PENENTUAN WAKTU MATI ( DEAD TIME )

(DS 2)

I. TUJUAN :

Setelah melakukan praktikum mahasiswa dapat diharapkan :

1. Mengetahui perilaku dinamis dari tangki berpengaduk yang disusun secara seri

2. Menentukan waktu mati pada tangki bersusun seri akibat perubahan jarak

3. Menggambarkan kurva respon konsentrasi tangki bersusun.

II. TEORI SINGKAT

Waktu mati atau dead time adalah waktu mulai dari terjadi perubahan input

hingga input terukur oleh system. Dead time terjadi dikarenakan tempat pengukuran

terletak jauh dari tempat perubahan input, umumnya oleh pipa aliran yang panjang

sehingga saat terjadi perubahan di pangkal pipa, perubahan baru terukur setelah

waktu tertentu. Hal ini menyebabkan perubahan tidak langsung dapat dideteksi

sehingga pertauran yang seharusnya dilakukan menjadi lambat sehingga proses

pengendalian menjadi tidak optimal.

controller

M

Katup kontrol

System (proses)

pengukuran

Pada gambar di atas tujuan pengendalian adalah mempertahankan harga

pengukuran pada proses (system) sesuai dengan set point. Apabila terjadi

perubahan pada harga pengukuran, maka error dari hasil pengukuran terhadap set

point akan diberikan kepada controller yang kemudian memberikan perintah

kepada katup control untuk memberikan aliran tertentu agar aliran tersebut

menghasilkan perubahan yang akan membuat harga pengukuran kembali ke harga

set point namun karena jarak yang tau antara katup control dan proses akan

menyebabkan terjadinya dead time yaitu dimana katup control telah memberikan

perubahan namun perubahan yang melalui pipa panjang tidak langsung berakibat

langsung pada proses. Sealng waktu ini membuat harga error berikut yang

kemudian mengakibatkan controller memberikan perintah lanjut kepada katup

control untuk memberikan aliran baru kembali. Semakin besar dead time yang

terjadi akan menyebabkan pengendalian menjadi tidak terkendali. Katup control

sebaiknya terletak didekat proses atau system sedangkan alat ukur atau controller

dengan menggunakan tranmisi listrik dapat diletakan ditempat yang lebih jauh.

Tiga buah tangki berpengaduk yang disusun secara seri mempunyi respon

berbentuk kurva eksponensial untuk tanki pertama : tempat terjadi perubahan

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

Perbedaan bentuk kurva diakibatkan oleh transfer lag ; kelembapan akibat

perpindahan , yang pada akhirnya akan mencapai konstan pada titik yang sama.

A adalah konsentrasi dalam tangki pertama setelah terjadinya oerubahan

input konsenrasi yang diukur menggunakan alat konduktor, sedangkan E adalah

konsentrasi awal (konduktivitas awal) dan t adalah waktu konstan aau time

constant, yang besarnya 2/3 dari total perubahan mencapai konstan (63,2%) .

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

A = 0,6321 E

Dikarenakan kelambatan ini, maka suatu perubhan terhadap input akan

kembali stabil etelah waktu konstan, dengan menghitung waktu konstan maka

dapat diperkirakan waktu yang dibutuhjjan oleh suatu perubahan untuk

mencapastabil suatu keadaan konstan atau stabil sehingga pengaturan dapat

sebelum perubahan tersebut disarankan oleh suatu proses atau system.

Pemilihan susunan rangkaian reactor dipengaruhi oleh berbagai

pertimbangan, tergantung keperluan dan maksud dari operasinya. Masing-masing

rangkaian memiliki kelebihan dan kekurangan, karena di dunia ini tidak ada yang

sempurna. Semua yang ada didunia ini saling melengkapi satu sama lainnya.

Secara umum, rangkaian reactor yang disusun secara seri itu lebih baik dibanding

secara parallel. Setidaknya ada 2 sisi yang dapat menjelaskan kenapa rangkaian

reactor secara seri itu lebih baik. Pertama, ditinjau dari konversi reaksi yang

dihasilkan dan yang kedua ditinjau dari sisi ekonomisnya.

Pertama, ditinjau dari konversi reaksinya. Feed yang masuk ke reactor

pertama dalam suatu rangkaian reactor susunan seri akan bereaksi membentuk

produk yang mana pada saat pertama ini masih banyak reaktan yang belum

bereaksi membentuk produk di reactor pertama, sehingga reactor selanjutnya

berfungsi untuk mereaksikan kembali reaktan yang belum bereaksi dan

seterusnya sampai mendapatkan konversi yang optimum. Secara sederhana,

reaksi yang berlangsung itu dapat dikatakan berkali-kali sampai konversinya

optimum. Konversi yang optimum merupakan maksud dari suatu proses produksi.

Sementara itu jika dengan reactor susunan parallel, dengan jumlah feed yang

sama, maka reaksi yang terjadi itu hanya sekali sehingga dimungkinkan masih

banyak reaktan yang belum bereaksi. Walaupun pada outletnya nanti akan

dijumlahkan dari masing-masing reactor, namun tetap saja konversinya lebih

kecil, sebagai akibat dari reaksi yang hanya terjadi satu kali.

Kedua, tinjauan ekonomisnya. Dalam pengadaan alat yg lain, misal jika

seri hanya memerlukan satu wadah untuk bahan baku (baik dari beton ataupun

stainless steel), dan konveyor yang digunakan juga cukup satu. Namun jika

paralel mungkin memerlukan wadah lebih dari satu ataupun konveyor yang lebih

dari satu untuk memasukkan feed ke masing-masing reactor. Konsekuensi yang

lain dari suatu reactor rangkain parallel adalah karena masih ada reaktan yang

banyak belum bereaksi maka dibutuhkan lah suatu recycle yang berakibat pada

bertambahnya alat untuk menampungnya, sehingga lebih mahal untuk

mendapatkan konversi yang lebih besar.

III.BAHAN DAN ALAT

BAHAN :

Kalium klorida yang dilarutkan dalam air sehingga mencapai konsentrasi 0,025

M dalam 3L

ALAT :

- 1 set tangki berpengaduk bersusun seri

- 1 set konduktometer

- Stopwatch

- Gelass kimia 100mL , 50ml , 500 ml

- Labu takar 1000ml

- Spatula, pengaduk, botol aquades.

IV. LANGKAH KERJA

1. Mengkalibrasi konduktormeter yang akan digunakan sesuai prosedur kalibrasi.

2. Mempersiapkan larutan KCL 0,025 M dalam wadah 3L dan aquadest pada tangki

penampung bagian belakang.

3. Mengisi ke 3 tangki berpengaduk dibagian depan dengan larutan KCL 0,025 M.

4. Menghidupkan pengaduk dan mengatur laju pengadukan dengan kecepatan

medium. Mengukur konduktivitas tangki 1 dan tangki 4, memastikan nilai

konduktivitas harus sama (mematikan pengaduk saat melakukan pengukuran

konduktivitas).

5. Menghidupkan pompa dan mengalirkan aquadest dari tangki penampungan ke

gelas ukur 100 mL menentukan laju alir dengan menggunakan stopwatch (volume

air tertampung / waktu).

6. Memasukkan selang berisi aquadest ke tangki berpengaduk I dan mencatat waktu

sebagai waktu 0 menit.

7. Mengukur konduktivias di tangki I dan tangki 4 bergantian setiap 0,5 menit

sampai konduktivitasnya sama .

8. Setelah selesai , mengosongkan seluruh tangki penampung dan mencuci bersih

dengan air karena sisa air garam dapat membuat korosi pada alat.

V. DATA PENGAMATAN

Waktu (s) KonductivityTangki 1 (mS/cm) Tangki 4 (mS/cm)

0 0.44 0.4430 0.39 0.4360 0.36 0.4390 0.32 0.43120 0.29 0.42150 0.27 0.42180 0.25 0.41210 0.22 0.42240 0.2 0.41270 0.19 0.4300 0.18 0.4330 0.15 0.39360 0.14 0.38390 0.14 0.37420 0.12 0.37450 0.12 0.36480 0.12 0.35510 0.11 0.34540 0.1 0.32570 0.1 0.31600 0.09 0.3630 0.08 0.28660 0.07 0.26690 0.07 0.24720 0.08 0.23750 0.07 0.22780 0.06 0.22810 0.06 0.21840 0.06 0.2870 0.06 0.19900 0.05 0.18930 0.06 0.17960 0.05 0.16990 0.05 0.151020 0.05 0.151050 0.05 0.141080 0.05 0.131110 0.05 0.131140 0.05 0.121170 0.05 0.111200 0.05 0.111230 0.05 0.111260 0.05 0.1

1290 0.04 0.091320 0.05 0.091350 0.04 0.081380 0.04 0.081410 0.04 0.081440 0.04 0.071470 0.04 0.071500 0.04 0.071530 0.04 0.071560 0.04 0.071590 0.04 0.061620 0.04 0.061650 0.04 0.061680 0.04 0.061710 0.04 0.051740 0.04 0.051770 0.04 0.051800 0.04 0.051830 0.04 0.051860 0.04 0.051890 0.04 0.051920 0.04 0.051950 0.04 0.051980 0.04 0.052010 0.04 0.052040 0.04 0.042070 0.04 0.042100 0.04 0.042130 0.04 0.042160 0.04 0.04

VI. PERHITUNGAN

Perhitungan debit

Perhitungan Q1 untuk tiap 100 ml, waktu yang dibutuhkan adalah 30 detik

Q1 = V / t

= 100 ml / 30 detik

= 3,33 ml/detik

Perhitungan Q2 untuk tiap 100 ml, waktu yang dibutuhkan adalah 29 detik

Q2 = V / t

= 100 ml / 29 detik

= 3,447 ml/detik

Perhitungan Q3 untuk tiap 100 ml, waktu yang dibutuhkan adalah 30 detik

Q3 = V / t

= 100 ml / 30 detik

= 3,33 ml/detik

Perhitungan Q rata-rata = (Q1 + Q2 + Q3) / 3

= (3,33 + 3,447 + 3,33) ml/detik / 3

= 3,37 ml /detik

Penentuan Dead Time

Dari grafik didapat Dead Time 1380 detik

Penentuan Volume Dead Time

Volume Dead Time = (V x Dead time) / t

= Debit x Dead Time

= 3,37 ml/detik x 1380 detik

= 4650,6 ml

VII. ANALISA

Setelah melakukan praktikum, saya dapat menganalisa bahwa praktikum kali ini

bertujuan untuk menentukan dead time pada tangki bersusun seri.Efek pengaruh

input secara bertahap pada tangki berpengaduk yang disusun secara berseri berbeda

dengan tangki yang dipasang tunggal. Tangki ini termasuk sistem tangki kontinyu

untuk reaksi–reaksi sederhana. Berbeda dengan sistem operasi batch di mana selama

reaksi berlangsung tidak ada aliran yang masuk atau meningggalkan sistem secara

berkesinambungan, maka di dalam tangki alir (kontinyu), baik umpam maupun

produk akan mengalir secara terus menerus. Sistem seperti ini memungkinkan kita

untuk bekerja pada suatu keadaan dimana operasi berjalan secara keseluruhan

daripada sistem berada dalam kondisi stasioner

Pengaruh dari jarak yang berbeda pada tangki berpengaduk yang disusun secara

berseri tersebut adalah pada perubahan konsentrasi terhadap lamanya waktu reaktan

mengalir atau homogenisasi reaktan dari tangki ke tangki. Proses homogenisasi

tersebut dipengaruhi oleh proses pengadukan dan aliran masuk ke tiap tangki. Pada

tangki 4 dengan jarak yang paling jauh, menghabiskan waktu yang sangat lama untuk

mencapai suatu titik dimana konduktivitasnya sama dengan ketiga tangki lainnya atau

homogen. Pada tangki 4 pengadukan juga dilakukan secara manual, berbeda dengan

ketiga tangki lainnya yang pengadukannya dilakukan oleh pengaduk otomatis. Hal ini

membuktikan bahwa dengan kecepatan aliran masuk yang sama, yang mempengaruhi

perubahan konsentrasi keempat tangki adalah jarak dan pengadukan.

VIII. KESIMPULAN

1. Tangki berpengaduk yang disusun secara berseri memiliki perilaku dinamis akibat

adanya jarak yang berbeda antara ketiga tangki.

2. Waktu terjadi pada menit ke-39 dan 41 dimana konduktivitas pada tangki keempat

sama dengan ketiga tangki lainnya.

3. Dead Time terjadi pada menit ke-7,5 dan Volume Dead Time sebesar 2,61 liter.

GAMBAR ALAT

Tangki Berpengaduk dengan sususan seri

DAFTAR PUSTAKA

Lestari, Sutini Pujiastuti. “Petunjuk praktikum pengendalian proses: Perilaku dinamik

tangki berpengaduk”. Palembang: Teknik Kimia.Politeknik Negeri Sriwijaya

http://tentangteknikkimia.wordpress.com/2012/04/22/pemilihan-reaktor-alir-tangki-

berpengaduk-ratb-seri-apa-paralel/