(DS 2)
I.
TUJUAN :
Setelah
melakukan praktikum mahasiswa dapat diharapkan :
1. Mengetahui
perilaku dinamis dari tangki berpengaduk yang disusun secara seri
2. Menentukan
waktu mati pada tangki
bersusun seri akibat perubahan jarak
3. Menggambarkan
kurva respon konsentrasi tangki bersusun.
II.
BAHAN DAN ALAT
·
BAHAN :
Kalium klorida yang dilarutkan dalam
air sehingga mencapai konsentrasi 0,025 M dalam 3 L
·
ALAT
:
-
1
set tangki berpengaduk bersusun seri
-
1
set konduktometer
-
Stopwatch
-
Gelass
kimia 100 mL , 50 mL , 500 mL
-
Labu
takar 1000 mL
-
Spatula,
pengaduk, botol aquades.
III.
TEORI
SINGKAT
Waktu mati
atau dead time adalah waktu mulai dari terjadi perubahan input hingga input
terukur oleh system. Dead time terjadi dikarenakan tempat pengukuran terletak
jauh dari tempat perubahan input, umumnya oleh pipa aliran yang panjang
sehingga saat terjadi perubahan di pangkal pipa, perubahan baru terukur setelah
waktu tertentu. Hal ini menyebabkan perubahan tidak langsung dapat dideteksi
sehingga pertauran yang seharusnya dilakukan menjadi lambat sehingga proses pengendalian menjadi tidak optimal.
Pada gambar
di atas tujuan pengendalian adalah mempertahankan harga pengukuran pada proses
(system) sesuai dengan set point. Apabila terjadi perubahan pada harga
pengukuran, maka error dari hasil pengukuran terhadap set point akan diberikan
kepada controller yang kemudian memberikan perintah kepada katup control untuk
memberikan aliran tertentu agar aliran tersebut menghasilkan perubahan yang
akan membuat harga pengukuran kembali ke harga set point namun karena jarak
yang tau antara katup control dan proses akan menyebabkan terjadinya dead time
yaitu dimana katup control telah memberikan perubahan namun perubahan yang
melalui pipa panjang tidak langsung berakibat langsung pada proses. Sealng
waktu ini membuat harga error berikut yang kemudian mengakibatkan controller
memberikan perintah lanjut kepada katup control untuk memberikan aliran baru
kembali. Semakin besar dead time yang terjadi akan menyebabkan pengendalian
menjadi tidak terkendali. Katup control sebaiknya terletak didekat proses atau
system sedangkan alat ukur atau controller dengan menggunakan tranmisi listrik
dapat diletakan ditempat yang lebih jauh.
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.
Pemilihan susunan rangkaian reactor dipengaruhi oleh
berbagai pertimbangan, tergantung keperluan dan maksud dari operasinya.
Masing-masing rangkaian memiliki kelebihan dan kekurangan, karena di dunia ini
tidak ada yang sempurna. Semua yang ada didunia ini saling melengkapi satu sama
lainnya. Secara umum, rangkaian reactor yang disusun secara seri itu lebih baik
dibanding secara parallel. Setidaknya ada 2 sisi yang dapat menjelaskan kenapa
rangkaian reactor secara seri itu lebih baik. Pertama, ditinjau dari konversi
reaksi yang dihasilkan dan yang kedua ditinjau dari sisi ekonomisnya.
Pertama, ditinjau
dari konversi reaksinya. Feed yang masuk ke reactor pertama dalam suatu
rangkaian reactor susunan seri akan bereaksi membentuk produk yang mana pada
saat pertama ini masih banyak reaktan yang belum bereaksi membentuk produk di
reactor pertama, sehingga reactor selanjutnya berfungsi untuk mereaksikan
kembali reaktan yang belum bereaksi dan seterusnya sampai mendapatkan konversi
yang optimum. Secara sederhana, reaksi yang berlangsung itu dapat dikatakan
berkali-kali sampai konversinya optimum. Konversi yang optimum merupakan maksud
dari suatu proses produksi. Sementara itu jika dengan reactor susunan parallel,
dengan jumlah feed yang sama, maka reaksi yang terjadi itu hanya sekali
sehingga dimungkinkan masih banyak reaktan yang belum bereaksi. Walaupun pada
outletnya nanti akan dijumlahkan dari masing-masing reactor, namun tetap saja
konversinya lebih kecil, sebagai akibat dari reaksi yang hanya terjadi satu
kali.
Kedua, tinjauan
ekonomisnya. Dalam pengadaan alat yg lain, misal jika seri hanya memerlukan
satu wadah untuk bahan baku (baik dari beton ataupun stainless steel), dan
konveyor yang digunakan juga cukup satu. Namun jika paralel mungkin memerlukan
wadah lebih dari satu ataupun konveyor yang lebih dari satu untuk memasukkan
feed ke masing-masing reactor. Konsekuensi yang lain dari suatu reactor
rangkain parallel adalah karena masih ada reaktan yang banyak belum bereaksi
maka dibutuhkan lah suatu recycle yang berakibat pada bertambahnya alat untuk
menampungnya, sehingga lebih mahal untuk mendapatkan konversi yang lebih besar.
IV.
LANGKAH KERJA
1. Mengkalibrasi konduktormeter yang akan
digunakan sesuai prosedur kaibrasi.
2. Mempersiapkan larutan KCL
0,025 M dalam wadah 3 L dan aquadest pada tangki penampung bagian belakang
3. Mengisi ke 3 tangki berpengaduk dibagian
depan dengan larutan KCL 0,025 M. Mengisi juga gelas kimia 1 L dengan
larutan KCL. ( Membagi 4 bagian yang sama dalam ketiga tangki dan satu gelas
kimia. Menghubugkan tangki ketiga dengan gelas kimia 1 L dengan selang
melingkar )
4. Menghidupkan pengaduk dan mengatur laju pengadukan dengan kecepatan medium. Mengukur
konduktivitas ketiga tangki di depan, memastikan nilai konduktivitas harus sama
(mematikan
pengaduk saat melakukan pengukuran konduktivitas)
5. Menghidupkan pompa dan mengalirkan aquadest dari tangki
penampungan ke gelas ukur 100 mL menentukan laju alir ke tangki berpengaduk dengan menggunakan
stopwatch (volume air tertampung / waktu).
6. Memasukkan selang berisi aquadest ke
tangki berpengaduk I dan mencatat waktu sebagai waktu 0 menit.
7. Mengukur konduktivias di tangki
berpengaduk I dan gelas kimia 1 L bergantian setiap 0,5 menit selama 5 menit pertama . (mematikan pengaduk saat melakukan
pengukuran konduktivitas)
8. Melanjutkan
pengamatan setiap 2 menit hingga didapat harga konduktivitas yang konstan di
tangki berpengaduk 1 dan gelas kimia 1 L
9. Setelah selesai , mengosongkan seluruh tangki penampung dan
ke 3 tangki berpengaduk dan gelas kimia. mencuci bersih dengan air karena sisa air
garam dapat membuat korosi pada alat.
Alternatif :
Ke 3 tangki berpengaduk di isi dengan larutan KCL 0,025 M (± 3000
mL) sedangkan tangki penampungan di isi dengan air aquades.
Kurva yang dihasilkan akan berbentuk
terbalik dari teori.
V.
DATA PENGAMATAN
Table 1. Table
Konduktivitas
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
VI.
PERHITUNGAN
·
Perhitungan
debit
-
Untuk tiap 100 ml, waktu yang
dibutuhkan adalah 17 detik
-
Q =
V / t
= 100 ml / 17
detik
= 5,8 ml/detik
·
Penentuan
Dead Time
Dari grafik didapat Dead Time 7,5
menit
-
Konversi ke detik:
Dead Time =
7,5 menit x 60 detik/menit = 450
detik
·
Penentuan
Volume Dead Time
Volume Dead
Time = (V x Dead time) / t
Atau
= Debit x
Dead Time
= 5,8
ml/detik x 450 detik
=
2610 ml atau 2,61 liter
ANALISA DATA
Efek pengaruh input secara bertahap pada tangki
berpengaduk yang disusun secara berseri berbeda dengan tangki yang dipasang
tunggal. Tangki ini
termasuk sistem tangki kontinyu untuk reaksi–reaksi 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.
Pengaruh
dari jarak yang berbeda pada tangki berpengaduk yang disusun secara berseri
tersebut adalah pada perubahan konsentrasi terhadap
lamanya waktu reaktan mengalir atau homogenisasi reaktan dari tangki ke tangki.
Proses homogenisasi tersebut dipengaruhi oleh proses pengadukan dan aliran
masuk ke tiap tangki. Pada tangki 4 dengan jarak yang paling jauh, menghabiskan
waktu yang sangat lama untuk mencapai suatu titik dimana konduktivitasnya sama
dengan ketiga tangki lainnya atau homogen. Pada tangki 4 pengadukan juga
dilakukan secara manual, berbeda dengan ketiga tangki lainnya yang
pengadukannya dilakukan oleh pengaduk otomatis. Hal ini membuktikan bahwa
dengan kecepatan aliran masuk yang sama, yang mempengaruhi perubahan
konsentrasi keempat tangki adalah jarak dan pengadukan.
KESIMPULAN
1. Tangki berpengaduk yang disusun
secara berseri memiliki perilaku dinamis akibat adanya jarak yang berbeda
antara ketiga tangki.
2. Waktu terjadi
pada menit ke-65 dimana konduktivitas pada tangki keempat sama dengan ketiga
tangki lainnya.
3. Dead Time
terjadi pada menit ke-1,5 dan Volume Dead Time sebesar 107,9910 ml.
GAMBAR ALAT
Tangki
Berpengaduk dengan sususan seri
DAFTAR
PUSTAKA
Lestari, Sutini
Pujiastuti. “Petunjuk praktikum pengendalian proses: Perilaku dinamik tangki berpengaduk”.
Palembang: Teknik Kimia.Politeknik Negeri Sriwijaya
http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2012/04/22/pemilihan-reaktor-alir-tangki-berpengaduk-ratb-seri-apa-paralel/
No comments:
Post a Comment