55 gr/mol= 1.491 gr (dibuat sebanyak 3 liter) Larutan KCl 0,1 M dalam 100 ml airgr KCl = M xV x BM= 0,1 mol/L x 0,1 L x 74,55gr/mol= 0,7455 grb. Kalibrasi konduktometerDik: KCl 0.1 M Konduktivitas terukur: 16.8 mS.S-1Dit: a. Konduktivitas KCl secara teoritis? b. %Kesalahan?Jawab: Konduktivitas KCl 0.1 M teoritis
= 0.00735 S.cm-1 = 7.35 mS.cm-1
= 0.00763 S.cm-1 = 7.63 mS.cm-1Sehingga, L (KCl) = 7.35 mS.cm-1 + 7.63 mS.cm-1 = 14.98 mS.cm-1
%Kesalahan = x 100 %= x 100 % = 10.83 %
c. Laju aliran masukV= 100 ml t = 61 sQ = 100 ml /61 s= 1,6393 ml/s
d. Volume tangki 1 :Diameter = 9,4 cm, Jari-jari = 4,7 cmTinggi tabung = 11,8 cmV = x d2 x t= 3,14 x (9,4 cm)2 x 11,8 cm= 81847 cm3 = 818,4787 ml
e. Time Constant Secara teori (Kt)K max = 2.69Kmin= 0.122Kt= (Kmax Kmin) 10.83 %= (2.69-0.122) 10.83 %= 1.3687 %
Secara praktek (Kp)Kp = 0,4Nilai kp diperoleh dari grafik 5. Konstanta waktu
VII. Analisa PercobaanPada percobaankali ini kami melakukan percobaan yang berjudul Efek Perubahan Input Secara berrahap (DS 1). Percobaan ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh dari perubahan input secara bertahap pada tangki berpengaduk yang disusun secara seri. Percobaan ini menggunakan bahan utama KCl dengan konsentrasi 0,1 M sebagai larutan untuk proses kalibrasi pada alat konduktometer dan KCl dengan konsentrasi 0,02 M sebagai indikator untuk mengetahui efek dari perubahan input secara bertahap serta aquadest sebagai umpan.Pertama adalah larutan KCl 0.02 M dimasukkan kedalam tangki 1, tangki 2, dan tangki 3 dengan volume serta tinggi air yang sama yang dipasang dengan sistem seri. Kemudian mengalirkan umpan aquadest kedalam tangki 1, karena sistem tangki adalah sistem seri sehingga apabila kita mengisi tangki 1 maka aquadest akan mengalir ke tangki 2 dan tangki 3 juga. Selanjutnya adalah menghidupkan pengaduk. Pengadukan dilakukan untuk mempercepat larutan yang bercampur di masing-masing tangki menjadi homogen.
Pada awalnya konsentrasi KCl pada tiap tangki ialah 0,02M dengan nilai konduktivitas 2.69 mS/cm. Pada saat aquadest mulai dialirkan, konsentrasi pada tangki 1 akan berkurang. Begitu juga dengan konsentrasi pada tangki 2 dan tangki 3. Penurunan konsentrasi pada tangki 1 akan lebih cepat dibandingkan dengan tangki 2 maupun tangki 3. Hal ini dikarenakan larutan pada tangki 1 akan bercampur langsung dengan aquadest (umpan), sedangkan larutan pada tangki 2 dan tangki 3 akan bercampuran dengan larutan yang keluar dari tangki 1 dan tangki 2.Meskipun umpan secara terus menerus masuk melalui tangki 1 yang akan terus menurun konsentrasinya, namun pada saat tertentu konsentrasi dari larutan yang berada didalam ketiga tangki akan sama (homogen). Waktu dimana ketiga tangki memiliki konsentrasi yang sama disebut waktu konstan. Dengan mengetahui waktu konstan maka dapat diperkirakan waktu yang dibutuhkan oleh suatu perubahan untuk mencapai stabil suatu keadaan konstan atau stabil sehingga pengaturan dapat sebelum perubahan tersebut disarankan oleh suatu proses atau sistem.
VIII. KesimpulanSetelah melakukan percobaan, dapat disimpulkan bahwa : Konsentrasi larutan dari ketiga tangki akan berbeda pada saaat awal penambahan aquadest (umpan). Namun, pada saat tertentu konsentrasi larutan pada ketiga tangki akan sama (homogen). Waktu dimana ketiga tangki memiliki konsentrasi yang sama disebut waktu konstan. Semakin lama waktu konstan, maka semakin banyak pula umpan yang dibutuhkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi waktu konstan: laju alir umpan dan pengadukan.
DAFTAR PUSTAKA
Tim Lab. Pengendalian Proses. 2015. Penuntun Praktikum Pengendalian Proses. Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya.https://www.academia.edu/4823276/dinamika_tangki
GAMBAR ALAT
987654321
Tangki Berpengaduk Dengan Sususan SeriKeterangan1. Pengaduk2. Tanki3. Konduktometer4. Tombol on/off5. Tombol stirrer6. Tombol pump7. Selang air masuk8. Bak penampung9. Selang keluara
