EFEK PERUBAHAN INPUT BERULANG

I. Tujuan Percobaana. Mengetahui efek perubahan input berulang pada kestabilan proses tiga tangki.b. Menggambartkan kurva perubahan respon konsentrasi tangki bersusun.c. Menjelaskan akibat perubahan input berulang pada kestabilan proses.

II. Alat dan BahanA. Alat yang digunakan : Tangki berpengaduk bersusun seri: 1 set Konduktometer: 1 buah Stop Watch: 1 buah Gelas Kimia 1000 ml, 100 ml: 1/1 buah Labu takar 100 ml: 1 buah Spatula: 1 buah Neraca Analitik: 1 buah Kaca Arloji: 1 buah Botol Aquades: 1 buah

B. Bahan yang digunakan: Air: secukupnya KCl 0,1M KCl 0,02M

III. Dasar TeoriTiga buah tangki yang bersusun seri dapat diketahui waktu konstantanyua dimana suatu proses menjadi konstanta setelah input diubah setelah periode waktu tertentu. Namun, apabila input mengalami perubahan secara berulang maka sulit untuk membentuk waktu konstanta dan karenanya proses akan sulit menjadi stabil dan dapat mengakibatkan proses menjadi tak terkendali. Praktikum DS3 menstibulasikan suatu keadaan dimana proses di ketiga tangki mencapai kestabilan, namun kemudian terjadi perubahan input pada salah satu tangki sehingga kestabilan tangki 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.

IV. Langkah KerjaA. Prosedur Kalibrasi1. Membuat larutanm KCl 0,1 M sebanyak 100 ml2. Mengukur temperatur, diatur 250C.3. Mencelupkan elektroda ke dalam larutan, kemudian menekan tombol cond. Apabila pembacaannya kuraang atau lebih dari 12,88 maka harga pembacaan dibagi dengan 12,88.4. Mengukur pembacaan dengan menekan tombol sesuai dengan pengendaliannya. Misalnya, pembacaan pada display 12,91 maka dibagi dengan 12,88 menjadi 1,00 pengalinya 1x denganpembacaan 0,01.5. Apabila kalibrasi telah selesai dilakukan, tombol stand by ditekan dan konduktometer siap digunakan.

B. Prosedur Pengukuran Efek Berulang1. Mengkalibrasi konduktometer yang akan digunakan sesuai prosedur kalibrasi.2. Menyiapkan larutan KCl 0,1M dalam wadah 3000 ml dan akuades pada tangki penampung di bagian belakang.3. Mengisi ketiga tangki berpengaduk di bagian depan dengan larutan KCl 0,01M. Isi juga sebuah gelas kimia 1000 mkl dengan larutan KCl. Selang dihubungkan ke bagian pengeluaran tangki 3 ke wadah penampung.4. Menghidupkan pengaduk dan mengatur laju pengadukan pada kecepatan medium. Konduktivitas ketiga tangki diukur. Pastikan nilai konduktivitas harus sama (Matikan pengaduk saat mengukur konduktivitas).5. Menghidupkan pompa dan mengalirkan aquades dari penampung ke gelas ukur 100 ml, laju alir ke tangki berpengaduk ditentukan dengan stopwatch. (Volume air tertampung/waktu, 100 ml 10-15 detik).6. Memasukkan selang berisi aquades ke tangki berpengaduk 1 dan mencatat waktu sebagai t = 0 menit7. Mengukur konduktivitas di tangki I, II, III bergantian setiap 1 menit selama 10 menit pertama.8. Setelah 10 menit, 10 ml larutan KCl dimasukkan dari gelas kimia 1000 ml ke tangki 1. Pengamatan dilanjutkan setiap 1 menit hingga 10 menit. Langkah 8 diulangi hingga terjadi penambahan 3x 10 ml larutan KCl ke tangki bersusun.9. Setelah selesai, tangki dikosongkan dan dicuci bersih untuk menghindari korosi.

C. Keselamatan KerjaPastikan area lingkungan praktikum selalu kering, bersihkan setiap tumpahan karena larutan garam walaupun berkonsentrasi rendahmerupakan konduktor listrik yang baik. Lantai harus kerinng, gunakan alas kaki bila perlu. Peralatan yang telahsrelesai digunakan harus dibilas dengan air. Garam tersisa bersifat korosif dan dapat merusak peralatan.

waktutangki 1tangki 2tangki 3

02,772,772,77

12,252,732,7

21,212,022,51

30,7291,4452,21

40,4591,0791,72

50,3220,7191,257

60,2530,4980,95

70,2090,3950,747

80,1840,2910,592

90,1620,270,378

100,1550,1910,293

110,4120,2120,237

120,1840,1960,221

130,1620,1810,206

140,1540,1750,198

150,1470,1620,181

160,1430,1530,172

170,1410,1470,161

180,140,1450,15

190,1390,1430,154

200,1380,140,147

210,7590,5420,325

220,3760,4880,434

230,270,4650,429

240,210,4330,397

250,1790,260,327

260,1590,2170,3

270,1490,1840,259

280,1430,1690,221

290,1380,1530,195

300,1360,1450,174

310,2980,1810,172

320,1670,1770,176

330,1490,1640,173

340,1410,1530,164

350,1360,1450,158

360,1350,1410,152

370,1330,1370,146

380,1340,1350,142

390,1320,1330,136

400,1310,1320,135

V. DATA PENGAMATAN

V. GRAFIK a. Grafik antara waktu dan konduktivitas 1

b. Grafik antara waktu dan konduktivitas 2

c. Grafik antara waktu dan konduktivitas 3

d. Grafik antara waktu dan konduktivitas tangki 1, 2, dan 3

VI. Analisis PercobaanPada percobaan dinamika tangki berpengaduk ke-3 (DS 3) yang dilakukan bertujuan untuk menunjukkan adanya perubahan input secara berulang. Hal yang membedakan dengan percobaan sebelumnya adalah penambahan KCl 30 ml setiap 10 menit sebanyak 3 kali yang ditambahkan pada tangki 1. Penambahan KCl ini bertujuan dapat mengganggu kestabilan proses dan dapat mengakibatkan proses menjadi tidak terkendali jika dilakukan terus-menerus. Dimana penambahan KCl ini dapat menyebabkan konduktivitas larutan naik dari konsidi sebelumnya. Dimana pada tangki 1, perubahan konduktivitas tersebut dapat dirasakan secara langsung setelah penambahan dari KCl. Misalnya, penambahan KCl setelah 10 menit pertama menyebabkan konduktivitas larutan pada tangki 1 naik dari 0.15 mS/cm0C menjadi 0.412 mS/cm0C, walaupun perubahan tersebut tidak terlalu besar. Penambahan KCl pada 10 menit kedua memberikan efek perubahan konduktivitas yang sangat besar dan memiliki perubahan konduktivitas terbesar yaitu 0,138 menjadi 0,759 mS/cm0C. Sementara perubahan konduktivitas paling kecil perubahan terjadi pada 10 menit ke tiga, yaitu dari 0,136 menjadi 0,298 mS/cm0C. Hal ini dapat terjadi karena pada menit penghujung konduktivitas sudah mendekati stabil dan dalam keadaan mendekati jenuh hal ini menunjukkan perubahan konduktivitasnya kecil.Pada tangki 2, perubahan tersebut tidak terasa secara langsung. Akan tetapi perubahan tersebut tidak lebih besar daripada tangki 1. Misalnya, penambahan KCl setelah 10 menit pertama menyebabkan konduktivitas larutan pada tangki 2 naik dari 0.191 mS/cm0C menjadi 0.212 mS/cm0C, walaupun perubahan tersebut tidak terlalu besar. Penambahan KCl pada 10 menit kedua memberikan efek perubahan konduktivitas yang besar yaitu 0,14 menjadi 0,542 mS/cm0C. Sementara perubahan konduktivitas paling besar perubahan terjadi pada 10 menit ke tiga, yaitu dari 0,136 menjadi 0,145 menjadi 0,181 mS/cm0C. Pada tangki ke-3, peningkatan konduktivitas baru terasa pada menit ke-19 yaitu dari 0,15 mS/cm0C menjadi 0,154 mS/cm0C. Pada menit 21 dari 0,147 mS/cm0C menjadi 0,325 mS/cm0C. Respon tangki ke-3 sangat lambat dibandingkan dengan 2 tangki sebelumnya. Hal ini terjadi karena adanya jarak yang lebih jauh sehingga perubahan terdeteksi dalam selang waktu yang lebih lama.Penambahan KCl tersebut mengakibatkan proses menjadi tidak terkendali, dimana ketika tangki tersebut akan berusaha stabil pada nilai konduktivitas tertentu, namun terganggu akibat penambahan secara berulang. Hal ini menyebabkan penentuan waktu konstan menjadi sulit dan proses menjadi tidak stabil. Untuk membuat proses menjadi stabil, maka pengukuran konduktivitas harus dilakukan dalam waktu lebih lama > 40 menit tanpa melakukan penambahan KCl sehingga dapat diperoleh konduktivitas larutan yang sama untuk ketiga tangki.

VII. KesimpulanDari percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : Penambahan input pada salah satu tangki dapat menyebabkan kestabilan terganggu dan proses menjadi tidak stabil. Penambahan input secara berulang dapat dirasakan secara langsung tangki 1 dan terasa dalam selang waktu tertentu (lebih lama) oleh tangki 2 dan 3 akibat adanya jarak. Perubahan input berulang akan mengganggu proses yang telah stabil,dan untuk menstabilkannya dibutuhkan waktu yang lebih lama, hingga mencapai harga konstan dengan harga input yang baru.

VIII. Daftar PustakaJobsheet. 2015. Pengendalian Proses DS3. Palembang:Polsri

Gambar Alat Labu UkurGelas UkurGelas Kimia Spatula Konduktometer Kaca Arloji

Dinamic Behaviour of Stired Tank Stopwatch