BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Dasar Teori

1.1.1 Pengertian Pengadukan

Pengadukan (agitation) adalah gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu

pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai

semacam pola sirkulasi. Pencampuran adalah peristiwa menyebarkan bahan-bahan

secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan

sebaliknya, sedang bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fasa atau lebih.

1.1.2 Tujuan Pengadukan

Tujuan pengadukan zat cair dilakukan untuk berbagai maksud bergantung dari

tujuan langkah pengolahan itu sendiri. Tujuan pengadukan antara lain :

1. Untuk membuat suspensi partikel zat padat

2. Untuk mencampur zat cair yang mampu campur (miscible)

3. Untuk menyebarkan (dispersi) gas di dalam zat cair dalam gelembung-gelembung

kecil

4. Untuk meyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair yang lain,

sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus

5. Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan

1.1.3 Tangki Pengaduk

Zat cair biasanya diaduk di dalam suatu tangki atau bejana, biasanya yang

berbentuk silinder dengan sumbu terpasang vertikal. Bagian atas tangki mungkin

saja terbuka ke udara atau dapat pula tertutup. Ukuran dan proporsi tangki

bermacam-macam, bergantung pada masalah pengadukan itu sendiri. Ujung bawah

tangki itu biasanya agak membulat, jadi tidak datar maksudnya agar tidak terdapat

terlalu banyak sudut-sudut tajam atau daerah yang sulit ditembus arus zat cair.

Kedalaman zat cair biasanya hampir sama dengan diameter tangki.

1.1.4 RATB ( Reaktor Alir Tangki Berpengaduk )

RATB adalah reaktor kontinyu yang berupa tangki berpengaduk, pola aliran

adalah mixed flow, sehingga bisa diasumsikan konsentrasi, konversi, dan suhu di

semua titik dalam reaktor adalah homogen. Ada beberapa jenis reaktor RATB

Sehingga pada reaktor ini suhu bisa dianggap isotermal:

a. RATB biasa, digunakan untuk sistem cair-cair, dimana reaktan adalah fasa cair,

dan bila ada katalisator juga cair.

b. Reaktor Gelembung: Reaktor untuk mereaksikan sistem gas cair, dimana gas di

umpankan dengan sparger dari bawah dan cairan dari atas secara kontinyu.

c. Slurry Reactor : Reaktor yang mereaksikan cairan dan padatan, baik padatan

sebagai katalisator ataupun reaktan, dengan pengadukan.

Untuk RATB dapat disusun seri 3-5 buah untuk mendapatkan pola aliran

similar dengan plugflow, dan dapat dipasang pendingin/pemanas baik jacket maupun

koil untuk menjaga suhu konstan.

Gambar RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)

Bagian dalam suatu RATB :

RATB dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu). Di RATB,

satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan

dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor. Pengaduk

dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi

berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat diketahui dengan membagi volum

reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan

perhitungan kinetika reaksi, konversi suatu reaktor dapat diketahui.

Beberapa hal penting mengenai RATB:

Reaktor berlangsung secara ajeg, sehingga jumlah yang masuk setara dengan

jumlah yang ke luar reaktor jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau

bertambah isinya.

Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga

semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini,

komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor.

Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri

daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di

belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di

depannya.

Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model

perhitungan akan menyerupai perhitungan untuk RAP

1.1.5 Pencampuran (mixing)

Pencampuran (mixing) adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara

acak dimana bahan satu menyebar ke bahan yang lain dan sebaliknya, sedangkan

bahan-bahan tersebut sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Prinsip

percobaan pencampuran adalah berdasarkan pada peningkatan pengacakan dan

distribusi dua atau lebih komponen yang mempunyai sifat yang berbeda.

Derajat pencampuran dapat dikarakterisasi dari waktu yang dibutuhkan,

keadaan produk atau bahkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk melakukan

pencampuran. Derajat keseragaman pencampuran diukur dari sampel yang

diambil selama pencampuran. Jika komponen yang dicampur telah terdistribusi

melalui komponen lain secara random, maka dikatakan pencampuran telah

berlangsung dengan baik.

Variabel-variabel yang mempengaruhi proses pencampuran adalah komposisi

bahan, reaktor yang digunakan, kecepatan pengadukan, waktu pengadukan,

densitas, dan viskositas bahan. Semakin lama pengadukan, maka campuran akan

semakin homogen. Homogenitas campuran berpengaruh pada viskositas dan

densitas campuran.

Besar kecilnya viskositas tergantung pada densitas.

a. Tangki Pencampuran (Mixing)

Alat pencampur fasa padat ke fasa cair jenis ini diperuntukkan untuk

memperoleh campuran dengan viskositas rendah, biasanya berupa tangki

pencampur beserta perlengkapannya. Dimensi tangki atau vessels, jenis

pengaduk atau impeller, kecepatan putar pengaduk, jenis pengaduk, jumlah

penyekat atau buffle, letak impeller beserta dimensinya bergantung dari

kapasitas dan jenis dari bahan yang dicampurkan.

b. Bagian-bagian Alat Pencampur

o Tangki atau vessel wadah untuk pencampuran berbentuk silinder dengan

bagian bawah melengkung atau datar.

o Penyekat/buffle berbentuk batang yang diletakkan dipinggir tangki berguna

untuk menghindari vortex dan digunakan untuk mempolakan aliran menjadi

turbulen. Jumlah buffle biasanya 3, 4 atau 6 buah dengan ukuran 1/12

diameter tangki. Sekat (baffle) adalah lembaran vertikal datar yang ditempelkan

pada dinding tangki. Tujuan utama menggunakan sekat dalam tangki adalah

memecah terjadinya pusaran saat terjadinya pengadukan dan pencampuran. Oleh

karena itu, posisi sumbu pengaduk pada tangki bersekat berada di tengah.

Namun, pada umumnya pemakaian sekat akan menambah beban pengadukan

yang berakibat pada bertambahnya kebutuhan daya pengadukan. Sekat pada

tangki juga membentuk distribusi konsentrasi yang lebih baik di dalam tangki,

karena pola aliran yang terjadi terpecah menjadi empat bagian. Penggunaan

ukuran sekat yang lebih besar mampu menghasilkan pencampuran yang lebih

baik.

o Pengaduk/impeller digunakan untuk mengaduk campuran, jenis dari impeller

beragam disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan. Jenis-jenis

impeller yang umumnya digunakan adalah : Tree-blades/marine impeller

digunakan untuk pencampuran dengan bahn dengan viscositas rendah

dengan

putaran yang tinggi, Turbine with flat vertical blades impeller digunakan

untuk cairan kental dengan viscositas tinggi, Horizontal plate impeller

digunakan untuk zat berserat dengan sedikit terjadinya pemotongan, Turbine

with blades are inclined impeller paling cocok digunakan untuk tangki yang

dilengkapi jaket pemanas, Curve bade Turbines impeller efektif untuk bahan

berserat tanpa pemotongan dengan viskositas rendah, Flate plate impeller

digunakan untuk pencampuran emulsi, Cage beaters impart impeller cocok

digunakan untuk pemotongan dan penyobekan, Anchore paddle impeller

digunakan campuran dengan viscositas sangat tinggi berupa pasta.

c. Ukuran dan Letak (Impeller)

Ukuran impeller biasanya berkisar antara 0,3-0,6 kali diameter tangki,

sedangkan letak impeller tergantung pada dimensi vessel viscositas campuran

yang diaduk. Tata letak dari impeller seperti pada tabel dibawah ini :

h adalah tinggi vessel s dan Dt adalah diameter vessel s

Letak impeller untuk tangki dengan menggunakan buffle biasanya di

tengah/center karena pola turbulensi yang dikehendaki akan terbentuk dengan

adanya buffle. Untuk tangki tanpa menggunakan buffle, letak pengaduk sangat

mempengaruhi pola aliran yang dihasilkan. Biasanya untuk menghindari

adanya vortex aliran fluida karena pengadukan tangki tanpa buffle meletakkan

pengaduk tidak tepat ditengah/tidak senter dengan tangki.

1.2.6 Jenis – Jenis Pengaduk

Ada beberapa tipe impeller yang biasa digunakan antara lain : propeller,

paddle, turbin,dan helical ribbon.

a. Propeller

Jenis impeller ini biasa digunakan untuk kecepatan pengadukan tinggi

dengan arah aliran aksial. Pengaduk ini dapat digunakan untuk cairan yang

memiliki viskositas rendah dan tidak bergantung pada ukuran serta bentuk tangki.

Kapasitas sirkulasi yang dihasilkan besar dan sensitif terhadap beban head. Dalam

perancangan propeller, luas sudu biasa dinyatakan dalam perbandingan luas area

yang terbentuk dengan luas daerah disk. Nilai nisbah ini berada pada rentang 0.45

sampai dengan 0.55. Pengaduk propeller terutama menimbulkan aliran arah

aksial, arus aliran meninggalkan pengaduk secara kontinu melewati fluida ke satu

arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar tangki. Impeller jenis ini

dapat dioperasikan pada seluruh range kecepatan. Propeller kecil biasanya

berputar pada kecepatan motor penuh, yaitu 1.150 atau 1.750 rpm, propeller besar

berputar pada 400 sampai 800 rpm.

Tipe impeller ini berbentuk kipas yang menghasilkan aliran aksial. Propeller

mempunyai tingkat efisiensi yang baik bila digunakan pada fluida yang

berviskositas rendah, kurang dari 2000 cP. Arus yang meninggalkan propeller

mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau

dinding bejana. Hal ini efektif digunakan dalam bejana besar. Biasanya alat

pengaduk propeller dibuat dalam dua bagian dan berputar dengan cepat.

Pengaduk propeller digunakan untuk mengaduk bahan dengan viskositas rendah.

Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah

propeller berdaun tiga.

Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750

rpm (radius per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah.

b. Paddle

Pengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses

pencampuran dalam industri. Bentuk pengaduk ini memiliki minimum 2 sudut,

horizontal atau vertikal, dengan nilai D/T yang tinggi. Paddle digunakan pada

aliran fluida laminar, transisi atau turbulen tanpa baffle. Pengaduk paddle

menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak vertikal

sama sekali, kecuali digunakan baffle. Arus yang bergerak ke arah horizontal

setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke bawah.

Tipe impeller ini akan mendorong zat cair secara radial dan tangensial. Arus

yang terjadi bergerak keluar ke arah dinding, lalu membelok ke atas atau ke

bawah. Paddle merupakan impeller yang paling efektif. Hal ini dapat dilihat dari

pola aliran yang ditimbulkan akibat gerakan paddle ke seluruh bagian sehingga

molekul yang akan dilarutkan bergerak acak dan homogenitas yang tinggi

dihasilkan. Hal ini menyebabkan paddle mempunyai efisiensi yang tinggi.

Impeller ini digunakan untuk fluida yang berviskositas 100.000 sampai 1.000.000

cP. Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada kesepatan rendah

diantaranya 20 hingga 200 rpm. Dayung datar berdaun dua atau empat biasa

digunakan dalam sebuah proses pengadukan. Panjang total dari pengadukan

dayung biasanya 60 - 80% dari diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10

dari panjangnya.

Pengaduk dayung menjadi tidak efektif untuk suspensi padatan, karena aliran

radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan vertikal menjadi kecil. Sebuah

dayung jangkar atau pagar, yang terlihat pada gambar 6 biasa digunakan dalam

pengadukan. Jenis ini menyapu dan mengeruk dinding tangki dan kadang-kadang

bagian bawah tangki. Jenis ini digunakan pada cairan kental dimana endapan pada

dinding dapat terbentuk dan juga digunakan untuk meningkatkan transfer panas

dari dan ke dinding tangki. Bagaimanapun jenis ini adalah pencampuran yang

buruk. Pengaduk dayung sering digunakan untuk proses pembuatan cat, bahan

perekat dan kosmetik.

c. Turbin

Istilah turbin ini diberikan bagi berbagai macam jenis pengaduk tanpa

memandang rancangan, arah discharge ataupun karakteristik aliran. Turbin

merupakan pengaduk dengan sudu tegak datar dan bersudut konstan. Pengaduk

jenis ini digunakan pada viskositas fluida rendah seperti halnya pengaduk jenis

propeller [Uhl & Gray, 1966]. Pengaduk turbin menimbulkan aliran arah radial

dan tangensial. Di sekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan

geseran yang kuat antar fluida. Salah satu jenis pengaduk turbin adalah pitched

blade. Pengaduk jenis ini memiliki sudut konstan.

Turbin biasanya efektif untuk fluida berviskositas sedang yaitu 2000 sampai

50.000 cP. Arus yang ditimbulkan bersifat radial dan tangensial. Komponen

tangensialnya menimbulkan vortex dan arus putar yang harus diehntikan dengan

menggunakan baffle.

Arus yang ditimbulkan oleh gerakan impeller ini menyebabkan terbentuknya

vortex yang sangat tidak diinginkan dalam proses mixing. Untuk mencegah

terjadinya vortex ketika fluida diaduk dalam tangki silinder dengan impeller yang

berada pada pusatnya maka digunakan baffle yang dipasang pada dinding vessel.

Baffle yang digunakan biasanya memiliki jarak yang sama. Baffle biasanya tidak

menempel pada dinding vessel sehingga secara kebetulan akan terdapat celah

antara baffle dengan dinding vessel.

Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung yang memiliki banyak daun

pengaduk dan berukuran lebih pendek, digunakan pada kecepatan tinggi untuk

cairan dengan rentang kekentalan yang sangat luas. Diameter dari sebuah turbin

biasanya antara 30 - 50% dari diamter tangki. Turbin biasanya memiliki empat

atau enam daun pengaduk. Turbin dengan daun yang datar memberikan aliran

yang radial. Jenis ini juga berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan

dialirkan dari bagian bawah pengadukdan akan menuju ke bagian daun pengaduk

lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas.

Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45o, beberapa aliran

aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliran aksial dan radial akan

terbentuk. Jenis ini berguna dalam suspensi padatan kerena aliran langsung ke

bawah dan akan menyapu padatan ke atas. Terkadang sebuah turbin dengan hanya

empat daun miring digunakan dalam suspensi padat. Pengaduk dengan aliran

aksial menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar dan pencampuran per

satuan daya dan sangat berguna dalam suspensi padatan.

d. Helical-Ribbon

Jenis pengaduk ini digunakan pada larutan pada kekentalan yang tinggi dan

beroperasi pada rpm yang rendah pada bagian laminer. Ribbon (bentuk seperti

pita) dibentuk dalam sebuah bagian helical (bentuknya seperti baling-balling

helicopter dan ditempelkan ke pusat sumbu pengaduk). Cairan bergerak dalam

sebuah bagian aliran berliku-liku pada bagiam bawah dan naik ke bagian atas

pengaduk.

1. Flat blades turbine

Jenis impeller yang dapat menangani semua aplikasi pencampuran

fluida. Pemompaan yang tinggi membuat jenis impeller ini baik untuk

pencampuran operasi. Hal ini disesuaikandengan penutup pelindungnya yang

terbuat dari plastik, karet dan timah.

2. Curved blade turbine

Jenis impeller ini efektif untuk menghilangkan bahan berserat tanpa

adanya fouling dan juga digunakanuntuk pengeboran minyak . Impeller ini

digunakan untuk kebutuhan low shear (gaya geser rendah).

3. Gate paddle

Digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi dan beroperasi pada

kecepatan poros yang rendah. Hal yang diperhatikan untuk menggunakan

jenis impeller ini yaitu tinggi cairan dangkal dan tangki lebar. Bekerja pada

aliran aliran radial, tidak memiliki sirkulasi vertikal kecuali menggunakan

baffle. Tidak mudah hancur pada operasi, dan juga biayanya relatif murah.

4. Marine propeller

Dimodelkan seperti baling baling kapal laut tetapi memiliki pitch untuk

turbulensi maksimum. Digunakan untuk pada kecepatan tinggi sampai 1800

rpm dengan viskositas cairan rendah sampai sekitar 4000 cP. Bersirkulasi

oleh aliran parallel aksial dan pola aliran dimodifikasi oleh sekat biasanya

oleh arus bawah. Bisa dipasang pada berbagai sudut, yang paling umum di

pasang pada sudut persegi.

5. Lifter turbine

Jenis impeller ini efisiensi untuk pompa dengan volume besar terhadap

head static kurang dari 36 inch. Typical radial impeller agitator beropreasi

sebagai turbin agitasi atau propeller konvensional pada berbagai aplikasi.

6. Flat blade pitched paddle

Merupakan jenis impeller yang sederhana dan di desain dengan biaya

rendah serta digunakan untuk berbagai pekerjaan. Beroperasi pada kecepatan

rendah, itu akan memberikan pemompaan maksimum dengan turbulensi

minimum.

7. Plain cage beater

Jenis Jenis impeller ini memberikan aksi pemotongan. Biasanya

terpasang pada poros yang sama dengan propeller standar.

8. Studded cage beater

Besar bidang kontak memberikan untuk potongan yang sangat kasar dan

memotong pada tindakan tertentu pada proses emulsi dan pembuatan pulp.

9. Saw toothed propeller

Menggantikan sejumlah zat cair dan menggabungkan pemotongan dan

merobek. Cocok untuk bahan berserat.

10. Perforated propeller

Jenis impeller ini dioperasikan pada pembasahan kering bubuk.

11. Shrouded turbine

Jenis impeller yang digunakan untuk kapasitas pompa yang tinggi.

Bekerja dengan aliran radial. Kisaran kecepatannya terbatas. Pada

kecepatan yang rendah tidak mudah hancur. Efektif pada viskositas yang

tinggi. Biayanya relatif tinggi. Biasanya digunakan untuk head static

rendah.

12. Radial propeller

Beroperasi sebagai turbin agitasi atau propeller konvensional pada

berbagai aplikasi.

13.Cut out propeller

Menggantikan sejumlah cairan kemudian dikombinasikan dengan laju

tinggi memotong dan memecahkan cairan.

14. Wedless propeller

Digunakan untuk bahan yang berserat panjang dan akan terjerat pada

baling-baling biasa.

1.2.7 Jenis Pola Aliran

Pola aliran yang dapat terbentuk pada proses pengadukan dan pencampuran

dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :

1. Aliran radial, yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap poros pengaduknya.

2. Aliran tangensial atau rotasial, yang bekerja pada arah singgung terhadap lintasan

lingkar di sekeliling poros.

3. Aliran aksial yang bekerja pada arah paralel ( sejajar ) dengan poros.

Dalam posisi poros vertikal, komponen radial dan tangensial berada pada satu

bidang horisontal, sedangkan komponen aksial adalah vertikal. Komponen radial

dan longitudinal sangat aktif dalam memberikan aliran yang diperlukan untuk

melakukan pencampuran.

Untuk jenis aliran tangensial, akan cenderung terbentuknya arus lingkar

sehingga dapat menyebabkan terbentuknya vorteks yang tidak di inginkan dalam

proses pencampuran. Terjadinya arus lingkar atau arus putar dapat dicegah dengan

salah satu cara berikut :

o Pergeseran posisi poros pengaduk

o Pemasangan poros pada sisi tangki

o Pemasangan baffle

Gambar 7. Pola Aliran Setelah Pergeseran Posisi Poros dan

Pemasangan Baffle

1.2.8 Faktor yang Mempengaruhi Proses Pengadukan dan Pencampuran

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengadukan dan pencampuran

diantaranya adalah perbandingan antara geometri tangki dengan geometri pengaduk,

bentuk dan jumlah pengaduk, posisi sumbu pengaduk, kecepatan putaran pengaduk,

penggunaan sekat dalam tangki dan juga properti fisik fluida yang diaduk yaitu

densitas dan viskositas. Oleh karena itu, perlu tersedia seperangkat alat tangki

berpengaduk yang bisa digunakan untuk mempelajari operasi dari pengadukan dan

pencampuran tersebut.

Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu :

1.Mekanisme konvektif : pencampuran yang disebabkan aliran cairan secara

keseluruhan (bulk flow).

2.Eddy diffusion : pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan fluida

yang terbentuk dan tercampakan dalam medan aliran.

3.Diffusion : pencampuran karena gerakan molekuler.

Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan

adalah eddy diffusion. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan

turbulen dengan pencampuran dalam medan aliran laminer. Sifat fisik fluida yang

berpengaruh pada proses pengadukan adalah densitas dan viskositas.

Secara khusus, proses pengadukan dan pencampuran digunakan untuk

mengatasi tiga jenis permasalahan utama, yaitu :

1.Untuk menghasilkan keseragaman statis ataupun dinamis pada sistem

multifase multikomponen.

2.Untuk memfasilitasi perpindahan massa atau energi diantara bagian-bagian

dari sistem yang tidak seragam.

3.Untuk menunjukkan perubahan fase pada sistem multikomponen dengan atau

tanpa perubahan komposisi.

Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa ditemukan dalam rentang yang

luas, diantaranya dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair, cair-cair

maupun padat-cair, kristalisasi, perpindahan panas dan reaksi kimia.

Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam

menghasilkan proses dan pencampuran yang efektif. Pengaduk jenis baling-baling

(propeller) dengan aliran aksial dan pengaduk jenis turbin dengan aliran radial

menjadi pilihan yang lazim dalam pengadukan dan pencampuran.

Dalam proses mixing ini digunakan impeller sebagai mixer yang akan

mencampurkan dua fase atau lebih yang terpisah. Pengaduk ini terdiri atas tiga

daun yang melengkung. Biasanya daun tersebut agak bengkok keatas sehingga

sesuai dengan bentu dasar bejana. Pengaduk impeller mempunyai diameter

sebesar 2/3 hingga ½ dari diameter bejana dan frekuensi putarannya 100-200 rpm.

Pengaduk impeller dibuat dari satu atau beberapa bagian. Karena pengaduk

ini dapat dilapisi email dengan baik, alat ini seringkali digunakan dalam bejana

pengaduk yang beremail. Bersama dengan perangkat penggerak yang dapat

dikontrol, pengaduk impeler dapat dimanfaatkan secara serba guna, misalnya

untuk melarutkan, mensuspensikan atau mengemulsikan padatan dalam cairan

serta juga untuk reaksi-reaksi kimia dan proses-proses pertukaran panas.

1.2.9 Waktu Homogenitas

Waktu homogenitas adalah waktu yang dibutuhkan sehingga diperoleh keadaan

yang homogen untuk menghasilkan campuran atau produk dengan kualitas yang

telah ditentukan. Sedangkan laju pencampuran (rate of mixing) adalah laju dimana

proses pencampuran berlangsung hingga mencapai kondisi akhir. Pada operasi

pencampuran dalam tangki berpengaduk, waktu pencampuran ini dipengaruhi oleh

beberapa hal :

1. Yang berkaitan dengan alat, seperti :

- Ada tidaknya baffle atau cruciform vaffle

- Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propele, padel)

- Ukuran pengaduk (diameter, tinggi)

- Laju putaran pengaduk

- Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti :

a. Jarak pengaduk terhadap dasar tangki

b. Pola pemasangan :

- Center, vertikal

- Off center, vertikal

- Miring (inclined) dari atas

- Horisontal

c. Jumlah daun pengaduk

d. Jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk

2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk :

- Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diaduk

- Perbandingan viskositas cairan yang diaduk

- Jumlah kedua cairan yang diaduk

- Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible)

Faktor-faktor tersebut dapat dijadikan variabel yang dapat dimanipulasi untuk

mengamati pengaruh setiap faktor terhadap karakteristik pengadukan, terutama tehadap

waktu pencampuran.

1.1.10 Kebutuhan Daya dalam Tangki Pengaduk

Dalam merancang tangki pengaduk, kebutuhan daya untuk mendorong

pengaduk merupakan suatu pertimbangan yang sangat penting. Untuk menaksir daya

yang diperlukan untuk memutar pengaduk pada kecepatan tertentu, diperlukan suatu

korelasi empirik mengenai daya ( angka daya ). Angka daya itu sendiri dapat

diperoleh dari grafik hubungan Bilangan power ( Np ) Vs Bilangan Reynolds NRe .

Bilangan Reynolds menjelaskan pengaruh dari viskositas larutan. Rumus dari

bilangan Reynolds yaitu :

Persamaan (1-1)

Keterangan :

D = diameter pengaduk

N = kecepatan putaran pengaduk

η = viskositas

RN = p . N. D2

η

ρ = densitas

Sedangkan bilangan power ( angka daya ) dirumuskan sebagai berikut :

Persamaan (1-2)

Keterangan :

Np = Power Number

P = Power (Daya. Watt)

n = Kecepatan pengadukan (putaran/detik)

ρ = Densitas fluida (kg/m3)

D = diameter pengaduk (m)

Sehingga dari rumus angka daya tersebut dapat diperoleh nilai power yang di

butuhkan untuk mendorong pengaduk. Persamaan-persamaan diatas berlaku bagi

tangki bersekat maupun tidak bersekat. Namun untuk tangki tak bersekat, nilai

angka daya yang diperoleh harus dikoreksi lagi dengan Angka Froude (NFr).

Angka Froude merupakan ukuran rasio tegangan inersia terhadap gaya gravitasi

per satuan luas yang bekerja pada fluida dalam tangki. Hal ini terdapat dalam situasi

di mana terdapat gerakan gelombang yang tidak dapat diabaikan pada permukaan zat

cair. Persamaan angka ini yaitu :

Persamaan (1-3)

Pembuktian Rumus :

Np = Pn3D5ρ

NFr = N2.Dg

Keterangan:

D = diameter pengaduk (m)

N = kecepatan putar pengaduk ( frekuensi (1/s))

g = Gravitasi bumi (m/s2)

Sehingga nilai Np koreksi dapat diperoleh dari persamaan berikut :

Np (koreksi) = Np x NFrm

Eksponensial m itu sendiri diperoleh dari persamaan :

Dimana a dan b merupakan tetapan. Nilai a dan b dapat diperoleh dari tabel konstanta

a dan b sebagai berikut :

Gambar Kurva a B

9-12 D 1,0 40,0

9-13 B 1,7 18,0

Sumber : Operasi Teknik Kimia, Mc Cabe, W. I. 1999.

m = a - Log NRe

b

Sehingga jika nilai eksponensial diperoleh dan angka Froude ( NFr) juga diperoleh

maka angka daya (NP) yang diperoleh dari grafik dapat dikoreksi dan hasil yang

diperoleh di gunakan untuk menghitung daya yang dibutuhkan dengan menggunakan

persamaan angka daya. ( Mc Cabe, W. I. 1999) .

1.1.11 Waktu Pencampuran

Impeller yang berputar akan menghasilkan efek pencampuran, biasanya

putaran tinggi menghasilkan aliran lebih bergolak sehingga menghasilkan efek

pencampuran lebih efektif. Adanya buffle akan mengakibatkan aliran berbelok

arah dari tepi dinding menuju pusat tangki, sehingga menyebabkan efek

pencampuran bertambah efektif. Waktu pencampuran secara umum, diberikan

oleh Norwood dan Metzner adalah :

Untuk pengaduk propeller,

Dimana :

DAFTAR PUSTAKA

Agung dkk, Laporan POT MIXING,http://www.scribd.com/doc/44380713/10/I-2-2-3-

Pengaduk, 17 : 00 3 Oktober 2012

Buku Petunjuk Praktikum Satuan Operasi, 2004, “Agitasi dan Pencampuran”, Jurusan

Teknik Kimia, Politeknik Negeri Bandung

Djauhari, A., 2002, ”Peralatan Kontak dan Pemisah Antar Fasa”, Diktat Kuliah, hal 55-

59, Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung

Kurniawan, R, Pengadukan dan Pencampuran, http://tekimku.blogspot.com/ , 15: 47 2

Oktober 2012

McCabe ,Warren L, Dkk. 1985. Operasi Teknik Kimia Jilid 1. Jakarta : Erlangga

McCabe, W. L., Smith, J.C. and Harriot, P., 1993, “Unit Operation of Chemical

Engineering” 5 rd., hal 257-260, McGraw-Hill, Singapore