ALAT SENTRIFUGASI
Secara umum sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan
menggunakan gaya sentrifugal. Sentrifugasi digunakan untuk
memisahkan suspensi yang jumlahnya sedikit. Pemisahan dapat
dilakukan terhadap fasa padat cair tersuspensi maupun campuran
berfasa cair-cair. Pada pemisahan dua fasa cair dapat dilakukan
apabila kedua cairan mempunyai perbedaan rapat massa. Semakin besar
perbedaan rapat massa dari kedua cairan semakin mudah dipisahkan
dengan cara sentrifugasi. Semakin mudah dipisahkan yang dimaksud
adalah semakin kecil energi yang diperlukan untuk proses
pemisahannya. Dua cairan yang dipisahkan dengan metode sentrifugasi
biasanya berbentuk dua fasa cair yang teremulsi. Proses sentrifugal
adalah suatu proses yang relatif sulit karena disini kita
dihadapkan pada pengaturan percepatan dan perlambatan dari beban
yang memiliki inertia yang tinggi dan berubah pada setiap tahapan
dalam satu siklus operasional sebuah mesin sentrifugal. Alat yang
digunakan adalah alat sentrifugasi. Prinsip sentrifugasi adalah
pemusingan yang cepat menghasilkan gaya sentrifugal lebih besar
dari gaya grafitasi, akibatnya partikel-partikel tersuspensi akan
mengendap di dasar tabung, selanjutnya filtrat di dekantasi
(dituang atau di pipet secara hati-hati).
Alat sentrifugasi ini dapat dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan
hasil yang didapatkan, yaitu :
1. Alat sentrifugasi filtrasi (pengendapan)
2. Alat sentrifugasi penjernih (Dekanter, klarifier)
1. Alat sentrifugasi filtrasiAlat jenis ini biasanya digunakan
untuk memisahkan campuran padatan dan cairan dengan padatan yang
lebih banyak dibandingkan cairannya.
Prinsip pemisahan untuk alat ini adalah campuran padat/ cair
dimasukkan ke dalam sebuah tromol yang dilengkapi dengan dinding
saring. Pada waktu memutar, at cair didorong keluar, sedangkan
padatan tetap tinggal di dalam dinding saring tromol. Jadi disini
sentrifugal berfungsi sebagai penyaring (filtrasi).
Alat sentrifugasi filtrasi yang paling sederhana terdiri dari
sebuah keranjang ayak yang berputar cepat di dalam sebuah rumah
keranjang bagian dalam dilapisi dengan mdia filter (kain saringan).
Keranjang dapat digerakkan/ diputar secara listrik atau hidraulik.
Alat ini bisa dipasang secara vertikal atau horizontal.a.
Perforated basket centrifuge
Perforated basket adalah salah satu contoh alat sentrifugasi
filtrasi yang dipasang secara vertikal. Perforated basket merupakan
alat setrifugal filtrasi yang sederhana dan bekerja secara tak
kontinu, terdiri dari keranjang ayak yang berputar cepat dalam
sebuah rumah. Alat ini dapat di pasang secara tegak, di dalam
keranjang ayak di pasang kain saring (media filter).Perforated
basket mempunyai lubang dengan diameter 1/8 - 3/16 inci, dengan
jarak antar lubang - 3/4 inci, tebal dinding perforated basket inci
dengan diameter 18-84 inci (yang standart 30 inci). Kecepatan
putarannya sebesar 800-1800 rpm dan kapasitasnya dapat melebihi 100
lb.Keranjangnya dapat terbuat dari baja, stainless steel atau
brass. Sentrifugal jenis ini banyak di pakai untuk slurry yang
viscous (industri gula, tekstil, benang).
Gambar 1.1 Perforated Basket CentrifugeCARA KERJA:
menit permulaan, sentrifugal diputar hingga kecepatan 500 rpm,
lalu slurry di masukkan, dan perputaran dinaikkan menjadi 1500 rpm.
Karena adanya putaran, padatan (kue) akan tertinggal pada keranjang
ayak sedang filtratnya masuk ke dalam rumah dengan menembus kain
filter dan lubang lubang keranjang ayak, filtrat kemudian keluar
melalui pipa pembuangan. Setelah beberapa waktu (kue membentuk
ketebalan tertentu) pemasukan slurry dihentikan sebelum kue
dikeluarkan seringkali kue yang terbentuk memerlukan pencucian
(alat masih tetap berputar). Pada proses ini, cairan pencuci
dipercikkan secara merata di atas kue. Setelah pencucian selesai,
perputaran dihentikan dan kue dikeluarkan. Cara pengeluarannya bisa
dengan tangan atau dengan bantuan pisau pengeruk atau bisa juga
diambil dengan mengangkat kantong-kantong filter yang telah berisi
kue.Satu cycle operasi kira-kira 18 menit, dan setelah 20 menit
menjadi kosong dan siap operasi kembali.Tujuan pengisian slurry
pada kecepatn 500 rpm adalah jika pada perputaran 1500 rpm, maka
nanti kristalnya akan pecah/ menjadi lebih halus. Dan jika pada
perputaran 1500 rpm, cakenya sudah bisa menempel.
b. Ter meer centrifuge with pusher (alat sentrifugasi
sorong)Alat ini termasuk dalam jenis alat sentrifugasi perforated
basket yang dilengkapi dengan pusher (alat pendorong) untuk
mengeluarkan kue sehingga alat bisa bekerja secara terus-menerus
(kontinu). Ukuran basket biasanya berdiameter 30 inci dengan
panjang pusher 12 inci. Karena alat bekerja secara kontinu, maka
kapasitasnya besar dengan pergerakan pusher 15-30 kali per
menit.
CARA KERJA :
Corong pengumpan dan keranjang ayak berputar, sedangkan rumah
kue dan rumah filtrat tidak berputar. Melalui sebuah pipa saluran,
slurry masuk ke corong pengumpan yang dipasang pada lantai sorong
kemudian terdistribusi secara merata di dalam tromel. Filtrat
dilontarkan dengan gaya sentrifugal menembus celah dan meninggalkan
rumah sentrifugasi melalui sebuah lubang tersendiri. Kue filter
yang terbentuk terbawa ke bagian tepi keranjang karena gerakan kian
kemari dari pusher dan jatuh keluar melalui pipa pembuangan.
Pencucian kue filter yang sewaktu-waktu diperlukan dapat dilakukan
di dalam tromel yang dapat digerakkan secara aksial, berselingan
dengan bagian yang diam di tempat.
Alat sentrifugasi sorong adalah jenis alat filtrasi yang dapat
dipakai untuk produk-produk berbentuk kristal kasar yang mudah
difiltrasi, yang tidak usah dicuci atau hanya perlu dibersihkan
sekedarnya, biasanya sering digunakan di pabrik-pabrik gula atau
garam.
c. Ter meer universal centrifuge
Sentrifugal ini sebenarnya merupakan sentrifugal semi kontinu,
karena dalam operasinya mengalami pemberhentian aliran feed
(slurry) tetapi alat masih tetap berputar. Kontruksi alatnya sama
dengan perforated basket centrifugal, tetapi diletakkan secara
horizontal dimana pemasukan slurry dan pengeluaran kue dilakukan
dari samping, pengeluaran kuenya menggunakan pisau penggaruk.
CARA KERJA
Feed/ slurry dimasukkan pada saat basket dalam keadaan berputar.
Karena adanya putaran, kue akan tertahan dan mengendap pada kain
saringan, sedang filtrat menembus kain saringan dan keluar lewat
pipa pengeluaran untuk filtrat.
Setelah beberapa waktu (kue mencapai ketebalan tertentu),
pemasukan feed dihentikan. Kemudian dilakukan pencucian
(sentrifugal tetap berputar). Setelah pencucian selesai, perputaran
dikurangi kecepatannya. Kemudian kue dikeluarkan dengan pisau
penggaruk dan langsung masuk ke pipa pengeluaran.
Kerugian pada alat sentrifugasi yang mempunyai pisau penggaruk
adalah hanya bahan yang berbentuk pasir dan tidak melekat yang
dapat dikeluarkan. Di samping itu, setiap kali terdapat lapisan kue
yang tersisa pada kain filter. Lapisan ini pada saat-saat tertentu
harus dikeluarkan dengan tangan. Jika tidak, dapat mengurangi daya
filtrasi.
2. Alat sentrifugasi penjernihAlat jenis ini dapat digunakan
untuk memisahkan cair/ cair atau cair/ cair dengan sedikit endapan,
dimana cair/ cair tersebut tidak saling larut (ada perbedaan
densitas) dan alat ini bisa beroperasi secara kontinu.
Berbeda dengan alat sentrifugasi penyaring/ filtrasi, tromol
maupun rotor pada alat sentrifugasi penjernih dibuat bermantel
penuh. Prinsipnya: pada alat ini pemisahan terjadi pada arah
radial, sehingga karena percepatan yang besar, partikel berat
membentuk lapisan yang terluar dan partikel yang lebih ringan ada
di lapisan dalam.
a. Disk centrifuge (sentrifugasi piring)Alat sentrifugasi piring
sangat efektif untuk pemisahan beberapa campuran liquida dan
campuran liquida yang mengandung sedikit padatan. Bentuknya
menyerupai silinder yang bulat dengan diameter 8 20 inci yang
mempunyai sumbu berputar yang vertikal. Di dalam alat ini terdapat
sejumlah besar piring berbentuk kerucut yang disusun satu diatas
yang lain.
CARA KERJA
Campuran yang akan dipisahkan mengalir masuk ke ruang separasi
di dalam tromol melalui pipa masukan yang tidak bergerak. Di dalam
ruang ini terdapat sejumlah besar piring berbentuk kerucut yang
disusun satu diatas yang lain. Dengan membuat lubang-lubang yang
teratur pada piring-piring itu, tersusunlah saluran-saluran tegak
lurus yang menembus seluruh perangkat piring. Campuran yang
dimasukkan ke dalam akan mengalir ke atas melaui saluran-saluran
tersebut dan kemudian terdistribusi ke dalam ruang-ruang sempit
diantara piring. Cairan yang lebih ringan naik melewati tepi dalam
piring ke saluran keluaran di atas. Sedangkan cairan yang lebih
berat mengalir melewati tepi luar piring ke saluran pembuangan lain
yang juga terdapat di atas. Endapan akan terkumpul di ruang lumpur
di sekeliling tromol dan dapat dikeluarkan dengan perlengkapan
penyalur khusus secara kontinu.
b. Alat sentrifugasi spiral pengangkutAlat ini dapat digunakan
untuk memisahkan campuran padatan dan cairan yang lebih banyak
padatannya, tapi karena dalam sistem peralatannya tidak menggunakan
saringan ayak (filter), sehingga masuk pada sentrifugasi jenis
penjernih.
Alat ini terdiri atas tromol (drum) yang berbentuk conical
(kerucut silinder) yang berputar pada posisi horizontal yang di
dalamnya terdapat screw/ spiral pengangkut yang berputar dengan
kecepatan sedikit berbeda dengan kecepatan putar tromol, di antara
tromol dan spiral terdapat celah yang sempit. Alat ini memisahkan
campuran padat-cair dengan padatan yang mudah menjadi kering atau
yang tidak higroskopis.
CARA KERJA
Drum/ tromol berputar (kurang lebih 3250 rpm), screw/ spiral
juga berputar dengan arah yang sama (kurang lebih 3000 rpm).
Campuran cair-padat dimasukkan ke tengah-tengah alat
sentrifugasi melalui sebuah pipa masukan yang khusus. Karena gaya
sentrifugal yang besar, bahan-bahan padat yang berat jenisnya lebih
besar akan terakumulasi pada dinding tromol. Oleh spiral, padatan
tersebut diangkut dan dikeluarkan secara kontinu melalui ujung
tromol yang lebih sempit dan berbentuk kerucut. Cairan terkumpul
pada ujung tromol yang lain dan mengalir ke luar melewati sebuah
tanggul yang dapat diatur ketinggiannya.
c. Solid bowl basket (Imperforated basket centrifugal)Sama
dengan perforated basket, hanya basketnya tidak berlubang.
Digunakan untuk pemisahan liquida dengan liquida dalam suspensi
(misal minyak/ eteris).
Tujuan dinding yang berbentuk lekuk (bowl) agar cairan ikut
berputar, dan pada putaran tetsebut terjadi 2 lapisan.
Karena sistem ini tidak kontinu, maka pada pabrik agar bisa
menjadi sistem yang kontinu, sering dipasang beberapa centrifugal
secara paralel, misalnya dipasang 4 buah, maka yang I diisi dahulu,
setelah yang I mencapai operasi konstan (1500 rpm), yang II lalu
diisi dan seterusnya. Ketika sampai di III atau IV, lalu I
discharge. Jadi, kerjanya semi kontinu bila dtinjau dari seluruh
penysunan alat tersebut.
Jenis-jenis sentrifugal yang digunakan untuk sedimentasi
meliputi: hydrocyclone tubular bowl chamber bowl imperforate basket
disk stack separator disk-bowl centrifuge decanter1. Gambar mesin
dan Keterangannya Hydrocyclone
Hydrocyclone merupakan perangkat sederhana menggunakan gaya
sentrifugal untuk mencapai pemisahan. Pemisahan sentrifugal yang
dihasilkan oleh gerakan mengaduk, yang disebabkan oleh pengenalan
tangensial dari bahan. Prinsipnya operasi didasarkan pada konsep
kecepatan ketetapan henti dari sebuah partikel padat dalam bidang
sentrifugal.
Gambar 1. HydrocyclonePrinsip dasar kerja hydro cylone
Dasar dasar operasional dari hydrocylone adalah memanfaatkan
efek dari gaya centrifugal dan density fluida kerja. Fenomena
fenomena dari efek tersebut diperlihatkan dengan fakta bahwa
sebagian besar air yang mengikuti arus berputar di dalam
hydrocyclone tergerak ke arah poros pusaran dan akan naik ke dalam
vortex untuk menuju dome dan keluar meninggalkan hydrocyclone. Pada
hakekatnya tiap partikel dari cracked mixture di dalam air, sebagai
media yang bergerak mengikuti arus pusaran di dalam hydrocyclone
dipengaruhi oleh 2 gaya yang berlawanan yaitu gaya centrifugal
yaitu gaya yang mendorong partikel partikel cracked mixture ke
dinding cone hydrocyclone dan gaya yang berlawanan arah dengan gaya
centrifugal yaitu gaya yang mendorong menuju ke lobang dari vortex,
dan berusaha untuk menghanyutkan partikel-partikel. Selain arus
berputar, di dalam air yang sedang mengikuti gerak pusaran di dalam
hydro cyclone juga ada arus non tangensial yang berlawanan arah
dengan gaya centrifugal.
Partikel-partikel inti ( kernel ) dengan berat jenis ( specifik
gravity ) yang lebih rendah dari pada fraksi cangkang ( shell )
dengan aliran tahanan yang lebih kecil akan hanyut ke poros putaran
dan akan keluar dari hydrocyclone untuk keluar meninggalkan
hydrocyclone melalui vortex. Partikel-partikel cangkang dengan
berat jenis ( specifik gravity ) yang lebih besar daripada fraksi
inti ( kernel ) dengan aliran tahanan yang lebih besar akan lebih
banyak dipengaruhi oleh gaya centrifugal sehingga akan terdesak ke
dinding hydrocyclone untuk selanjutnya turun dan keluar
meninggalkan hydrocyclone melalui, lubang pengeluaran di ujung
dasar cone.
2. Tubular bowl centrifuge
Tubular centrifuge digunakan utamanya untuk pemisahan secara
kontinyu cairan dari cairan atau partikel yang sangat halus dari
cairan, meskipun dalam beberapa kasus itu digunakan sebagai
sentrifugal jenis batch. Tubular centrifuge adalah pengganti yang
sangat baik bagi banyak filter dan membran aplikasi tradisional
karena efisiensi yang tinggi (hampir tidak kehilangan produk) dan
footprint kecil. Selain itu, tidak seperti filter tradisional,
mereka tidak pernah memerlukan pra-coating atau back-pembilasan dan
tidak pernah menyumbat.
Gambar 2. Tubular-bowl centrifuge3. Chamber bowl centrifuge
Chamber mangkuk centrifuge adalah salah satu mangkuk tubular
yang diatur co-aksial. Memiliki mangkuk utama mengandung sisipan
silinder yang membagi volume mangkuk menjadi serangkaian ruang
annular, yang beroperasi secara seri.
Gambar 3. Chamber bowl centrifuge4. Imperforate basket
centrifuge
The imperforata keranjang centrifuge digunakan ketika jika
konten padat dari suspensi lebih tinggi. Ini terdiri dari keranjang
berbentuk drum sederhana atau mangkuk, biasanya berputar di sekitar
sumbu vertikal.
Gambar 4. Imperforate basket centrifuge5. Disk stack
separator
Desain paling sederhana adalah mangkuk tertutup, yang berisi
disk stack, dengan padatan mengumpul di bagian luar mangkuk, dari
mana mereka harus dihilangkan secara manual setelah menghentikan
rotasi. Padatan dikeluarkan dari mangkuk dengan sejumlah metode ,
termasuk penggunaan dasar nozel, yang terbuka terus menerus. Dalam
desain yang lebih rumit nozel valved terbuka secara otomatis ketika
kedalaman solid dalam mangkuk mencapai nilai tertentu, dan kemudian
tutup lagi ketika sebagian besar padatan telah habis.
Gambar 5. Disk stack separator6. Disk-bowl
centrifugeDisk-mangkuk sentrifugal yang umum digunakan dalam
bioseparation, karena menawarkan pemisahan kontinyu. Yang ditumpuk
disk kerucut memungkinkan area sedimentasi besar dalam volume yang
relatif kompak. Pakan memasuki kompartemen yang sebenarnya di
bagian bawah mangkuk dan perjalanan ke atas melalui kecepatan
vertikal lubang pakan, mengisi ruang antara cakram. Disc mangkuk
sentrifugal adalah dangkal lebar silinder bawah didorong mangkuk
berputar dengan kecepatan sedang dari 6000 rpm dalam casing
stasioner dari 30 cm sampai 100 cm diameter.
Gambar 6. Disk-bowl centrifuge7. Decanter
Decanter centrifuge adalah satu-satunya centrifuge sedimentasi
yang dirancang dari awal untuk menangani konsentrasi padatan yang
signifikan dalam suspensi pakan. Pada saat yang sama dapat mencapai
derajat klarifikasi cukup baik dari konsentrat cair. Meskipun
sedikit rumit, mesin mencakup prinsip sederhana. Perbedaan
kecepatan antara sekrup dan gulir memberikan gerakan menyampaikan
untuk mengumpulkan dan menghapus padatan, yang menumpuk di dinding
mangkuk.1. Cylindroconical bowl2. Helical extraction screw
(scroll)3. Feed4. Distributor5. Ring space6. Settled product7.
Liquid level8. Drying zone9. Clarified liquid10. Adjustable
thresholds
Gambar 7. Decanter
MAKALAH PIP 2SENTRIFUGASI
OLEH :Kelompok: 7 (Tujuh)
Nama
:Esa Ahmeilawati
(061230401037)Wisman Dwingga
(061230401052)
Kelas
:3KIBDosen :
PembimbingJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYATAHUN
AJARAN 2014/2015