Tugas Responsi Laboratorium Operasi Teknik KimiaModul Peralatan Pencampuran FluidaAgnes Sartika D.P./100405071 (Kelompok II)

Pencampuran Fluida dan Bahan-Bahan Berserat dengan Static-Mixer

1. Static MixerStatic-mixer merupakan rangkaian elemen untuk pencampuran yang diletakkan dalam

sebuah pipa dan menggunakan energi dari aliran untuk menciptakan pencampuran antara dua atau lebih fluida. Static-mixer merupakan satu jenis mixer yang mempunyai kehilangan tekanan yang sangat rendah di samping memberikan efek getaran yang sangat rendah, sehingga dikenal sebagai motionless mixer. Dalam operasionalnya, input tenaga listrik static-mixer yang diperlukan cukup rendah dibandingkan dengan jenis mixer lainnya. Static-mixer dapat diaplikasikan untuk mencampur fluida yang mempunyai viskositas rendah, viskositas tinggi, material berserat (fibrous materials) dan untuk keperluan proses blending.

Dalam operasinya static-mixer ditempatkan dalam pipa dan pada kedua ujung pipa dibuat flens. Struktur bagian dalam static-mixer bersifat rigid dan dihubungkan dengan cara pengelasan dengan housing atau bisa juga dilepas (removable). Umumnya panjang static-mixer mencapai 10 inci dengan diameter 1 inci dengan bahan yang berasal dari metil, fiberglass, atau polyester (FRP). Dalam operasinya static-mixer berada dalam posisi tidak bergerak (stationary) dan proses mixing terjadi dari proses aliran yang melalui mixer. Static-mixerterdiri dari beberapa elemen atau beberapa seri pitch yang berulang (basic flight unit) sepanjang ruang static-mixer (mixing chamber). Nomenclature static-mixer sejauh ini belum seragam dan referensi tentang static-mixer banyak berasal dari beberapa buku manual produsen static-mixer.

2. Profil Turbulensi Fluida dalam Static-mixerStatic-mixer bisa mengintensifkan proses fisik dan kimia dan menciptakan aliran turbulensi

untuk meningkatkan efektifitas mixing. Mekanisme pencampuran fluida yang dihasilkannya terdiri dari: 1) pembagian (dividing), 2) pembelokkan, 3) pemutaran (rotating), 4) penghubungan (channelling). Pencampuran tersebut bisa meningkatkan homogenitas dan mencegah sedimentasi. Mekanisme pengadukan ini juga menghasilkan getaran yang minimal (motionless mixer) serta memberikan kehilangan tekanan yang minimal (low pressure loss). Static-mixer dikendalikan oleh auxiliary equipment seperti as, speed reducer, dan motor listrik.

Mekanisme aliran dalam static-mixer adalah, pada tahap awal fluida dipecah dalam elemen pertama, dan aliran (channel) yang dihasilkan kemudian diputar 180o. Setiap channel dipecah kembali dan diputar 180o dalam arah yang berlawanan. Posisi elemen diatur sedemikian rupa sehingga membentuk sudut 90o. Proses pembagian (division), pemutaran (rotation), dan pengaliran (flow) yang terjadi secara reversal akan meningkat dengan bertambahnya jumlah perputaran (travel) selama melalui ruang pencampuran (mixing chamber). Jumlah lapisan yang terbentuk ekivalen dengan 2 kali lipat jumlah elemen yang ada. Pada Gambar 1 disajikan profil aliran dalam static-mixer.

Gambar 1. Profil Turbulensi Static-Mixer

3. Jenis Static-MixerJenis static-mixer antara lain 1) blade design static-mixer, 2) helical design static-mixer, 3)

non-clog static-mixer, dan 4) wafer style mixer. Blade design static-mixer dirancang terutama untuk fluida dengan viskositas rendah hingga sedang, helical design static-mixer dirancang untuk dua aliran fluida dengan viskositas tinggi atau untuk mencampur (blending) dua atau lebih bahan, non-clog static-mixer digunakan untuk mencampur bahan-bahan yang berserat (fibrous materials), dan wafer style mixer diaplikasikan untuk pencampuran aliran bahan yang mempunyai kecepatan tinggi atau bahan-bahan yang bila dicampur mempunyai masalah dengan kepanjangan pipa. Pada Gambar 2 dapat dilihat salah satu jenis static-mixer, yaitu jenis helical.

Gambar 2. Elemen dan Static-Mixer Jenis Helical

4. Aplikasi Static-MixerSecara garis besar klasifikasi atau pemakaian static-mixer terbagi dalam bidang-bidang

sebagai berikut :a. Umum (General Use)

Untuk reaksi pengadukan biasa, ekstraksi, pewarnaan, polimerisasi, emulsifikasi, netralisasi, pindah panas, pengendalian pH, netralisasi, pencampuran gas dan serbuk. Bahan berasal dari : Carbon Steel, 304SS, 316SS, PVC, Teflon, PP, PE, dan lainnya.b. Pangan dan Farmasi

Untuk pengadukan edible oil, mayonnaise, es krim, coklat, minuman, susu, kecap, dan pengadukan bahan-bahan farmasi, bahan biasanya terbuat dari metil stainless steel (304SS, 316SS).c. Pilot Plant

Biasanya digunakan untuk pengadukan dalam jumlah kecil resin dan hardener, bahan biasanya terbuat dari metil (304SS, 316SS, Glass atau Acrylic Housing dengan 304SS atau 316SS element)d. Viscous Fluids/High Pressure

Digunakan untuk mengaduk polimer cair dan resin, pencampuran dan distribusi panas, pencampuran fluida dengan kecepatan tinggi. Bahan konstruksi biasanya terbuat dari metil Carbon Steel, 304SS, 316SS, 316SS TI.e. High Shear Mixers (HSM)

Digunakan untuk pencampuran yang efektif dari dispersi larutan dengan berbagai viskositas, untuk waktu pengadukan yang pendek, untuk reaksi bahanbahan kimia (cair dan gas) yang mempunyai viskositas rendah.