PENENTUAN WAKTU MATI ( DEAD TIME )(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 jarak3. Menggambarkan kurva respon konsentrasi tangki bersusun.II. 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.III. BAHAN DAN ALAT

BAHAN :

Kalium klorida yang dilarutkan dalam air sehingga mencapai konsentrasi 0,025 M dalam 3L Kalium klorida 0,1 N sebanyak 100 ml

ALAT :

1 set tangki berpengaduk bersusun seri 1 set konduktometer

Stopwatch

Gelass kimia 100mL , 50ml , 500 ml

Labu takar 1000ml

Spatula, pengaduk, botol aquades.

IV. LANGKAH KERJA

1. Mengkalibrasi konduktormeter yang akan digunakan sesuai prosedur kalibrasi.2. Mempersiapkan larutan KCL 0,025 M dalam wadah 3L dan aquadest pada tangki penampung bagian belakang.3. Mengisi ke 3 tangki berpengaduk dibagian depan dengan larutan KCL 0,025 M. 4. Menghidupkan pengaduk dan mengatur laju pengadukan dengan kecepatan medium. Mengukur konduktivitas tangki 1 dan tangki 4, 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 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 I dan tangki 4 bergantian setiap 0,5 menit sampai konduktivitasnya sama . 8. Setelah selesai , mengosongkan seluruh tangki penampung dan mencuci bersih dengan air karena sisa air garam dapat membuat korosi pada alat.V. DATA PENGAMATAN

Tabel.I Konduktivitas setiap 0,5 menit selama 5 menit percobaan.Waktu (menit)Konductivity

Tangki 1 (mS/cm)Tangki 4 (mS/cm)

04,044,04

0,53,473,99

13,344,00

1,53,053,99

22,843,92

2,52,673,92

32,533,96

3,52,473,98

42,413,95

4,52,223,94

52,263,82

Table.II Harga konduktivitas setiap 2 menit harga konstan.

Waktu (menit)Konductivity

Tangki 1 (mS/cm)Tangki 4 (mS/cm)

21,863,98

41,443,91

61,183,91

80,953,65

100,763,68

120,603,46

140,513,23

160,423,05

180,362,85

200,322,65

220,282,46

240,282,24

260,262,07

280,241,86

300,221,72

320,221,55

340,201,40

360,191,19

Waktu (menit)Konductivity

Tangki 1 (mS/cm)Tangki 4 (mS/cm)

380,191,13

400,191,04

420,191,03

440,191,02

460,191,00

480,190,85

500,190,77

520,190,65

540,190,50

560,190,44

580,190,38

600,190,23

620,190,19

640,190,19

VI. PERHITUNGAN

Perhitungan debit

Perhitungan Q untuk tiap 100 ml, waktu yang dibutuhkan adalah 30 detikQ= V / t = 100 ml / 30 detik

= 3,33 ml/detik

Pembutan larutan KCl 0,1 N, 100 mlM= M. Bm. V

= 0,1 mol/l . 74,55 gr/mol . 0,1 L

= 0,745 gram

KCl 0,025 M, 3 LM= M. Bm. V

= 0,025 mol/l . 74,55 gr/mol . 3 L

= 5,59 gram

Penentuan konstanta cellK= K.Tabel / K. Pengukuran

= 13, 62 / 12, 15

= 1,12

Menghitung dead time

Dari grafik didapat : t 1 = 912 detik , t2 = 1800 detik.

Penentuan volume dead timeV= Q . t

= 50 ml/ menit . 7,8 menit

= 390 mlVII. ANALISASetelah melakukan praktikum, saya dapat menganalisa bahwa praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan dead time pada tangki bersusun seri.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 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.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.VIII. KESIMPULAN

1. Tangki berpengaduk yang disusun secara berseri memiliki perilaku dinamis akibat adanya jarak yang berbeda antara ketiga tangki.2. Dead time atau waktu mati adalah waktu saat terjadinya perubahan input hingga input terukur pada system.3. Nilai dead time yang didapat yaitu sebesar 7,8 menit.4. Volume tangki berdasarkan laju alir feed dan dead time yaitu sebesar 390 ml.5. Variable yang dapat mempengaruhi perubahan konsentrasi terhadap lamanya waktu reaksi yaitu jarak dan laju pengadukannya.

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/M, Anerasari.B.eng,.M.si..Penuntun Praktikum Pengendalian Proses.Palembang: Politeknik Negeri Sriwijaya.M

pengukuran

controller

Katup kontrol

System (proses)