View
112
Download
21
Category
Preview:
Citation preview
ABSTRAKSI
Tujuan dari percobaan ini adalah menghitung sudut respon alami untuk berbagai material dan mengkaji pengaruh kandungan material terhadap sudut respon alami. Sudut respon alami tergantung pada jenis material termasuk bentuk, kelembutan partikel dan keseragaman partikel juga kandungan/ komposisi dari material.
Sampel yang digunakan dalam percobaan ini adalah pasir dan gula. Sudut respon alami yang dibentuk kedua sampel dapat diamati dengan memasukkan masing-masing sampel ke dalam repose angle chamber sampai setengah bagian, kemudian memutar repose angle chamber secara perlahan sampai sampel terjatuh/tergelincir untuk pertama kalinya dan membaca nilai sudut yang terbentuk pada protector. Mengulangi pengamatan sebanyak tiga kali pada masing-masing sampel.
Dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh sudut respon alami (natural angle chamber) dari pasir sebesar 58,670 dan pada gula sebesar 49,330. Pada gula pasir, sudut respon alami yang terbentuk lebih kecil dikarenakan ukuran partikel gula yang tidak semuanya seragam, karena ukurannya yang kasar, sehingga partikelnya lebih mudah tergelincir karena adanya celah antar partikel yang membuat partikel tidak sempurna menutupi antara satu dengan yang lain dan karena partikelnya lebih kasar sehingga mudah tergelincir pada saat terjadi perubahan ketinggian kecil terhadap bidang horizontal yang menyebabkan sudut respon yang dibentuknyapun kecil.
Kata kunci : sudut respon alami (natural angle chamber), repose angle chamber, protector
B. SUDUT RESPON ALAMI
B.3.1. Pendahuluan
3.1.1. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini untuk menghitung sudut respon alami untuk
berbagai material dan mengkaji pengaruh kandungan material terhadap sudut
respon alami.
3.1.2. Latar Belakang
Nilai sudut respon alami suatu material menunjukkan aliran material
tersebut, semakin kecil nilai sudut respon alami maka aliran akan semakin baik,
sebaliknya jika nilai sudut respon alami besar maka alirannya kurang baik. Sudut
respon alami ini tergantung pada jenis material termasuk bentuk, kelembutan
partikel dan keseragaman partikel juga kandungan/ komposisi dari material. Pada
aplikasinya di dunia industri biasanya sudut respon alami berguna salah satunya
adalah saat pemasukkan material ke dalam suatu bin, yang mana semakin kecil
nilai angle of repose maka semakin bagus aliran material tersebut
Percobaan sudut respon alami dalam skala laboratorium yang dilakukan
dalam praktikum dimaksudkan untuk memperkuat pemahaman tentang sudut
respon alami itu sendiri, sehingga pengetahuan itu dapat diaplikasikan pada skala
industri. Pada praktikum ini, percobaan dilakukan dengan menggunakan
perangkat alat repose angle chamber.
B.3.2.Dasar Teori
Sudut respon alami adalah besarnya sudut yang dibentuk oleh suatu
material terhadap bidang horizontal. Kandungan/komposisi dari material sering
menjadi faktor pengontrol dalam menentukan sudut respon alami. Sudut respon
alami ini tergantung dari jenis material termasuk bentuk dan kelembutan partikel
dan keseragaman partikel.
Gambar 3.5. Sudut Respon Alami
(Tim Dosen Teknik Kimia, 2011: 20)
Bahan lepas biasanya menunjukkan maksud dari peluncuran atau slide,
peluncuran ini bisa lurus atau spiral. Sudut slide horizontal harus cukup untuk
mengatasi kekuatan pergeseran. Koefisien friksi berbeda- beda pada bahan yang
berbeda tetapi sekitar 0,3 sampai 0,6 kebanyakan untuk padatan kering di atas
slide baja. Bahan sering terjepit antara sisi peluncuran, menimbulkan kekuatan
ekstra, sehingga pada sudut 45 derajat atau curam diperlukan untuk slide. Angle of
slide adalah sudut dari ukuran minimum slope horizontal dimana material padat
dapat bebas mengalir. Angle of repose adalah sudut dari ukuran maksimum slope
horizontal di mana sebuah tumpukan material padat dapat bebas berdiri tanpa
meluncur ke bawah yang besarnya kira-kira 170
, untuk lumpur basah, 270
untuk
batubara antrasit, 310
untuk pasir, 350
untuk batu bara muda, 390
untuk tanah
kering, 39-480
untuk kerikil.
( Brown, 1990 : 51 )
Tabel .3.3.Hubungan antara angle of repose dengan aliran
Angle of repose (derajat) Aliran
<25 Sangat baik
25-30 Baik
30-40 Cukup
>40 Kurang baik
(Anonim,2008)
Bergantung pada sifat-sifat alirannya, zat padat butiran dibagi atas dua
kelompok, yaitu yang kohesif (cohesive) dan nonkohesif (noncohesive). Bahan
yang nonkohesif seperti biji-bijian dan subun (chip) plastik, dapat mengalir
dengan mudah dari bin atau silo. Zat padat yang kohesif seperti lempung basah
mempunyai ciri sulit mengalir melalui bukaan.
(Mc Cabe, 1997 : 297)
Bahan yang dibawa atau dipindahkan dari suatu tempat ke tempat yang
lain secara interval frekuensi, biasanya lebih ekonomis jika ditangani dengan
instalasi permanen, ketika bahan harus melalui operasi seri, gavitasi bisa
digunakan sebagai suatu keuntungan.
(Brown, 1990 : 51)
Dalam karakteristik aliran, angle of repose dan kemampuan pengaliran
adalah karakteristik terukur untuk test standar yang disediakan. Sebuah angle of
repose (sudut natural alami) yang curam akan didedikasikan dengan kemampuan
aliran lebih kecil. Istilah ”lubricity” kadang-kadang digunakan untuk padatan
partikel. Untuk mengkorespondesikan secara kasar viskositas dari fluida.
(Perry, 1997 : 19.10)
Angle of repose adalah sudut pada saat di mana suatu material akan
berhenti pada gundukan. Hal ini digunakan untuk menentukan kapasitas dari
sebuah bin atau gundukan. Sudut kerucut yang terbentuk pada puncak gundukan
ketika sebuah bin sedang diisi akan menjadi lebih rata dibanding angle of repose
dikarenakan adanya efek dari tumbukan.
(Perry, 1997 : 21.27)
Sudut α m adalah sudut gesek dalam (angle of internal friction) bahan
yang bersangkutan. Tangen sudut ini adalah koefesien gesek antara kedua lapisan
partikel. Bila zat padat bijian ditumpukkan pada permukaan datar, sisi tumpukkan
itu akan membentuk sudut tertentu dengan horizontal, dan sudut ini selalu
berulang. Sudut ini, αr, disebut sudut geming atau sudut geletak (angle of repose)
bahan yang bersangkutan. Secara ideal, jika massa itu benar-benar homogen, α1
akan sama dengan αm. Dalam praktek, sudut geming selalu lebih kecil dari sudut
gesekan-dalam karena butir-butir yang terdapat pada permukaan lebih longgar
dari pada massa yang di dalam, dan biasanya juga lebih kering dan kurang
lengket.
(Mc Cabe, 1990 : 299)
B.3.3. Metodologi
3.1.1. Alat
Alat-alat yang digunakan
- Seperangkat alat repose angle chamber
Deskripsi alat
Gambar 3.6. Rangkaian alat repose angle chamber
3.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :
-Pasir (355 micron dan 710 micron)
-Beras
-Tepung
3.3.3. Prosedur percobaan
1. Mengisi angle chamber dengan sampel sampai terisi setengah bagian.
2. Memutar chamber secara perlahan sampai partikel mulai
bergerak/tergelincir dan mencatat nilai protector angka.
Keterangan alat:
1. Cyclone2. Compresor switch3. Repose angle chamber4. Hopper5. Orrifice closed
5 5
3
5
4 4
5
3 3
3 3
2 2
11
3. Mengulangi langkah 1-2 untuk sampel yang sama, mencatat hasil yang
diperoleh dalam tabel.
4. Mengosongkan repose angle chamber.5. Mengulangi langkah 1-3 untuk sampel jenis bereda.
B.3.4. Hasil Dan Pembahasan
3.4.1. Data Pengamatan
Tabel 3.4. Hasil pengamatan
Jenis sampel Protector 1 Protector 2 Protector 3
Tepung 62 64 65
Beras 41 42 43
Pasir 710 micron 36 38 36
Pasir 355 micron 42 43 39
3.4.2. Hasil Perhitungan
Tabel 3.5. Hasil perhitungan
Jenis sampel Protector 1 Protector 2 Protector 3 Nilai rata-rata
protector
Tepung 62 64 65 63,6667
Beras 41 42 43 42
Pasir 710 micron 36 38 36 36,6667
Pasir 355 micron 42 43 39 41,3333
3.4.3 Pembahasan
Dalam suatu campuran padatan terdapat berbagai macam ukuran partikel,
dari yang paling kecil hingga paling besar. Ukuran partikel yang lebih kecil akan
lebih dulu jatuh atau tergelincir daripada partikel yang ukurannya lebih besar, hal
ini dikarenakan partikel lebih kecil dapat bergerak bebas dibandingkan dengan
partikel yang ukurannya besar yang disebut freeflowing.
Pada percobaan ini sampel yang digunakan adalah beras, tepung, pasir 710
micron dan pasir 355 micron. Keadaan sampel harus kering agar data yang
didapat akurat. Dari bahan-bahan tersebut memiliki perbedaan bentuk, ukuran,
kandungan dan kelembutan. Kelembutan dari kandungan partikel akan
menghasilkan sebuah nilai angle of repose yang kurang baik. Hasil dari percobaan
sudut respon alami untuk tepung sebesar 63,6667o dan nilai ini adalah nilai yang
terbesar disbanding sampel yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa tepung
memiliki aliran yang jelek, dikarenakan kelembutan tepung dan ukuran yang
seragam, sulit tergelincir dan menghasilkan sudut yang besar.
Sedangkan pada sampel beras memiliki sudut respon alami 42o. Ini
menunjukkan bahwa beras juga memilki aliran dan menjadi sampel yang baik.
Beras memiliki ukuran yang besar dan lonjong dengan kelembutan yang kurang
sehingga dapat mudah bergerak.
Pada pasir 710 micron dengan sudut respon alami sebesar 36,6667o. Ini
menunjukkan bahwa pasir 710 micron memiliki aliran yang baik. Begitu pula
dengan pasir 355 micron yang memiliki sudut respon alami sebesar 41,3333o
pada percobaan yang dilakukan. Sudut respon alami pasir 710 micron lebih kecil
dari pasir 355 micron, karena ukuran pasir 355 micron lebih kecil sehingga
partikel pasir 355 micron lebih sulit untuk bergerak.
Sudut respon alami yang dibentuk oleh suatu material ditentukan oleh
beberapa faktor seperti bentuk partikel, keseragaman partikel, kelembutan
partikel, serta ukuran partikel. Densitas juga berpengaruh pada terbentuknya
suduta respon alami, semakin besar densitas sampel tersebut maka semakin berat
massanya sehingga gaya gravitasinya juga semakin besar sehingga lebih sulit
sampel tersebut bergerak ataupun jatuh.
B.3.5. Penutup
3.5.1. Kesimpulan
Dari percobaan ini dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain :
1. Sudut respon alami beras sebesar 42o.
2. Sudut respon alami tepung sebesar 63,6667o.
3. Sudut respon alami pasir 355 micron sebesar 41,3333o dan pasir 710 micron
sebesar 36,6667o.
4. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai sudut respon alami adalah bentuk,
ukuran, kehalusan, kelembapan dan keseragaman partikel.
3.5.2. Saran
Perlunya ketelitian pada saat pembacaan protector angka untuk
menentukan nilai respon karena sangat berpengaruh pada nilai sudut respon untuk
mengetahui baik tidaknya aliran dari suatu partikel padatan.
ABSTRAKSI
Tujuan dari percobaan ini adalah menghitung bulk density dari berbagai macam padatan dan menganalisis pengaruh kadar air dengan derajat pemampatan. Bulk density digunakan untuk mengetahui kerapatan yang dimiliki oleh suatu material dan tergantung pada ukuran relatif partikel.
Sampel yang digunakan pada percobaan ini adalah pasir dan serbuk gergaji. Masing-masing sampel dimasukkan dalam beaker gelas 1000 cc dan menimbangnya. Kemudian memadatkan dan mengukur tinggi sampel pada beaker gelas setelah dipadatkan. Menambahkan air sampai saturated/terbasahi seluruh sampel. Mencatat tinggi dan menimbang kembali sampel yang sudah dibasahi.
Dari hasil percobaan diperoleh nilai bulk density dari pasir sebesar 1,718 g/cc dan pada serbuk gergaji sebesar 0,586 g/cc. Nilai bulk density pada pasir lebih besar dibandingkan dengan serbuk gergaji., hal ini dikarenakan partikel pasir lebih berat dan lebih padat dibanding serbuk gergaji sehingga mempengaruhi bulk density bahan tersebut. Karena nilai bulk density bergantung pada ukuran partikel yang relatif, di mana semakin berat dan padat partikel suatu bahan maka semakin besar nilai bulk density-nya
Kata kunci : bulk density, pasir, serbuk gergaji
E. BULK DENSITY
E.3.1. Pendahuluan
3.1.1. Tujuan Percobaan
Menghitung bulk density dari berbagai macam padatan dan menganalisis
pengaruh kadar air dan derajat pemampatan.
3.1.2. Latar Belakang
Bulk density digunakan untuk mengetahui kerapatan yang dimiliki oleh
suatu material dan tergantung pada ukuran relatif partikel. Faktor lain yang dapat
mempengaruhi bulk density yaitu kontak padatan dengan udara luar dan jika
material mengandung sejumlah air. Dalam industri, densitas dari suatu material
merupakan properti penting yang harus dipertahankan dan dijaga dari faktor luar
yang dapat menyebabkan perbedaan densitas material yang satu dan yang lain.
Adapun manfaat dari percobaan ini sendiri yaitu dapat mengetahui bulk density
dari suatu material dan dapat mengetahui pengaruh air maupun derajat
pemampatan terhadap bulk density material.
Percobaan ini menunjukkan bagaimana suatu material yang kosong
dibandingkan dengan material tersebut setelah ditambahkan air apakah
berpengaruh pada bulk density suatu material. Pada skala industrinya praktikum
ini dapat mengetahui bagaimana nantinya suatu barang apabila dikemas dan
terjadi kontak langsung baik itu pada air maupun udara akan berakibat pada nilai
bulk density material.
E.3.2. Dasar Teori
Densitas didefinisikan sebagai berat per unit volume untuk beberapa
material, tetapi bulk density diambil dari perhitungan antara kekosongan alami
padatan dan setiap partikel padatan. Bulk density tergantung pada ukuran relatif
partikel. Pengemasan dari suatu material untuk menghindari kontak padatan
dengan udara luar, karena hal ini akan berpengaruh terhadap nilai bulk density
suatu material. Hal ini juga akan berpengaruh jika material mengandung sejumlah
air.
(Tim dosen Teknik Kimia, 2011 : 21).
Tabel 3.6. Data dari beberapa bulk density
MaterialBulk Density
( lb/ft3 ) ( g/cc )
Sage leaves 81 0,29
Salt, fine table 86 1,38
Salt, clay 38 0,61
Salt,ganulated 80 1,28
Salt, (flake) 42 0,67
Salt, (flour) 64 1,03
Salt and Myverol 54 0,86
Sand 99 1,59
Sand (dry) 110 1,76
Sand (fine) 125 2,00
Sand (moist) 130 2,08
Sand (molding) 78 1,25
Berat jenis suatu bahan ialah perbandingan rapat massa bahan itu
terhadap rapat massa air dan sebab itu berupa bilangan semata. (specific gavity),
sebenarnya merupakan istilah yang sangat keliru, karena tidak ada sangkut
pautnya dengan berat (gavity) lebih tepat disebut “rapat relatif” karena lebih
memperjelas konsepnya. Kerapatan dapat digunakan untuk menentukan
kemurnian suatu zat, meramalkan suatu zat cair dapat larut dalam zat cair lainya.
Karena antar hubungan massa dan volume tidak hanya menunjukkan ukuran dan
bobot molekul, tetapi juga gaya-gaya yang mempengaruhi karakteristik
pemadatan.
(Sears dan Zemansky, 2004)
Bulk density (𝝆b) adalah total massa per unit total volume. Sebagai
contoh, densitas kuarsa sebenarnya adalah 2,65 g/cc. tetapi, 2,65 g massa pasir
kuarsa menempati total atau bulk density 𝝆b 1,33 g/cc. Bulk density bukan
karakteristik intrinsic dari materialnya karena bulk density berubah sesuai dengan
distribusi ukuran partikel-partikelnya dan lingkungan.
(Brown, 1990 : 7)
Massa zat padat mempunyai sifat-sifat khusus sebagai berikut :
1. Tekanan tidak sama ke segala arah. Pada umunya, tekanan yang diberikan
pada satu arah akan membangkitkan tekanan ke arah-arah lain, namun lebih
kecil dari tekanan yang diberikan. Nilainya adalah minimum pada arah yang
tegak lurus terhadap tekanan yang diberikan.
2. Tegangan geser yang diperlakukan pada permukaan suatu massa
ditransmisikan di seluruh massa partikel itu kecuali bila terjadi kegagalan.
3. Densitas massa zat padat bisa bermacam-macam, bergantung pada tingkat
pemampatan butir-butir yang bersangkutan. Densitas fluida di lain pihak
merupakan fungsi unik dari pada suhu dan tekanan, sebagaimana juga masing-
masing partikel itu secara sendiri-sendiri. Tetapi densitas lindaknya tidaklah
demikian. Densitas lindaknya itu akan minimum bila massa itu “longgar” dan
naik sampai maksimum bila massa itu didapatkan dengan cara menggeraikan
atau menumbuk-numbuknya.
(Mc Cabe, 1985 : 297)
Karakter yang paling biasa dipelajari tentang padatan, antara lain :
1. Ukuran distribusi
2. Bulk density, ini adalah berat per unit volume kuantitas dari solids (padatan).
Biasanya ditunjukkan dalam kilogams (kg) per kubik meter ( kg/m3)
3. True density, densitas dari zat padat yang biasanya ditunjukkan dalam kilogam
per meter kubik (kg/m3)
4. Particle shape (bentuk partikel)
5. Surface karakteristik (karakteristik permukaan)
6. Flow characteristic (karakteristik aliran)
7. Friability
8. State of agglomerations
9. Moisture of liquid content of solids
10. Densitas, viskositas dan tegangan permukaan
11. Temperature limitations of ingedients
(Perry, 1997 : 19-10)
E.3.3. Metodologi
3.3.1. Alat yang Digunakan dan Deskripsi Alat
Alat-alat yang digunakan
-Digital balance
-Beaker glass 1000 mL
Gambar 3.7. Rangkaian Alat Percobaan Bulk Density
3.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :
-Pasir ukuran 355-500 micron
-Serbuk gergaji
-Air
3.3.3. Prosedur Percobaan
1. Mengisi beaker glass dengan pasir, kemudian menghitung massa
sampel.
2. Memadatkan sampel yang ada, jika memungkinkan tambahkan lagi
sampel sampai pada ukuran 1000 cc.
3. Menimbang berat sampel pada beaker glass pada keadaan akhir.
Keterangan Alat :1. Pan2. Digital balance3. 1000 cc gaduated
measuring cylinder4. Material to be
tested
Deskripsi Alat
1
2
3
4
4. Menambahkan air pada jenis sampel yang sama sampai keadaannya
saturated, menimbang kembali sampel.
5. Mengulangi langkah yang sama untuk jenis sampel yang berbeda
(serbuk gergaji).
F. Ball milll Size Reduction
F.3.1. Pendahuluan
3.1.1. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini untuk mengecilkan ukuran material dengan ball
milll.
3.1.2. Latar Belakang
Sebelum digunakan untuk tahapan/proses selanjutnya material terlebih
dahulu harus dikecilkan ukurannya sesuai dengan kebutuhan. Dalam proses
industri biasanya digunakan material yag berukuran tertentu dan seragam, maka
perlu dilakukan pengayakan. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam
pengayakan seperti jenis ayakan, cara pengayakan, kecepatan pengayakan, ukuran
ayakan, waktu pengayakan dan sifat bahan yang diayak.
Pentingnya percobaan ini dilakukan agar mengetahui prinsip kerja ball
milll. Untuk kita ketahui bahwa banyak industri yang mempunyai standar besar
parikel padatan yang berbeda. Dan inilah fungsi dari kita mengetahui prinsip kerja
ball milll.
F.3.2. Dasar Teori
Mengecilkan ukuran padatan dapat dilakukan dengan menggunakan bola
yang terguling pada suatu wadah yang dapat memecahkan/ menghaluskan
material yang menyentuhnya. Tekanan yang tinggi pada saat tumbukan akan
memecahkan partikel menjadi ukuran yang lebih kecil.
(Tim Dosen Teknik Kimia, 2008: 3-8)
Dalam setiap pakai-bola (mesin giling bola) dan mesin giling pakai-batu
(mesin giling batu) sebagian besar pemecah dilaksanakan karena impak pada
waktu itu jatuh dari pusat dekat selongsong
(Mc cabe dkk, 1985: 323)
Kebanyakan penggiling kering dalam sirkuit menggunakan air classifier.
Dua metode mempunyai aplikasi partikular batubara yang dikenal sebagai ball
milll dan metode hardgove. Dalam metode ball-mill, energi penting diperlukan
relatif besar untuk menghancurkan batubara yang berbeda ditentukan dengan
menempatkan sampel berat batubara dalam sebuah ball milll dengan ukuran
spesifik.
(Perry dkk, 1997: 20-11)
Bila penggiling itu berputar, bola itu disauk oleh dinding penggiling dan
dibawa sampai ke dekat puncaknya, di mana kontaknya dengan itu terlepas
sehingga jatuh ke bawah untuk kemudian disauk lagi. Karena gaya sentrifugal,
bola-bola itu selalu berada dalam kontak dengan dinding bola-bola itu juga
melakukan penggilingan dengan gerakannya menggelinding dan berputar satu
sama lain, tetapi sebagian besar penggelindingan berlangsung dalam zone impak,
di mana bola-bola yang jatuh bebas itu menumbuk dasar penggiling.
(Mc Cabe dkk, 1985: 324)
Faktor yang mempengaruhi ukuran dari produk:
a. Rata-rata umpan, dengan rata-rata tinggi umpannya, lebih sedikit ukuran yang
dihasilkan mempengaruhi material dalam mill untuk waktu yang lebih pendek.
b. Properti dari umpan material
c. Berat dari bola (balls)
d. diameter dari bola (balls)
e. kecepatan rotasi dari mill
rω2c = g ............................(6. )
atau
ωc = √g/r ............................(6. )
korespondensi kritikal kecepatan rotasi, Nc dalam revolutions per satuan
waktu,
Nc = ωc
2π =
12π
√g/r ............................(6. )
r adalah radius dari mill kurang dari partikel h level dari material dalam mill.
(Coulson&Richardson , 1995: 128)
F.3.3. Metodologi
F.3.3.1 Alat dan Deskripsi alat
Alat yang digunakan adalah :
- Ball milll
- Sieve
- Shaker
- Stop watch
Deskripsi alat
Gambar 3.13.rangkaian alat percobaan Ball milll
3.3.2. Bahan
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah beras 250 g
3.3.3. Prosedur percobaan
1. Merangkai seperti alat 3.13
2. Mengisi ball milll dengan 250 g sampel dan bola keramik
3. Menyalakan ball milll dari kecepatan paling rendah setiap 1 menit sebanyak 1
level hingga mencapai kecepatan tertinggi.
4. Mengeluarkan sampel dari ball milll dan memisahkan dari bola keramik dan
mengayak dalam sieve shaker
5. Mencatat data yang diperoleh
6. Mengulangi 2-4 untuk bola keramik yang berbeda ukuran
Menggafikkan dalam linier atau loglinier antara fraksi massa yang tertinggal (%)
dengan ukuran ayakan.
Recommended