7/22/2019 ARA DS1

1/13

EFEK PERUBAHAN INPUT SECARA BERTAHAP

( DS1 )

I. TUJUAN

Setelah melakukan praktikum mahasiswa diharapkan dapat :

1. Mengetahui perilaku dinamis dari tangki berpengaduk yang disusun secaraseri.

2. Menentukan respon konsentrasi tangki bersusun seri terhadap perubahankonsentrasi tangki pertama.

3. Menggambarkan kurva perubahan respon konsentrasi tangki bersusun.

II. DASAR TEORI

Tangki berpengaduk adalah alat simulasi pengendalian yang bertujuan

menjelaskan simulasi prilaku dari suatu system pengendalian untuk tangki-tangki

berpengaduk yang disusun secara seri.

Alat ini terdiri dari tiga buah tangki berpengaduk utama yang dihubungkan

secara seri, tangki I dan tangki II dihubungkan langsung oleh pipa dibagian bawah

tangki tersebut seperti bejana berhubungan, sehingga pada saat tangki I berisi

suatu larutan maka tangki II juga akan langsung berisi lautan dengan tinggi dan

volume yang sama seperti tangki I. Tangki III berhubungan dengan tangki II

dengan jarak tertentu. Jarak antara tangki dibuat sedemikian rupa sehingga walau

tangki III bersebelahan dengan tangki II, proses pengisian tangki III adalah setelah

tangki II terisi pada ketinggian maksimum. Setelah tangki II mencapai maksimum,

cairan di tangki II akan masuk kedalam pipa yang dipasang berdiri di tangki II,

cairan lalu turun dan masuk kedalam tangki III melalui bagian bawah tangki III.

Jarak yang berbeda antara tangki I, II, dan III memungkinkan untuk mempelajari

efek jarak terhadap pengukuran dan pengendalian.

Keluaran dari tangki III dapat dialirkan melalui lilitan selang untukmensimulasikan jarak jauh menuju tangki IV. Hal ini digunakan untuk

7/22/2019 ARA DS1

2/13

menentukan waktu mati : waktu dimana controller tidak memberikan harga

keluaran.

Masuk

Tangki I Tangki II Tangki III

Keluar ke Tangki IV

Cairan masuk ke tangki I berasal dari tangki penampungan kapasitas 10 L

yang terdapat dibelakang alat yang dengan pompa lalu ke flow meter untuk

kemudian masuk ke tangki I. Tangki dilengkapi pengaduk yang kecepatannya

dapat diatur melalui saklar pengatur kecepatan yang terletak dipanel depan. Alat

ini dilengkapi dengan saklar dan sekering untuk keamanan kerja yang dipasang di

bagian belakang panel.

Pada awalnya alat ini mempunyai konduktometer yang dipasang di bagian

bawah tiap-tiap tangki, sehingga harga perubahan konduktivitas dapat diukur

dengan memindah- mindah posisi saklar pemilih konduktivitas yang terletak

dibawah panel depan. Alat ini sekarang menggunakan konduktometer terpisah

menggunakan elektroda kaca. Perhatian harus diberikan saat mencelupkan

elektroda kedalam tangki, pengaduk harus dimatikan.

7/22/2019 ARA DS1

3/13

Tiga buah tangki berpengaduk yang disusun secar seri mempunyai respon

berbentuk kurva eksponensial untuk tangki pertama; tempat terjadi perubahan

input, dan kurva sigmoidal (bentuk huruf S) untuk dua tangki berikutnya.

Perbedaan bentuk kurva diakibatkan oleh transfer lag; kelambatan 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 dalam satuan menit. T

adalah konstanta waktu atau time constant, yang besarnya 2/3 dari total perubahan

mecapai konstan ( 63,2 % ).

A = E ( 1- et/T ) dapat disederhanakan menjadi dA/dT = (E/T) et/T

A = 0,6321 E

Dikarenakan kelambatan ini, maka suatu perubahan terhadap input akan

kembali stabil setelah waktu konstan, dengan menghitung wajtu konstan maka

dapat diperkirakan waktu yang dibutuhkan oleh suatu perubahan untuk memcapai

suatu keadaan konstan atau stabil sehingga pengaturan dapat dilakukan sebelum

perubahan tersebut dirasakan oleh suatu proses atau sistem.

III. BAHAN DAN ALAT

BAHAN

Kalium klorida yang dilarutkan dalam air sehingga mencapai konsentrasi0,025 M dalam tangki penampung (10L)

ALAT

1 set tangki berpengaduk bersusun seri 1 set konduktometer Stop watch Gelas ukur 100ml Gelas kimia 100ml

7/22/2019 ARA DS1

4/13

Labu takar 100 ml Kaca arloji Spatula

Botol aquades

IV. LANGKAH KERJA

1. Mengkalibrasi konduktometer yang akan digunakan sesuai prosedur kalibrasi.2. Mempersiapkan aquadest dalam tangki penampung dibelakang alat.3. Membuat larutan KCl 0,025 M sebanyak 3 liter. Mengisi ke 3 tangki di bagiandepan dengan larutan KCl tersebut.

4. Menghidupkan pengaduk dan mengatur laju pengadukan pada kecepatanmedium. 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 kegelas ukur 100 mL, menentukan laju alir ke tangki berpengaduk dengan

menggunakan stopwatch (volume air tertampung / waktu).

6. Memasukkan selang berisi larutan KCl 0,025 M ke tangki berpengaduk I danmencatat waktu sebagai waktu 0 menit.

7. Mengukur konduktivitas di tangki berpengaduk I, II dan III bergantian setiap 5menit. (mematikan pengaduk saat melakukan pengukuran konduktivitas).

8. Mengulangi langkah 7 hingga di dapat harga konduktivitas yang konstan di ke3 tangki berpengaduk.

9. Setelah selesai, mengosongkan seluruh tangki penampung dari ke 3berpengaduk. Mencuci bersih dengan air karena sisa air garam dapat membuat

korosi pada alat.

7/22/2019 ARA DS1

5/13

V. DATA PENGAMATANt (menit) konduktivitas

Bejana 1 Bejana 2 Bejana 3

0 3,47 3,45 3,27

1 3,44 3,45 3,282 3,31 3,44 3,28

3 3,21 3,43 3,28

4 3,09 3,41 3,16

5 3 3,40 3,13

6 2,93 3,38 3,13

7 2,79 3,35 3,10

8 2,73 3,32 3,12

9 2,38 3,21 3,12

10 2,36 3,20 3,15

11 2,33 3,20 3,0612 2,30 3,10 3,05

13 2,17 3,06 2,96

14 2,08 3,00 2,95

15 1,82 2,93 2,87

16 1,75 2,88 2,85

17 1,67 2,83 2,84

18 1,63 2,77 2,84

19 1,57 2,63 2,75

20 1,50 2,59 2,74

21 1,45 2,47 2,74

22 1,41 2,42 2,72

23 1,40 2,40 2,70

24 1,32 2,30 2,67

25 1,27 2,27 2,67

26 1,22 2,20 2,64

27 1,17 2,11 2,64

28 1,05 2,08 2,60

29 1,05 1,99 2,59

30 1,05 1,99 2,55

31 1 1,87 2,50

32 0,96 1,83 2,5033 0,93 1,57 2,22

34 0,88 1,48 1,90

35 0,79 1,27 1,86

36 0,66 1,20 1,75

37 0,63 1,12 1,74

38 0,63 1,12 1,50

39 0,63 1,12 1,48

40 0,63 1,12 1,48

41 0,63 1,12 1,48

42 0,63 1,12 1,48

7/22/2019 ARA DS1

6/13

Data Laju Aliran Air

Volume aliran air = 100 mlT1 =2,13 menit

Q =

=

= 46,97 ml/menit

T2 = 2,12 menit

Q =

=

= 47,16 ml/menit

T3 = 2,10 menit

Q =

=

= 47,61 ml/menit

T4 = 2,12 menit

Q =

=

= 47,16 ml/menit

T5= 2,12 menit

Q =

=

= 47,16 ml/menit

Kalibrasi konduktometerCond =

=0,96

7/22/2019 ARA DS1

7/13

Tabel untuk Perhitungan Tangki I

A (ms/cm) Ln A ( ms/cm ) T (s)

3,47 1,244 0

3,44 1,23 1

3,31 1,196 23,21 1,166 3

3,09 1,128 4

3 1,098 5

2,93 1,075 6

2,79 1,026 7

2,73 1,004 8

2,38 0,867 9

2,36 0,858 10

2,33 0,845 11

2,30 0,832 122,17 0,774 13

2,08 0,732 14

1,82 0,598 15

1,75 0,550 16

1,67 0,512 17

1,63 0,488 18

1,57 0,410 19

1,50 0,405 20

1,45 0,371 21

1,41 0,343 22

1,40 0,3364 231,32 0,277 24

1,27 0,239 25

1,22 0,198 26

1,17 0,157 27

1,05 0,048 28

1,05 0,048 29

1,05 0,048 30

1,00 0 31

0,96 -0,040 32

0,93 -0,0725 330,88 -0,127 34

0,79 -0,238 35

0,66 -0,4155 36

0,63 -0,462 37

0,63 -0,462 38

0,63 -0,462 39

0,63 -0,462 40

0,63 -0,462 41

063 - 0,462 42

7/22/2019 ARA DS1

8/13

Tabel untuk Perhitungan Tangki II

Waktu (s) A (ms/cm) Ln A (ms/cm)

0 3,45 1,2383

1 3,45 1,23832 3,44 1,2354

3 3,43 1,2325

4 3,41 1,2267

5 3,40 1,2237

6 3,38 1,217875

7 3,35 1,208

8 3,32 1,199

9 3,21 1,166

10 3,20 1,1631

11 3,20 1,163112 3,10 1,131

13 3,06 1,118

14 3,00 1,09

15 2,93 1,07

16 2,88 1,057

17 2,83 1,0402

18 2,77 1,015

19 2,63 0,966

20 2,59 0,951

21 2,47 0,904

22 2,42 0,883

23 2,40 0,8754

24 2,30 0,8329

25 2,27 0,8197

26 2,20 0,788

27 2,11 0,7466

28 2,08 0,732

29 1,99 0,688

30 1,99 0,688

31 1,87 0,62593

32 1,83 0,604333 1,57 0,6043

34 1,48 0,4510

35 1,27 0,3920

36 1,20 0,2390

37 1,12 0,1823

38 1,12 0,1133

39 1,12 0,1133

40 1,12 0,1133

41 1,12 0,1133

42 1,12 0,1133

7/22/2019 ARA DS1

9/13

Tabel untuk Perhitungan Tangki III

Waktu (s) A (ms/cm) Ln A (ms/cm)

0 3,27 1,184

1 3,28 1,1872 3,28 1,187

3 3,28 1,187

4 3,16 1,1410

5 3,13 1,1505

6 3,13 1,1410

7 3,10 1,1314

8 3,12 1,137

9 3,12 1,137

10 3,15 1,1314

11 3,06 1,118412 3,05 1,115

13 2,96 1,085

14 2,95 1,0818

15 2,87 1,054

16 2,85 1,0473

17 2,84 1,043

18 2,84 1,043

19 2,75 1,011

20 2,74 1,007

21 2,74 1,007

22 2,72 1,0006

23 2,70 0,9932

24 2,67 0,9820

25 2,67 0,9820

26 2,64 0,970

27 2,64 0,970

28 2,60 0,955

29 2,59 0,951

30 2,55 0,93

31 2,50 0,916

32 2,50 0,91633 2,22 0,797

34 1,90 0,64

35 1,86 0,620

36 1,75 0,559

37 1,74 0,553

38 1,50 0,405

39 1,48 0,390

40 1,48 0,390

41 1,48 0,390

42 1,48 0,390

7/22/2019 ARA DS1

10/13

VII.GRAFIK

7.1grafik praktikum

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10 20 30 40 50

Konduktivitas

waktu (menit)

grafik konduktivitas berbanding waktu

konduktivitas Bejana 1

konduktivitas Bejana 2

konduktivitas Bejana 3

y = -0.0698x + 3.1612

R = 0.94990

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10 20 30 40 50

konduktivitas(ms/cm)

waktu (menit)

Grafik Linearitas tangki I

konduktivitas tangki I

Linear (konduktivitas

tangki I)

7/22/2019 ARA DS1

11/13

y = -0.0646x + 3.7805

R = 0.9712

0

0.5

1

1.5

2

2.53

3.5

4

0 10 20 30 40 50

komduktivitas(ms/

cm)

waktu (menit)

Grafik linearitas tangki II

konduktivitas tangki II

Linear (konduktivitas

tangki II)

y = -0.0426x + 3.5061

R = 0.8746

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10 20 30 40 50

konduktivitas(ms/cm)

waktu (menit)

grafik linearitas tangki III

konduktivitas tangki III

Linear (konduktivitas

tangki III)

7/22/2019 ARA DS1

12/13

VIII. ANALISA PERCOBAAN

Percobaan kali ini adalah percobaan dengan menggunakan tangki

berpengaduk. Hal yang dilakukan adalah mengamati perubahan konduktivitas

secara bertahap pada tangki-tangki berpengaduk yang dihubungkan secara seri.

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat dianalisa bahwa, konduktivitas pada

tiap-tiap tangki berpengaduk adalah berbeda perubahan / penurunan harganya

ketika tangki-tangki ini dialirkan penambahan air masuk ke tangki I yang berasal

dari tangki penampungan yang terdapat dibelakang alat ini. Dari data yang di

dapatkan terlihat bahwa tangki I lebih cepat mengalami penurunan nilai

konduktivitas dibandingkan dengan dua tangki lainnya. Hal ini dikarenakan air

yang dialirkan oleh pompa dari tangki belakang dialirkan masuk ketangki I dari

atas sehingga cairan ditangki I mengalami perubahan konduktivitas lebih cepat.

Sedangkan untuk tangki II mengalami perubahan konduktivitas yang sedikit agak

lambat., terlihat pada data, hal ini dikarenakan penambahan air di tangki I

memerlukan waktu pencampuran didalam tangki I yang kemudian mengalir ke

tangki II dari bagian bawah tangki yang berarti cairan yang mengalir dari bawah

ke tangki II adalah cairan yang memiliki konduktivitas yang belum terlalu

menurun kadarnya karena penambahan air tadi. Pada tangki III penurunankonduktivitasnya hampir sama dengan tangki II namun harga konduktivitasnya

lebih rendah dibandingkan dengan tangki II. Hal ini diakibatkan oleh kelambatan

akibat perpindahan cairan dari tangki awal ke tangki akhir. Namun pada akhirnya

konduktivitas tiap-tiap tangki terus mengalami penurunan hingga menit ke 37

tangki I sudah konstan konduktivitasnya pada harga 0,63 ms/cm, berlanjut pada

menit ke 38 tangki 2 konstan konduktivitasnya pada harga 1,12 ms/cm dan

selanjutnya tangki III konstan konduktivitasnya pada menit ke 39 dengan nilai

tertinggi dibanding dua tangki sebelumnya yakni 1,48 ms/cm. Hal ini karena

aliran aquadest melewati tangk I dan II terlebih dahulu sehingga mengalir dan

memberikan perubahan lambat ke tangki III, sehingga kadar garam dari larutan

KCl masih besar mengakibatkan konduktivitas menjadi paling besar diantara

ketiga tangki.

7/22/2019 ARA DS1

13/13

IX.KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

konduktometer yang digunakkan harus dikalibrasi terlebih dahulu agarhasil yang didapatkan akurat

Q ( laju alir) yang dialirkan masuk ketangki adalah 46-47 ml/min aquades Pada tangki I konduktivitas konstan yang didapat adalah 0,63 ms/cm pada

menit ke 37

Pada tangki II konduktivitas konstan yang didapat adalah 1,12 ms/cm padamenit ke 38

Pada tangki III konduktivitas konstam yang didapat adalah 1,48 ms/cmpada menit ke 39

Konduktivitas tangki III paling besar karena aquades yang dialirkan dam3tangki berhubungan sedikit yang sampai ke tangki III.

Untuk mencari slope dan juga intersept digunakan metode least square. Linear yang didapat adalah ; tangki I : y= -0,043x + 1,305 tangki II : y = -0,0287x + 1,415 tangki III : y = 0,50 x + (-10,63 )

X. DAFTAR PUSTAKA

Pujiastuti Sutini. Jobsheet penuntun praktikum pengendalian proses. 2013.

POLSRI. Palembang