Agitasi

UNIT OPERASI II : MEKANIKA FLUIDA AGITASI

DISUSUN OLEH :

ANDREAS HENRI W.

NIM : 21030114130136

ATIK DWI U.

NIM : 21030114120047

ABDULLAH MALIK I.F.

NIM : 21030114120008

DWI PURWATI

NIM : 21030114120089

A!U SET!ANINGRUM

NIM : 21030114120060

ILGA MEGA KUSUMA

NIM : 2103011112002"

MUHAMMAD AIRLANGGA

NIM : 21030114130163

NORMALIA ULFAH K.

NIM : 21030114120031

URUSAN TEKNIK KIMIA FAKULT FAKULTAS TEKNIK  UNI#ERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2016 1

KATA KATA PENGANTAR  PENG ANTAR 

Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan karunia-Nya, makalah makalah yang yang berjud berjudul ul ”Agitas ”Agitasi” i” ini dapat dapat terseles terselesaik aikan an dengan dengan baik. baik. Meskip Meskipun un banyak  banyak  hambatan yang dialami dalam proses pengerjaannya, namun makalah ini dapat selesai tepat  pada aktunya. !"apan !"apan terima terima kasih kasih disamp disampaik aikan an kepada kepada banyak banyak pihak pihak terutam terutamaa keluar keluarga ga dan teman-teman yang telah banyak memberikan bantuan, baik materi maupun non-materi demi kelan"aran penyusunan makalah ini. Makalah yang berjudul #Agitasi” ini disusun untuk memenuhi tugas dari mata kuliah !nit $perasi % & Mekanika 'luida yang diampu oleh (apak )r. *lamet Priyanto, M.*. Makalah ini akan mendeskripsikan bagaimana agitasi dalam industri kimia. +iharapkan makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah aasan tentang agitasi. Tiada hal yang sempurna se mpurna di dunia ini, hanyalah Tuhan Yang Yang Maha Esa yang memiliki segala kesempurnaan. Perlu disadari baha makalah ini masih memiliki banyak kekurangan. !ntuk itu diharapkan kritik dan saran yang membangun guna perbaikan di masa yang akan datang.

*emarang, April %

Penyusun

2

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .............................................................................................................% DAFTAR ISI.........................................................................................................................../ BAB I PENDAHULUAN

). 0atar (elakang...........................................................................................................1 ).% 2umusan Masalah......................................................................................................1 )./ Tujuan........................................................................................................................ 1 BAB II PEMBAHASAN

)). +e3inisi $perasional dan *ejarah Agitasi................................................................ )).% 4enis-4enis Pengaduk............................................................................................... ))./ 5ambar Alat dan Prinsip 6erja Peralatan Agitasi....................................................7 )).1 Mekanisme dan 8ara 6erja Peralatan Agitasi......................................................../ )).9 Menentukan +aya Pengadukan pada Agitator.......................................................9 )). 'ungsi Agitasi dalam )ndustri 6imia...................................................................... )).: ;ariabel Peran"angan............................................................................................. )).< 8ontoh *oal Penerapan Agitasi dalam )ndustri 6imia..........................................%% BAB III PENUTUP

))). 6esimpulan............................................................................................................%: ))).% *aran......................................................................................................................%: DAFTAR PUSTAKA............................................................................................................%<

3

BAB I PENDAHULUAN

I.1 L$%$& B'($)$*+

6eberhasilan suatu proses pengolahan sering bergantung pada e3ekti3nya pengadukan dan pen"ampuran =at "air dalam proses itu. Pengadukan > agitation? menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut "ara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana, di mana gerakan itu  biasanya mempunyai sema"am pola sirkulasi. Pen"ampuran >mixing ? adalah peristia menyebarnya bahan-bahan se"ara a"ak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan sebaliknya, sedangkan bahan-bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua 3asa atau lebih. *uatu bahan tunggal tertentu, umpama air satu tangki, dapat diaduk, tetapi tidak  dapat di"ampur. 6e"uali jika ada satu bahan lain yang ditambahkan ke dalam tangki yang  berisi air itu >Maulana, %?.

I.2 R,-,$* M$$($/

. Apa de3inisi operasional dan sejarah agitasi@ %. Apa saja jenis-jenis pengaduk@ /. (agaimana gambar alat dan prinsip kerja peralatan agitasi@ 1. (agaimana mekanisme dan "ara kerja peralatan agitasi@ 9. (agaimana menentukan daya pengadukan pada agitator@ . Apa saja 3ungsi agitasi dalam industri kimia@ :. Apa saja ariabel peran"angan agitasi@ <. (agaimana "ontoh soal penerapan agitasi dalam industri kimia@

I.3 T,,$*

.

Mahasisa dapat mengetahui de3inisi operasional dan sejarah agitasi.

%.

Mahasisa dapat mengetahui jenis-jenis pengaduk.

/.

Mahasisa dapat mengetahui gambar alat dan prinsip kerja peralatan agitasi.

1.

Mahasisa dapat mengetahui mekanisme dan "ara kerja peralatan agitasi.

9.

Mahasisa dapat mengetahui "ara menentukan daya pengadukan pada agitator.

.

Mahasisa dapat mengetahui 3ungsi agitasi dalam industri kimia.

:.

Mahasisa dapat ariabel peran"angan agitasi. 4

<.

Mahasisa dapat mengetahui mengetahui "ontoh soal penerapan agitasi dalam industri kimia.

5

BAB II PEMBAHASAN

II.1 D'* O'&$*$( 5$* S'$&$/ A+%$

Agitasi atau pengadukan dimaksudkan untuk memperoleh turbulensi di dalam "airan >Abu=ar, %%?. *e"ara operasional agitasi adalah proses penggoyangan ataupun  pemutaran yang bertujuan supaya "airan di dalam tangki ter"ampur atau teraduk sampai homogen setelah beberapa lama didiamkan untuk dapat bereaksi dengan emulsi 3ilm. *ejak bertahun-tahun yang lalu agitasi atau pengadukan sudah dilakukan se"ar a manual. *eiring meningkatnya teknologi, dibentuklah suatu alat agitator atau alat  pengaduk. Tujuan dibuatnya alat tersebut adalah untuk meringankan pekerjaan manusia  jika kapasitas produksinya "ukup besar. Agitasi banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari dari mulai agitasi dengan "ara konensional yaitu dengan batang pengaduk, ataupun "ara modern seperti penggunaan miBer untuk memasak. Agitasi juga sangat umum digunakan di berbagai industri salah satunya industri kimia. Turbin 6aplan adalah Turbin Air, jenis baling baling, yang memiliki pisau atau sirip, yang dapat disesuaikan. Turbin ini dikembangkan pada tahun 7/ oleh Pro3esor  Austria ;iktor 6aplan, yang dikombinasikan bilah baling-baling otomatis yang dapat disesuaikan, dengan gerbang gaang otomatis yang juga dapat disesuaikan, untuk dapat men"apai e3isiensi melalui berbagai tingkat aliran dan air. Turbin 6aplan merupakan Eolusi dari Turbin 'ran"is. Penemuan yang memungkinkan produksi listrik yang e3isien di negara tertentu, yang memiliki head yang relati3 rendah, yang tidak mungkin diterapkan untuk Turbin 'ran"is. Cead 6aplan berkisar  - : meter dan $utput +aya 9-% MD. +iameter  2unner adalah antara % dan < meter. 6e"epatan putar 2unner turbin adalah :7-1%7 rpm. Turbin 6aplan saat ini sudah banyak digunakan di seluruh dunia dalam Cigh 'lo, 0o Cead. >Dalas, 7<
Peralatan mekanik yang telah digunakan untuk agitasi sangat berariasi, mulai dari pengo"ok telur hingga penggiling berke"epatan tinggi untuk pabrik koloid. (erikut adalah jenis-jenis peralatan agitasi yang digunakan saat ini >(ron, 79
Ada dua ma"am jenis daun pengaduk >impeler? berdasarkan jenis aliran yaitu impeler aliran aksial dan impeler aliran radial. )mpeler aliran aksial yaitu membangkitkan arus yang sejajar dengan sumbu impeler. *edangkan, impeler aliran radial yaitu membangkitan arus yang arahnya radial atau tangensial >)khsan, %%?.

5ambar . Pola aliran berdasarkan pengaduk  . M$$- '*+$5,) '&5$$&)$* '*%,) 

 2otating )mpeller  (erdasarkan bentuknya, ada tiga jenis impeller yang utama yaitu & 

+ayung >paddle? +aun pengaduk jenis dayung adalah model yang paling sederhana, biasanya terdiri dari satu dayung datar yang berputar pada poror ertikal dengan ke"epatan rendah sampai sedang. Perputaran dayung mendorong =at "air se"ara radial dan tangensial, hampir tanpa adanya gerakan ertikal >aksial? ke"uali bila dayungnya dipasang agak miring.



Propeler Propeler merupakan impeler aliran aksial berke"epatan tinggi untuk =at "air  dengan iskositas rendah. 4enis propeler yang paling banyak dipakai adalah  propeler kapal >marine propeler? berdaun tiga dan berjarak-bagi bujur sangkar, sedang propeler berdaun empat, bergigi atau dengan ran"angan lain biasanya digunakan untuk tujuan khusus.



Turbin 6ebanyakan turbin menyerupai agitator dayung berdaun banyak dengan daunnya yang agak pendek dan berputar pada ke"epatan tinggi. +aun-daunnya ada yang 7

lurus, melengkung, dipasang se"ara ertikal atau bersudut, biasanya berdiameter  lebih ke"il dibanding dayung, berkisar antara /-9 dari diameter bejana. Turbin  biasanya e3ekti3 untuk jangkauan iskositas yang "ukup luas. Arus utama bersi3at radial dan tangensial yang akan menimbulkan e3ek orteks dan arus putar, yang  bisa di"egah dengan memasang sekat atau di3user.

5ambar %. (entuk-(entuk Pengaduk  >a? Pengaduk paddle >b? Pengaduk propeller >"? Pengaduk turbine . M$$- '*+$5,) '&5$$&)$* '*++,*$$**$  Tree-blades/marine impeller  digunakan untuk pen"ampuran dengan bahan dengan



is"ositas rendah dengan putaran yang tinggi. Turbine with flat vertical blades impeller   digunakan untuk "airan kental dengan



is"ositas tinggi.  Horizontal plate impeller   digunakan untuk =at berserat dengan sedikit terjadinya



 pemotongan Turbine with blades are inclined impeller   paling "o"ok digunakan untuk tangki



yang dilengkapi jaket pemanas Curve bade Turbines impeller   e3ekti3 untuk bahan berserat tanpa pemotongan

 

dengan iskositas rendah  Flate plate impeller   digunakan untuk pen"ampuran emulsi Cage beaters impart impeller  "o"ok digunakan untuk pemotongan dan



 penyobekan  Anchore paddle impeller  digunakan "ampuran dengan is"ositas sangat tinggi  berupa pasta 0etak

impeller untuk

tangki dengan menggunakan

bu33le biasanya

di

tengahF"enter, karena pola turbulensi yang dikehendaki akan terbentuk dengan adanya  bu33le. !ntuk tangki tanpa menggunakan ba33le letak pengaduk sangat mempengaruhi  pola aliran yang dihasilkan. (iasanya untuk menghindari adanya ortek aliran 3luida karena pengadukan tangki tanpa baffle meletakkan pengaduk tidak tepat ditengahFtidak  senter dengan tangki. >5eankoplis, 77:? 8

II.3 G$-$& A($% 5$* P&* K'&$ P'&$($%$* A+%$

5ambar %.% Alat Agitasi Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu 3aktor penting dalam menghasilkan proses dan pen"ampuran yang e3ekti3. Pengaduk jenis baling-baling >propeller? dengan aliran aksial dan pengaduk jenis turbin dengan aliran radial menjadi  pilihan yang la=im dalam pengadukan dan pen"ampuran. +imana terdapat hal penting yang harus diperhatikan dari tangki berpengaduk dalam penggunaannya diantaranya seperti bentuk dan ukuran tangki, ba33le yang mempengaruhi aliran dalam tangki, selain itu terdapat saluran inlet yaitu lubang untuk pemasukannya dan outlet untuk   pembuangan sludge pada bagian baah GH. (egitu juga dengan pengaduk yang digunakan atau yang disebut sebagai agitator umumnya terdiri dari rangkaian motor  sebagai penggerak padel dan propeller atau blade, yang disesuaikan dengan jenis limbah atau bahan organik yang digunakan. !ntuk bioreaktor yang berukuran ke"il, agitator  dengan dengan satu blade saja sudah "ukup yang diletakkan di bagian dasar tangki. Perlu diingat dalam hal ini pengadukan ber3ungsi untuk mengurangi pengendapan, karena limbah yang berdiam diri dalam bioreaktor dengan aktu yang "ukup lama akan terjadi pengendapan. *e"ara sederhana motor yang merupakan alat mekanik ber3ungsi untuk  memutar suatu poros yang dihubungkan dengan beban. Adapun motor +8 memiliki arus searah yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Prinsip kerja dari motor +8 ini terdapat arus yang meleati konduktor dalam medan magnet untuk  menggerakkan medan magnet. *ehingga dalam hal ini medan magnet memiliki dua sisi yang kuat dan menyebabkan bias berputar berlaanan dengan arah jarum jam. Cal ini  bias dianggap menguntungka karena pada saat elekron negatie menuju ke positi3 akan 9

mun"ul torsi yang menyebabkan putaran motor bisa berlaanan atau memiliki % arah  putaran. *e"ara umum, terdapat tiga jenis pengaduk yang biasa digunakan, yaitu  pengaduk dayung (paddle!  pengaduk balingIbaling (propeller, pengaduk turbin (turbine. 1. P'*+$5,) D$,*+ (Paddle)

5ambar %./ (entuk-(entuk Pengaduk +ayung Prinsip 6erja & (erbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada ke"epatan rendah diantaranya % hingga % rpm. +ayung datar berdaun dua atau empat biasa digunakan dalam sebuah proses pengadukan. Panjang total dari pengadukan dayung  biasanya  - < dari diameter tangki dan lebar dari daunnya F - F dari  panjangnya. Pengaduk dayung menjadi tidak e3ekti3 untuk suspensi padatan, karena aliran radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan ertikal menjadi ke"il. *ebuah dayung  jangkar atau pagar, biasa digunakan dalam pengadukan. 4enis ini menyapu dan mengeruk dinding tangki dan kadang-kadang bagian baah tangki. 4enis ini digunakan pada "airan kental dimana endapan pada dinding dapat terbentuk dan juga digunakan untuk meningkatkan trans3er panas dari dan ke dinding tangki. (agaimanapun jenis ini adalah pen"ampuran yang buruk. Pengaduk dayung sering digunakan untuk proses pembuatan pasn kanji, "at, bahan perekat dan kosmetik. 2. P'*+$5,) '* $(*+$(*+ (Propeller)

5ambar %.1 Pengaduk jenis baling-baling 8olloid Mill, Comogeni=er, dan MiBing 4et

10

Prinsip 6erja & (aling-baling ini digunakan pada ke"epatan berkisar antara 1 hingga :9 rpm >revolutions per minute? dan digunakan untuk "airan dengan iskositas rendah 3. P'*+$5,) T,&*

5ambar %.9 (entuk-(entuk Pengaduk Turbin Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung yang memiliki banyak daun  pengaduk dan berukuran lebih pendek, digunakan pada ke"epatan tinggi untuk "airan dengan rentang kekentalan yang sangat luas. +iameter dari sebuah turbin biasanya antara / - 9 dari diameter tangki. Turbin biasanya memiliki empat atau enam daun pengaduk. Turbin dengan daun yang datar memberikan aliran yang radial. 4enis ini juga  berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan dialirkan dari bagian baah  pengadukdan akan menuju ke bagian daun pengaduk lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas. Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 19 o, beberapa aliran aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliran aksial dan radial akan terbentuk. 4enis ini berguna dalam suspensi padatan kerena aliran langsung ke baah dan akan menyapu padatan ke atas. Terkadang sebuah turbin dengan hanya empat daun miring digunakan dalam suspensi padat. Pengaduk dengan aliran aksial menghasilkan pergerakan 3luida yang lebih besar dan pen"ampuran per satuan daya dan sangat berguna dalam suspensi padatan. Peralatan mekanik yang digunakan dalam agitasi ada berma"am-ma"am, mulai dari egg beater   hingga colloid mill   berke"epatan tinggi. +i baah ini merupakan tipe agitator yang sering digunakan. >Dalas, 7<
)mpeller memiliki bentuk dan ukuran yang berbeda-beda.)mpeler ini berputar   pada porosnya dan dimasukkan ke dalam tangki.(entuk dari JnergyJo ini ada yang silindris, keru"ut, hemispheri"al, atau re"tangular.)mpeller Jner dipasang pada poros 11

yang berputar kemudian masuk ke tangki, ada pula yang dipasang dalam tangki yaitu di bagian baah.Terkadang, ada dua impeller yang arah perputarannya berlaanan dan ada juga yang menyentuh dinding tangki. +alam peran"angan tangki, sering ditambahkan baffle, draft tube, "in"in "nerg#"or , atau pendingin dan pemanas yang  ber3ungsi untuk mengarahkan 3luida keluar dari impeller. )mpeller biasanya terbuat dari baja >(ron, 7:
5ambar %.. $otating impeller  pada pompa sentri3ugal 

Circulation pump systems

Tangki Jner saja terhubung dengan pompa untuk memindahkan 3luida dari satu tempat ke tempat lain, sehingga membutuhkan sirkulasi pada tangki. Pompa sentri3ugal adalah agitator yang baik pada Jnergy aliran kontinyu. 4ika ada dua umpan yang dimasukkan ke pompa, maka kedua umpan tersebut akan ter"ampur  dengan baik >(ron, 7:
 %addles >dayung? atau blade  >mata pisau? ini digerakkan ke belakang dan selanjutnya meleati tangki re"tangular >(ron, 7:
*emua pan akan berputar selama mata pisau atau baffle tetap stasioner. (iasanya digunakan pada pen"ampuran bahan material yang bersi3at sangat pasta >(ron, 7:
Colloid mill, homogenizer, dan mixing jets

Pada colloid mill , 3luida diumpankan ke bagian antara rotor dan "asingnya dimana jaraknya

kurang lebih

,

in"hi. Homogenizer  digunakan untuk 

mengompresi 3luida sehingga bertekanan tinggi dan dapat keluar dari pipa dengan 12

ke"epatan tinggi.*edangkan,  mixing &ets berguna pada pen"ampuran kontinyu dari dua  stream dan mengoperasikan keluaran dari dua nozzle  sehingga ber"ampur di  pusat pipa, yang akhirnya menghasilkan produk >(ron, 7:
a

>b?

>"?

5ambar %.:. >a? Colloid mill , >b? homogenizer , >"? mixing &ets 

T$*+) '*$-,&$*

*ebuah tangki pen"ampuran sederhana memiliki beberapa energi yang mempengaruhi jumlah energi yang diperlukan untuk ter"apainya jumlah agitasi yang diperlukan atau kualitas miBing yaitu&

 +imensi essel yang mengandung "airan  +imensi serta pengaturan impeller, ba33le dan lainnya.

5ambar %.<. Tangki berpengaduk  Alat pen"ampur 3asa padat ke 3asa "air jenis ini digunakan untuk memperoleh "ampuran dengan iskositas rendah, biasanya berupa tangki pen"ampur beserta  perlengkapannya. +imensi tangkiFessels, jenis pengadukFimpeller, ke"epatan putar   pengaduk, jenis pengaduk, jumlah penyekatFbu33le, letak impeller beserta dimensinya  bergantung dari kapasitas dan jenis dari bahan yang di"ampurkan. (erikut ini adalah  bagian-bagian pada alat pen"ampur. 13



TangkiFessel merupakan adah untuk pen"ampuran berbentuk silinder dengan

 bagian baah melengkung atau datar  % Penyekat atau ba33les, berbentuk batang yang diletakkan dipinggir tangki berguna untuk menghindari orteB dan digunakkan untuk mempolakan aliran menjadi /

turbulen. PengadukFimpeller, digunakan untuk mengaduk "ampuran, jenis dari impeller   beragam disesuaikan pada si3at dari =at yang akan di"ampurkan. >5eankoplis, 77:?

II.4 M')$*-' 5$* $&$ K'&$ P'&$($%$* A+%$

Agitator adalah sebuah bagian dari tangki yang ber3ungsi sebagai pengaduk. Prinsip kerja dari agitator ini sama seperti miBer pada umumnya yaitu mengaduk "airan  produk dalam tangki dengan blade agitator  sebagai pendorong produk yang akan diaduk. 4enis agitator &

5ambar %.7 (entuk-(entuk Pengaduk  >a? Pengaduk paddle >b? Pengaduk propeller >"? Pengaduk turbine 1. P$55('

Paddle yang digunakan di )ndustri biasanya berputar dengan ke"epatan antara %-9 rpm. Panjang total impeller paddle biasanya antara 9-< dari diameter  dalam bejana. 0ebar daunnya F1 - F panjangnya. Pengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses pen"ampuran dalam industri. (entuk   pengaduk ini memiliki minimum % sudut, hori=ontal atau erti"al, dengan nilai +FT yang tinggi. Paddle digunakan pada aliran 3luida laminar, transisi atau turbulen tanpa  ba33le. Pengaduk padel menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir  tanpa gerak ertikal sama sekali. Arus yang bergerak ke arah hori=ontal setelah men"apai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke baah. (ila digunakan pada 14

ke"epatan tinggi akan terjadi pusaran saja tanpa terjadi agitasi. >)ksan, %%? 2. P&'(('&

Propeller merupakan impeller aliran aksial berke"epatan tinggi untuk "airan  beriskositas rendah. Propeller ke"il biasanya berputar pada ke"epatan penuh, yaitu 9F:9 rpm, sedangkan propeller besar berputar pada 1-< rpm. Pengaduk ini dapat digunakan untuk "airan yang memiliki iskositas rendah dan tidak bergantung  pada ukuran serta bentuk tangki. 6apasitas sirkulasi yang dihasilkan besar dan sensiti3 terhadap beban head. +alam peran"angan propeller, luas sudut biasa dinyatakan dalam perbandingan luas area yang terbentuk dengan luas daerah disk. Pengaduk propeler menimbulkan aliran arah aksial, arus aliran meninggalkan  pengaduk se"ara kontinu meleati 3luida ke satu arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar tangki. 6olom =at "air yang berputar dengan sangat turbulennya itu meninggalkan impeller dengan membaa ikut =at "air. Agitator propeller sangat e3ekti3 dalam bejana besar. 3. T,&*'

Turbine menyerupai agitator dayung berdaun banyak dengan daun-daunnya yang agak pendek dan berputar pada ke"epatan tinggi pada suatu poros yang dipasang di pusat bejana. +aun-daunnya boleh lurus dan boleh pula lengkung, boleh  bersudut dan boleh pula ertikal. )mpellernnya biasanya lebih ke"il dari diameter  dayung yaitu berkisar antara /-9  dari impeller bejana. Pengaduk jenis ini digunakan pada iskositas 3luida rendah seperti halnya pengaduk jenis propeller. Pada "air is"ositas rendah, Turbin itu menimbulkan arus yang sangat deras yang  berlangsung di keseluruhan bejana, men"apai kantong-kantong yang stagnan dan merusaknya. Pengaduk turbin menimbulkan aliran arah radial dan tengensial. +i sekitar  turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan geseran yang kuat antar 3luida. *alah satu jenis pengaduk turbine adalah pit"hed blade. Pengaduk jenis ini memiliki sudut-sudut konstan. Aliran terjadi pada arah aksial, meski demikian terdapat pule aliran pada arah radial. Aliran ini akan mendominasi jika sudu berada dekat dengan dasar tangki. II. " M'*'*%,)$* D$$ P'*+$5,)$* $5$ A+%$%& *esuai dengan >5eankoplis, 77:? pengaduk kebanyakan didesain sebagai

 berikut& 15

+a & +t K &/ D & +a K &< 8 & +t K  & / 1 ba33les & +tF4 K  +imana, +a K diameter pengaduk +t K +iameter miBer  D K lebar daun pengaduk  8 K 4arak pengaduk dari dasar miBer  !ntuk menentukan aliran dari bahan yang diaduk maka dihitung dengan bilangan reynold &

>5eankoplis, 77:? +imana & +a K +iameter agitator >m?  N K 6e"epatan rotasi >2eFs?  ρ  K densitas 3luida >kgFm/?  μ  K ;iskositas 3luida >6gFm.s?

II.6 F,*+ A+%$ 5$($- I*5,%& K-$

'ungsi utama agitasi dalam industri kimia adalah untuk homogenisasi, terutama komposisi maupun kalor. 'ungsi lainnya yaitu >M"8abe, 77/?&

 Membuat suspensi dengan partikel =at padat. Misalkan untuk mengaduk  "ampuran substrat dan sel serta meratakan nutrisi dalam medium dalam  bioreaktor.

 Mendispersikan gas dalam =at "air dalam bentuk gelembung-gelembung ke"il. Misalkan untuk aerasi.

 !ntuk meramu =at "air yang mampu "ampur >mis"ible?.  Mendispersikan =at "air yang tidak dapat ber"ampur dalam satu 3ase >immisi"ible? sehingga membentuk emulsi dalam butiran halus.

 Memper"epat perpindahan kalor antara =at "air dengan media pendingin atau  pemanas.

 Mendorong terjadinya reaksi kimia dengan memperbanyak tumbukan. II.7 #$&$'( P'&$*$*+$* 'aktor-3aktor yang perlu diperhatikan dalam proses agitasi adalah & $

D'*.2%$. 1(,25$

+ensitas 3luida merupakan hubungan antara massa 3luida dan olume yang 16

ditempatinya. Cubungan ini ditunjukkan oleh persamaan di baah ini& m  ρ = V  +engan L K densitas 3luida m K massa 3luida ; K olume 3luida ;olume larutan dipengaruhi oleh komposisi dan temperature, sehingga densitas larutan se"ara tidak langsung juga dipengaruhi oleh komposisi dan temperatur. ;olume larutan dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan berikut& ;sol K nA ;A M n( ;( +engan ;sol K olume larutan ;A K olume molar komponen A ;( K olume molar komponen ( nA K jumlah mol komponen A n( K jumlah mol komponen ( Cubungan antara olume molar dengan konsentrasi untuk tiap larutan dapat dinyatakan dalam bentuk

gra3ik. !ntuk larutan ideal, kura yang dihasilkan

 berbentuk garis lurus. 0ain halnya dengan larutan tidak ideal, kura hubungan olume molar dan konsentrasi tidak linier >Tim 0aboratorium Teknik 6imia )T(, %%?. 

#2.)4.2%$. 1(,25$

;iskositas 3luida merupakan indeks kelembaman "airan terhadap  perubahan ke"epatan. ;iskositas larutan dipengaruhi oleh konsentrasi dan temperatur. Cubungan antar konsentrasi dengan

hubungan dapat digambarkan dalam suatu

gra3ik. 5ra3ik tersebut spesi3ik untuk masing-masing larutan. ;iskositas semua "airan dan

larutan akan turun seiring dengan kenaikan temperatur. Analisis

kuantitati3 pertama kali mengenai hal ini dilakukan oleh Poiseuille. +ia menemukan  baha iskositas air pada temperaturter tertentu dapat dihubungkan dengan o iskositas pada  8 melalui persamaan empiris& η0  K 1 + αT + β T 2 dengan O, K konstanta Thrope dan 2oger   K iskositas "airan pada temperature T  K iskositas air pada temperature o8 >Tim 0aboratorium, %%? 

'* '*+$5,) 

17

Pengaduk dalam tangki memiliki 3ungsi sebagai pompa yang menghasilkan laju olumetri" tertentu pada tiap ke"epatan putaran dan input daya. )nput daya dipengaruhi oleh geometri peralatan dan 3luida yang digunakan. Pro3il aliran dan derajat turbulensi merupakan aspek

penting

yang

mempengaruhi

kualitas

 pen"ampuran. 2an"angan pengaduk sangat dipengaruhi oleh jenis aliran, laminar  atau turbulen. Aliran laminar biasanya membutuhkan pengaduk yang ukurannya hamper sebesar tangki itu sendiri. Cal ini disebabkan karena aliran laminar tidak  memindahkan momentum sebaik aliran turbulen. Pen"ampuran di dalam tangki pengaduk terjadi karena adanya gerak rotasi dari pengaduk dalam 3luida. 5erak pengaduk ini memotong 3luida tersebut

dan

dapat menimbulkan arus eddy yang bergerak keseluruhan system 3luida tersebut. $leh sebab itu,  pengaduk merupakan bagian yang paling penting dalam suatu operasi pen"ampuran 3asa "air dengan tangki pengaduk. Pen"ampuran yang baik akan diperoleh bila diperhatikan bentuk dan dimensi  pengaduk yang digunakan karena akan mempengaruhi

kee3ekti3an proses

 pen"ampuran, serta daya yang diperlukan. >Tim 0aboratorium, %%? 5

K'7'3$%$* 3'*+$5,) 

6e"epatan pengaduk yang umumnya digunakan pada operasi industri kimia adalah sebagai berikut.

 6e"epatan tinggi, berkisar pada ke"epatan :9 rpm. Pengaduk denga ke"epatan ini umumnya digunakan untuk 3luida dengan iskositas rendah misalnya air.

 6e"epatan sedang, berkisar pada ke"epatan 9 rpm. Pengaduk dengan ke"epatan ini umumnya digunakan untuk larutan sirup kental dan minyak pernis.

 6e"epatan rendah, berkisar pada ke"epatan 1 rpm. Pengaduk dengan ke"epatan ini, umumnya digunakan untuk minyak kental, lumpur dimana terdapat serat atau pada "airan dapat menimbulkan busa. !ntuk menjamin keamanan proses, pengaduk dengan ke"epatan lebih tinggi dari 1 rpm sebaiknya tidak digunakan untuk "airan dengan iskositas lebih besar  dari% "P, atau olume "airan lebih besar dari % 0. Pengaduk dengan ke"epatan lebih besar dari 9 rpm sebaiknya tidak digunakan untuk "airan dengan iskositas 18

lebih besar dari 9 "P atau olume "airan lebih besar dari 9 0. 6e"epatan  pengaduk

ditentukan oleh iskositas 3luida dan ukuran geometri system

 pengadukan. >Tim 0aboratorium, %%? '

,-($/ 3'*+$5,) 

4umlah pengaduk yang digunakan ditentukan oleh iskositas 3luida, diameter   pengaduk dan kedalaman 3luida yang akan diaduk. 4umlah pengaduk yang umumnya digunakan adalah  atau % buah pengaduk. Panduan dalam menentukan  jumlah pengaduk yang akan digunakan diperlihatkan pada tabel berikut . Tabel . 6riteria penentuan jumlah pengaduk  *atu Pengaduk 'luida dengan iskositas rendah

+ua Pengaduk   'luida dengan iskositas sedang dan

+apat menyapu dasar tangki 6e"epatan balik aliran tinggi 6etinggian permukaan "airan

tinggi !ntuk tangki yang dalam 5aya gesek aliran lebih besar   +apat meminimalkan ukuran

 berariasi 

mounting no==le (Tim 'aboratorium Teni )imia *T+! ,., L$, 5$* ;$)%, '*$-,&$* *+?

Daktu pen"ampuran >mixing time? adalah aktu yang dibutuhkan sehingga diperoleh keadaan yang serba sama untuk menghasilkan "ampuran atau produk  dengan kualitas yang telah ditentukan. *edangkan laju pen"ampuran >rate of mixing ? adalah laju dimana proses pen"ampuran berlangsung

hingga men"apai kondisi

akhir. Pada operasi pen"ampuran dengan tangki pengaduk, aktu pen"ampuran ini dipengaruhi oleh beberapa hal& . Yang berkaitan dengan alat, seperti&

     • •

ada tidaknya baffle atau cruci form baffle  bentuk atau jenis pengaduk >turbin, propeler, paddle? ukuran pengaduk >diameter, tinggi? laju putaran pengaduk  kedudukan pengaduk pada tangki, seperti&  jarak terhadap dasar tangki  pola pemasangannya& - "enter, ertikal - o33"enter, ertikal - miring >inciclined ? dari atas 19

- horisontal

  jumlah daun pengaduk    jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk  %. Yang berhubungan dengan "airan yang diaduk&   perbandingan kerapatanFdensitas "airan yang diaduk   perbandingan iskositas "airan yang diaduk    jumlah kedua "airan yang diaduk    jenis "airan yang diaduk >miscible! immiscible?

!ntuk selanjutnya 3aktor-3aktor tersebut dapat dijadikan ariable yang dapat dimanipulasi untuk mengamati pengaruh setiap 3aktor terhadap karakteristik   pengadukan, terutama terhadap aktu pen"ampuran. (eberapa teknik yang dapat digunakan untuk menentukan aktu dan laju  pen"ampuran, antara lain& . menambahkan pearna dan mengukur aktu yang dibutuhkan untuk men"apai keseragaman arna %. menambahkan larutan garam dan mengukur konduktiitas elektrik saat komposisi seragam /. menambahkan asam atau basa serta mendeteksi perubahan arna indi"ator ketika  proses netralisasi sudah selesai 1. metoda distribusi aktu tinggal >residence time distribution? yang diukur dengan memantau konsentrasi output 9. mengukur temperature serta aktu yang dibutuhkan untuk men"apai keseragaman. Daktu pen"ampuran ditentukan oleh beberapa ariable proses dan operasi yang ditunjukkan oleh hubungan berikut ini. m 0 f > 1! 2! 3! 4! g5 dimensi geometri sistem? +engan 6 m K aktu pen"ampuran L K densitas 3luida Q K iskositas 3luida  N K ke"epatan putaran pengaduk  + K diameter pengaduk  g K per"epatan graitasi 4ika 3aktor dimensi geometri dan bilangan 'roude >+N %Fg? diabaikan, maka  persamaan menjadi & 2  ρN D ) θm =f  (  μ

20

θm =f  (ℜ) >Tim 0aboratorium, %%? +

K',%,/$* 5$$

!ntuk melakukan perhitungan dalam spesi3ikasi tangki pengaduk telah dikembangkan

berbagai

teori dan hubungan

empiris.

Para

peneliti telah

mengembangkan  beberapa hubungan empiris yang dapat memperkirakan ukuran alat dalam  pemakaian nyata atas dasar per"obaan yang dilakukan pada skala laboratorium. Perkiraan kebutuhan daya yang diperlukan untuk mengaduk "airan dalam tangki  pengaduk dapat dihitung atas dasar per"obaan pada skala laboratorium. Persyaratan penggunaan hubungan empiris tersebut adalah adanya& 

6esamaan geometris yang menentukan kondisi batas peralatan 6esamaan geometris yang menentukan kondisi batas peralatan artinya  bentuk kedua alat harus sama dan perbandingan ukuran-ukuran geometris berikut ini sama untuk keduanya&  DT   D

C  J  S W   H  ,  D ,  D ,  D ,  D ,  D

+imana +T K diameter tangki 8 K tinggi pengaduk dari dasar tangki + K diameter pengaduk  C K tinggi "airan dalam tangki 4 K lebar baffle  N K jumlah putaran pengaduk permenit P K daya >poer? * K pitch dari pengaduk  D K lebar blade pengaduk  %. 6esamaan dinamik dan kesamaan kinematik  6esamaan dinamik dan kesamaan kinematik yaitu terdapat kesamaan harga  perbandingan antara gaya yang bekerja di suatu kedudukan >gaya iskos terhadap gaya graitasi, gaya inersia terhadap gaya iskos, dan sebagainya?. +ua system yang sama se"ara geometri dapat dikatakan sama se"ara dinamik jika perbandingan gaya-gaya yang bekerja pada system sama. *edangkan kesamaan kinematik terjadi jika ke"epatan pada titik bersesuaian memiliki  perbandingan yang sama. 'aktor yang mempengaruhi kebutuhan daya > power ? P untuk pengadukan adalah diameter pengaduk +, kekentalan "airan, kerapatan "airan, medan 21

graitasi g, dan laju  putar pengaduk  N. Maka se"ara matematis dapat ditulis sebagai be ri ku t &  P= f  ( D , μ , ρ , g , N ) (ila dianggap hubungan besaran-besaran tersebut seperti persamaan berikut& a b f  e g  D , μ , ρ , g , N  ?  P= K  ¿ +imana 6 adalah konstanta, dengan analisa dimensi yang menggunakan dimensi M untuk massa, 0 untuk panjang, dan T untuk aktu, maka & 2 b e f  g  M L L  M   1 a  M  = L . ( ¿ ) . ( 2 ) . ( 3 ) . (  ) 3 T  T  T   L +engan menyelesaikan persamaan tersebut, diperoleh & −b 2 2 −e  P  D  N   D N  = K . ( ) .( ) 5 3  μ g  D  ρ N  +imana dari persamaan-persamaan tersebut dikenal bilangan tak berdimensi. >Tim 0aboratorium, %%? II. 8 *%/ S$( P'*'&$$* A+%$ 5$($- I*5,%& K-$ $

*%/ $( 1

Pengadukan dalam suatu industri biogas untuk melarutkan Na$C 9 sebagai  penetralan dengan laju alir massa 9.%%: kgFm / yang disimpan selama / hari diran"ang menggunakan jenis three blades propeller yang dipasang Jelatie di  pusat tangki dengan putaran pengaduk  rpm. $perasi berlangsung pada suhu kamar dan tekanan atmos3ir, densitas larutan 99 kgFm / dan iskositas 1:.: "P. (erapa CP sesungguhnya yang dibutuhkan bila tangki berbu33le 1 buah dengan e3isiensi < @ 4aab & +ata perhitungan& 6ondisi penyimpanan &

P K  atm K 1.% psi T K /o8 K // 6  6ebutuhan penyimpanan & t K / hari 0aju alir masa & ' K9.%%: 6gFjam +ensitas bahan & 99 kgFm/ ;iskositas bahan & 1:.: "P K .1:: Pa.s Perhitungan ukuran tangki 

;olume tangki

22

15.227

;total K

%

kg jam x 30 ha! x 24  jam ha! 1550 kg

/m

3

=7.073 m

3

!kuran tangki +iren"anakan tangki sebagai berikut Tinggi silinder & diameter >Cs & +? K /&%

*ehingga

( )

"  2 "  2 3 3 "  3  D . H#=  D  D =  D

;s K 4

4

√

√

3

+K

8 V# 3 " 

3

 K

2

3 x 7.703 3 " 

8

=1.34 m

Cs K /F% + K /F% B ./1 K %.%% m 4enis& three blades propeller 6e"epatan putaran &  rpm K  rps E3isiensi motor K <  Pengaduk di desain dengan standard sebagai berikut >5eankoplis, 77:? & +a & +t K &/ D & +a K  & < 8&+t K &/ 1 ba33le & +tF4 K  +imana & +a K diameter pengaduk  +t K diameter miBer  D K lebar daun pengaduk  8 K jarak pengaduk dari dasar miBer  4adi, +iameter pengaduk >+a? K F/ B ./1 m K .11 m 0ebar daun pengaduk >D? K F< B +a K F< B .11 m K .99< m Tinggi pengaduk dari dasar R K F/ B +t K F/ B ./1 K .11 m 0ebar ba33le >4? K F B +t K F B ./1 m K ./1 m 2 3 2  Da  Nρ ( 0.44 m )  x 1 $# x 1550 kg / m = =6384.68 (ilangan reynold >Nre? K 0.047  Pa . #  μ +ari gambar /.1-1 >5eankoplis, 77:? untuk pengaduk jenis three blades  propeller , diperoleh Np K .<

23

Maka, 3

P K Np B  ρ x N   x Da

5

K .< S 99 kgFm / S > rps?/ S >.1 m? 9  HP K /%9.9< 4Fs S ./1: J / # K .1/9< CP +aya motor >Pm?



K PF.< K .1/9< CPF.< K .911:< CP

*%/ S$( 2

Tentukan poer dan luas paddle yang dibutuhkan untuk mendapatkan nilai 5 K 9Fdt dalam sebuah tangki berolume %9 m /. JelatieJre 98, koe3isien drug ,< dan ke"epatan paddle , mFdt, sedangkan ke"epatan Jelatie ,:9 kali ke"epatan paddleU Penyelesaian & P 2 5K  μV 

√

P K 5%. .; >  K ,11: B  -/ pada 98? P K >9Fs?%.>,11: B  -/ N.sFm%?.>%9 m /? P K :91,/:9 N.mFs P K ,9.L.8 d.A./

24

2. P

AK

 ρ. C % . & . '

3

>L K ,777 gFml?

2.7154,375

AK

(0,9991 ). (1,8 ) . (0,75 x 0,6 )3

A K <:,/1 m % >Abu=ar, %%? 

*%/ $( 3

*ebuah 3lokulator diren"anakan untuk mengolah air dengan debit % M5+ >/,79 3t /Fs?. Panjang 3lokulator tersebut  3t, lebar 1 3t dan dalamnya 9 3t. 'lokulator menggunakan paddle yang berjumlah 1 unit. Paddletersebut  berukuran 1 3t. +engan lebar  3t dan jari-jari  3t dari sha3t yang terletak  ditengah-tengah kedalaman tangki. *etiap paddle memiliki % blade yang diputar dengan ke"epatan %,9 rpm. 4ika ke"epatan air yang timbul adalah V dari ke"epatan paddle dan koe3isien drugnya ,<, JelatieJre air 9', ;iskositas Jelatie air %,:1 B-9lb 3or"eF3t%. Tentukan&

25

a.  b. ". d. e. 3.

6e"epatan Jelatie Poer yang dibutuhkan Daktu detensi 5radien ke"epatan 'lokulator loading Penyelesaian & a.

 K i I a K  i I ,%9 i g.  K ,:9 . >%.W.3t.%,9Fmenit? h.  K :,9 3tFmenit K ,< 3tFs

 b. P K ,9. X.8 d.A./ i. P K ,9.  j.

(

62,4 32,2

3

(b / f) 

)

.>,1BB1B%? 3t %.>,<3tFs?/

P K 7, 77 lb 3t %Fs/

". td K ;F k. td K > B 1 B 9? 3t / F >/,79 3t /Fs? l. td K 7/<, s

√ 2

d. 5 K

P  μV   K

√ 2

3

3

  916,996 (b.f)  / # −5

2,74 x 10

(bf 

2

f) 

3

. 60000 f) 

m. 5 K %/,:Fs 30,95 f) 3 / #

e. 'loading K F; K

60000 f) 3

n. 'loading K 9,9B-1Fs o. >Abu=ar, %%?  p. Z. r. s. t. u. . . B. y. =. aa. a". ae.

ab.

BAB III

ad. PENUTUP

a3. ag. III.1 K'-,($* ah.

. Agitasi adalah proses penggoyangan ataupun pemutaran yang bertujuan supaya "airan di dalam tangki ter"ampur atau teraduk sampai homogen setelah beberapa lama didiamkan untuk dapat bereaksi dengan emulsi 3ilm. ai. %. 4enis-jenis peralatan agitasi adalah rotating impellers, "ir"ulation pump systems, re"ipro"ating paddles, reoling tanks, air li3t dan air agitators, "olloid mill, homogeni=er, dan miBing jet. aj. /. Prinsip kerja agitasi yaitu pen"ampuran di dalam tangki pengaduk terjadi karena adanya gerak rotasi dari pengaduk dalam 3luida. 5erak pengaduk ini memotong 3luida tersebut dan dapat menimbulkan arus yang bergerak keseluruhan sistem 3luida tersebut. Proses  pengadukan biasanya dilakukan dengan bantuan motor listrik yang memberikan daya terhadap tuas pengaduk untuk bergerak. ak. 1. Mekanisme dan "ara kerja peralatan agitasi didasarkan pada jenis peralatannya sehingga ada beberapa perbedaan dalam "ara kerja sesuai dengan desain peralatannya. al. 9. !ntuk menentukan aliran dari bahan yang diaduk maka dihitung dengan bilangan reynold. . 'ungsi agitasi dalam industri kimia adalah untuk homogenisasi, terutama komposisi maupun kalor. :. +alam peran"angan agitator terdapat beberapa ariabel yang perlu diperhatikan, yaitu si3at  pengadukan >n, +?, si3at "airan >L, Q?, per"epatan graitasi dan tetapan dimensional >g, g"?, dan 3aktor bentuk >shape 3aktor?. <. Terdapat beberapa "ontoh soal penerapan agitasi dalam industri kimia yang dapat membantu pemahaman tentang agitasi. am. an. III.2 S$&$* ao. ap. *ebelum meran"ang agitator yang dibutuhkan dalam suatu proses,  butuh pemahaman mendasar mengenai agitasi dan beberapa hal yang mempengaruhi  peran"angannya, sehingga dalam peran"angan tidak ditemui kesalahan yang signi3ikan. +i dalam kerja alat agitasi biasanya timbul masalah seperti orteks yang  bisa diatasi dengan pemasangan bu33le, sehingga pentingnya memperhatikan ariabelariabel dalam peran"angan.

aZ.

at. au.

ar. DAFTAR PUSTAKA as. Abu=ar, *uarni *. %%. 7ixing . !niersitas Andalas. Padang. (ron, 5eorge 5ranger. 7:<. 8nit 9perations. Modern Asia Editions. 4ohn Diley [

a.

*ons, )n". Ne York. 5eankoplis, 8. 77:. Transport %rocesses and 8nit 9peration. !niersity o3 

a.

Minnesota. Pranti"e Call )nternational, )n". Ne 4ersey. )khsan, +iyono dan *uherman. %%.  4itat 9perasi Teni )imia * . 4urusan Teknik  6imia !niersitas +iponegoro. *emarang. a=. %   aB.   ba. Tan bb.  %encam ay. )rham. . i  puran.  b".  http&FFirham<7maulana.3iles.ordpress."omF%F7Ftanki-pen"ampurantp.pd3 .  bd. +iakses  be. Mei tanggal -, %9. b3. bg. bh.  bi.  bj. 8nit 9peration of Chemical  M th  :ngineering ;   :dition. M"5ra bk.  bl. Cill (ook 8o. *ingapore.

 bm. Tim 0aboratorium. %%.  7odul Tangi +erpengadu . +epartemen Teknik 6imia )T(. (andung.  bn.

Dalas, *. M. 7<<. Chemical %roses :
 bo.

 bp.  bs.  bZ.

br.

 bt.

 b.  b.

cb.

bB.

by.

b=.

"a.