Efek Perubahan Input Berulang.docx

EFEK PERUBAHAN INPUT BERULANG

I. Tujuan Percobaan Setelah melakukan praktikum mahasiswa diharapkan dapat : 1. Mengetahui efek perubahan input berulang pada kestabilan proses 3 tangki 2. Menggambarkan kurva perubahan respon konsentrasi tangki bersusun 3. Menjelaskan akibat perubahan input berulang pada kestabilan proses

II. Alat yang Digunakan 1. 1 set tangki berpengaduk yang disuun seri 2. 1 set konduktometer 3. Stopwatch 4. Gelas kimia 1000 ml 5. Gelas kimia 100 ml 6. Gelas ukur 100 ml 7. Labu takar 50 ml 8. Pengaduk 9. Spatula 10. Neraca analitik 11. Baskom

III. Bahan yang Digunakan 1. KCl 0,025 M dalam 3000 ml 2. KCl 0,1 M untuk kalibrasi konduktometer 3. KCl 0,5 M 100 ml 4. Aquadest secukupnya

IV. Dasar Teori Tiga buah tangki yang tersusun seri dapat diketahui waktu konstannya dimana suatu proses menjadi konstan setelah input diubah setelah waktu perioda tetentu.

Namun apabila input mengalami perubahan secara berulang, maka sulit untuk menenukan waktu konstan karenanya proses akan sulit menjadi stabil dan dapat mengakibatkan proses menjadi tak terkendali. Praktikum berikut mensimulasikan suatu keadaan dimana proses ke 3 tangki telah mencapai kestabilan, namun kemudian terjadi perubahan input pada salah satu tangki sehingga kestabilan terganggu. Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan di dalam bahan yang diaduk. Tujuan operasi pengadukan yang utama adalah terjadinya pencampuran. Pencampuran merupakan operasi yang bertujuan mengurangi ketidaksamaan kondisi, suhu, atau sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan. Pencampuran dapat terjadi dengan cara menimbulkan gerak di dalam bahan itu yang menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu terhadap yang lainnya,sehingga operasi pengadukan hanyalah salah satu cara untuk operasi pencampuran. Pencampuran fasa cair merupakan hal yang cukup penting dalam berbagai proses kimia. Pencampuran fasa cair dapat dibagi dalam dua kelompok. Pertama, pencampuran antara cairan yang saling tercampur (miscible), dan kedua adalah pencampuran antara cairan yang tidak tercampur atau tercampur sebagian (immiscible). Pengadukan dan pencampuran merupakan operasi yang penting dalam industri kimia. Pencampuran

(mixing)

merupakan

proses

yang

dilakukan

untuk

mengurangi

ketidakseragaman suatu sistem seperti konsentrasi, viskositas, temperatur dan lain-lain. Pencampuran dilakukan dengan mendistribusikan secara acak dua fasa atau lebih yang mula-mula heterogen sehingga menjadi campuran homogen. Peralatan proses pencampuran merupakan hal yang sangat penting, tidak hanya menentukan derajat homogenitas yang dapat dicapai, tapi juga mempengaruhi perpindahan panas yang terjadi. Penggunaan

peralatan yang tidak tepat dapat menyebabkan konsumsi energi berlebihan dan merusak produk yang dihasilkan. Salah satu peralatan yang menunjang keberhasilan pencampuran ialah pengaduk. Pencampuran yang baik akan diperoleh bila diperhatikan bentuk dan dimensi pengaduk yang digunakan, karena akan mempengaruhi keefektifan proses pencampuran, serta daya yang diperlukan. Menurut aliran yang dihasilkan, pengaduk dapat dibagi menjadi tiga golongan: 1. Pengaduk aliran aksial yang akan menimbulkan aliran yang sejajar dengan sumbu putaran. 2. Pengaduk aliran radial yang akan menimbulkan aliran yang berarah tangensial dan radial terhadap bidang rotasi pengaduk. Komponen aliran tangensial menyebabkan timbulnya vortex dan terjadinya pusaran, dan dapat dihilangkan dengan pemasangan baffle atau cruciform baffle. 3. Pengaduk aliran campuran yang merupakan gabungan dari kedua jenis pengaduk di atas. Alat pengaduk merupakan bagian dari sistem pengaduk, yang selain mencakup bagian penggerak (biasanya elektro-motor sebagai penggerak tunggal) juga berbagai rangkaian pengalih (roda gigi, kopling, bantalan) serta seringkali penyekat sumbu pengaduk. Alat pengaduk yang sebagian telah distandarisasi untuk tangki pengaduk dipasang pada tutup tangki dengan perantaraan pemegang. Pada bejana pengaduk terbuka yang kecil seringkali digunakan alat pengaduk yang dapat diatur posisinya (dapat diangkat dan diturunkan, sebagian juga dapat dibalikkan) atau yang dapat dijepitkan pada dinding bejana). Pengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan (cair, cair / padat, cair / cair, cair / gas, cair / padat / gas) di dalam bejana pengaduk. Biasanya yang berlangsung adalah gerakan turbulen (misalnya untuk melaksanakan reaksi kimia, proses pertukaran panas, proses pelarutan). Alat pengaduk terdiri atas sumbu pengaduk dan strip pengaduk yang dirangkai menjadi satu kesatuan atau dapat dipisah-pisah menjadi 2 - 3 bagian (pengaduk yang dapat dipisah-pisahkan juga dapat dibongkar pasang di dalam satu unit tangki pengaduk). Alat pengaduk dapat dibuat dari berbagai bahan yang sesuai dengan bejana pengaduknya, misalnya dari baja, baja tahan karat, baja berlapis email, baja berlapis karet. Suatu alat pengaduk diusahakan menghasilkan pengadukan yang sebaik mungkin dengan pemakaian daya yang sekecil mungkin. Ini berarti seluruh isi bejana pengaduk sedapat mungkin digerakkan secara merata, biasanya secara turbulen.

V. Langkah Kerja 1. Mengkalibrasi konduktometer yang akan digunakan sesuai prosedur kalibrasi 2. Mempersiapkan larutan KCL0,025 M dalam wadah 3000 ml dan air aquadest pada tangki penampung di bagian belakang. 3. Mengisi ke 3 tangki berpengaduk di bagian depan dengan larutan KCL 0,025 M tersebut . 4. Menghidupkan pengaduk dan mengatur laju pengadukan pada kecepatan medium, mengukur konduktivitas ke 3 tangki di depan, memastikan nilai konduktivitas harus sama. (mematikan pengaduk saat melakukan pengukuran konduktivitas). 5. Menghidupkan pompa dan mengalirkan aquadest dari tangki penampung ke gelas ukur 100 ml, menentukan laju alir ke tangki berpengaduk dengan menggunakan stopwatch. 6. Memasukkan selang berisi aquadest ke tangki berpengaduk 1 dan mencatat waktu sebagai 0 menit. 7. Mengukur konduktivitas ditangki berpengaduk I, II, III bergantian setiap 1 menit sekali selama 10 menit pertama. 8. Setelah 10 menit, memasukkan 30 ml KCl 0,5 M

ke tangki I, melanjutkan

pengamatan setiap 1 menit hingga 10 menit. Mengulangi kembali langkah 8 hingga terjadi penambahan 3x 30 ml larutan KCl ke tangki bersusun. 9. Setelah selesai, mengosongkan seluruh tangki penampung dan ke 3 tangki berpengaduk. 10. Mencuci dengan air karena sisa air garam dapat menimbulkan terak pada alat.

VI. Data Pengamatan Tangki I tiap 10 menit ditambah KCl 0,5 M 30 ml 





10 menit pertama Menit

Tangki I

Tangki II

Tangki III

0

7,00

7,03

7,05

1

3,92

6,22

6,47

2

2,40

4,82

6,28

3

1,49

3,58

5,25

4

0,85

2,41

3,94

5

0,62

1,72

3,26

6

0,52

1,288

2,51

7

0,407

0,991

2,12

8

0,350

0,971

1,606

9

0,317

0,604

1,258

10

0,291

0,499

0,99

10 menit kedua dengan penambahan 30 ml KCl 0,5 M Menit

Tangki I

Tangki II

Tangki III

11

3,80

2.14

1,199

12

2,56

2,45

1,573

13

1,768

2,40

1,872

14

1,278

2,08

1,965

15

0,950

1,715

1,923

16

0,740

1,457

1,831

17

0,612

1,236

1,698

18

0,509

1,049

1,553

19

0,447

0,869

1,399

20

0,40

0,808

1,305

10 menit ketiga dengan penambahan 30 ml KCl 0,5 M

Menit



Tangki I

Tangki II

Tangki III

21

2,87

2,52

1,687

22

1,358

2,23

2,11

23

0,744

1,539

1,91

24

0,476

1,033

1,523

25

0,352

0,676

1,090

26

0,502

0,475

0,770

27

0,283

0,368

0,574

28

0,270

0,319

0,436

29

0,255

0,279

0,348

30

0,257

0,265

0,306

10 menit ketiga dengan penambahan 30 ml KCl 0,5 M Menit

Tangki I

Tangki II

Tangki III

31

2,52

2,23

1,830

32

1,202

1,909

1,707

33

0,654

1,322

1,616

34

0,424

0,873

1,268

35

0,327

0,581

0,950

36

0,286

0,426

0,664

37

0,272

0,339

0,485

38

0,266

0,298

0,391

39

0,246

0,261

0,308

40

0,246

0,251

0,279

VII. Perhitungan 1. Pembuatan Larutan KCl 0,1 M 250 ml gr = M x V x BM = 0,1 mol/l x 0,25 L x 74,55 gr/mol = 1,8637 gr

2. Pembuatan larutan KCl 0,025 M 3000 ml gr = M x V x BM = 0,025 mol/l x 3 L x 74,55 gr/mol = 5,5912 gr 3. Pembuatan larutan KCl 0,5 M 100 ml gr= M x V x BM = 0,5 mol/l x 0,1 L x 74,55 gr/mol = 3,7375gr 4. Kalibrasi alat konduktometer Temperatur 27,7oC 27,7−7 28−27

=

X−13,37 13,62−13,37

0,175 = X - 13,37 X = 13,54 ms/cm K tabel 13,54 ms/cm K=

K tabel K pengukuran

=

13,54 ms/cm 24,6 ms/cm

= 0,5504 ms/cm 5. Kecepatan aliran v = 100 ml t = 12,72 s Q= =

V t 100 ml 12,72s

= 7,8616 ml/s

GRAFIK PERCOBAAN

Perubahan Input Secara Bertahap (Konduktivitas terhadap Waktu) 8 7

Konduktivitas (mS/cm)

6 5 Tangki 1

4

Tangki 2

3

Tangki 3

2 1 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Waktu (menit)

VIII. Analisa Percobaan Berdasarkan percobaan yang dilakukan mengenai efek yang ditimbulkan akibat input berulang pada tangki berpengaduk. Fluida yang digunakan adalah KCl 0,025 M dan aquadest merupakan fluida yang digunakan sebagai fluida pengenceran sedangkan input atau gangguan yang diberikan berupa larutan KCl 0,5 M sebanyak 30 ml tiap 10 menit pengadukan. Pada 10 menit pertama di ke tiga tangki terlihat ada penurunan konduktivitas yang terjadi karena dialirkannya aqudest dari tangki penampung ke dalam tangki berpengaduk, pada tangki satu penurunan jauh lebih cepat karena aquades yang dipompakan langsung masuk ke tangki satu, sedangkan pada tangki ke-2 dan ke-3 aquades akan masuk setelah melewati tangki pertama, hal inilah yang menyebabkan keterlambatan penurunan konduktivitas karena adanya jarak pada tangki. Kemuadian

saat 10 menit pertama diberikan gangguan berupa KCL 0,5 M yang menyebabkan nilai koduktivitas tidak stabil, yang mulanya konduktivitas menurun dan mulai mendekati konstan, namun dengan adanya gangguan konduktivitas mengalami lonjakan kembali. Akan tetapi karena adanya penambahan aquadest yang konstan menggunakan pompa maka nilai konduktivitas cepat membaik dan normal kembali. Begitu pula yang terjadi pada tangki kedua dan ketiga. Perbedaan nilai saat penurunan konduktivitas diakibatkan oleh waktu keterlambatan yang direspon dari gangguan yang diberikan. Saat tangki pertama mendekati konduktivitas awal, tangki kedua ikut turun perlahan namun pada tangki ketiga, konduktivitas berjalan lebih lambat dibandingkan dengan tangki satu dan tangki ke-2 sehingga saat gangguan berikutnya dimasukkan, pada tangki ketiga konduktivitas masih menurun sedangkan tangki lainnya mulai naik karena gangguan yang diberikan. Hal tersebut dikarenakan adanya jarak antara masing-masing tangki sehingga ada waktu jeda antara tangki pertama dengan yang kedua, dan tangki kedua dengan yang ketiga. Karena itulah terjadi osilasi yang berbeda pada grafik yang disebabkan oleh gangguan, jarak tangki dan waktu yang diperlukan. Faktor lain yang menyebabkan konduktivitas sulit stabil yaitu kecepatan pengadukan yang mempengaruhi larutan menjadi homogen setelah adanya gangguan yang diberikan.

1. Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan: -

Penambahan larutan KCl 0,5 M pada tangki 1 dapat menyebabkan proses terganggu dan menjadi tidak stabil.

-

Penambahan larutan KCl 0,5 M secara berulang dapat dirasakan langsung pada tangki 1 dengan perubahan konduktivitas yang meningkat tajam, sedangkan pada tangki 2 dan tangki 3 gangguan yang dirasakan tidak terlalu berpengaruh karena faktor jarak

-

Penambahan larutan KCl menyebabkan kenaikan nilai konduktivitas pada tangki 1, 2 dan tangki ke-3.

DAFTAR PUSTAKA Kasie Laboratorium Pengendalian Proses. 2018. Penuntun praktikum pengendalian proses. Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya. https:// documen.tips/amp/documents/pengpros-efek-perubahan-input-brulang-ds3.html. (diakses pada 20 Oktober 2018) https://www.pdfcoke.com/doc/22874774418/pengpros-efek-perubahan-input-brulangds3.html. (diakses pada 21 Oktober 2018)

GAMBAR ALAT

Dynamic Behavior Of Stirred Tank

Dynamic Behavior Of Stirred Tank