bab vii - viskositas

7/25/2019 Bab Vii - Viskositas

1/16

BAB VII

PENENTUAN VISKOSITAS KINEMATIK SECARACOBA-COBA (TENTATIVE METHOD)

7.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan viskositas kinematic untuk sampel minyak bumi

2. Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas fluida

3. Menentukan hubungan viskositas dengan laju alir fluida

7.2. TEORI DASAR

Viskositas adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan

tegangan geser oleh fluida tersebut. Viskositas berhubungan dengan fluida

yang tidak encer. Adanya gesekan atau friksi antar lapisan lapisan fluida

menyebabkan kehilangan energi. Viskositas gas meningkat dengan suhu,

tetapi Viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Karena Cairan

dengan molekul-molekul yang jauh lebih rapat daripada gas, mempunyai

gaya-gaya kohesi yang jauh lebih besar daripada gas.

Viscositas dapat juga diartikan sebagai keengganan cairan untuk

mengalir, yang didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang

horiontal yang terpisah pada satuan jarak dari kedua bidang, dimana bidang

pertama bergerak sepenjang suatu satuan kecepatan.

Ada dua macam viscositas, yaitu !

a. Viskositas kinematik merupakan "aktu aliran atau eflu# timer teratur.

$eralatan ini dikalibrasikan dengansuatu minyak standar yang

mempunyai viskositas yang ditentukan dengan cara referensi terhadap

air didalam Master Viskosimeter atau dengan perbandingan langsung

dengan Viskosimeter yang dikalibrasikan secara teliti. %ample dengan

volume tertentu dan temperatur tertentu dialirkan melalui pipa kapiler

yang telah dikalibrasi dan "aktunya telah diukur.

b. Viskositas dinamis atau viskositas absolut unit cgs dari viskositas

dinamis &Va' adalah poise, yang mana mempunyai dimensi

()()


2/16

gram*cm*detik. Viskositas kinematik &Vk' adalah viskositas dinamik

dibagi dengan densitas &Va*d', dimana keduanya diukur pada

temperatur yang sama.

+nit dari viskositas kinematik adalah stoke, yang mempunyai dimensi

cm*detik, tetapi dalam industri perminyakan biasanya dinyatakan dengan

centi stoke &stoke*'.

Viscositas merupakan sifat fisik yang akan berpengaruh terhadap fluida

untuk mengalir. Minyak yang lebih kental akan mengalir dengan kecepatan

yang rendah. /engan demikian viscositas berbanding terbalik dengan

kecepatan alirnya, yang merupakan sifat fisik penting dari fluida untuk

menentukan karakteristik alirannya. +ntuk menjamin aliran dalam aliran

pipa, harus digunakan viscometri yang memiliki ukuran viscometer dengan

pipa kapiler tertentu sehingga alirannya lebih dari detik.

Kekentalan kinematik dapat diukur dengan persamaan diba"ah ini !

V=C x T

V = C T

/imana ! V 0 kekentalan kinematis &centistoke'.

C 0 konstanta kalibrasi viscometer.

1 0 "aktu alir &detik'.

/alam cairan hidrokarbon dapat dibuat suatu generalisasi, yaitu ! Viskositas naik dengan naiknya tekanan

Viskositas turun dengan bertambahnya gas dalam larutan

+mumnya pengaruh pemampatan dalam kenaikan viscositas

dikalahkkan oleh pengaruh gas yang terlarut sehingga viscositasnya

menurun dengan naiknya tekanan, karena bertambahnya gas yang terlarut.

$enurunan viscositas dengan naiknya tekanan ini hanya sampai batas

(2


3/16

Viscositas

Tekanan

kejenuhan &tekanan'. 1ekanan yang lebih besar tidak akan menambah

jumlah gas yang terlarut.

3luida adalah at yang berubah bentuk secara kontinu bila terkena

tegangan geser, betapun kecilnya tegangan geser itu. Atau bisa juga

didefinisikan sebagai at yang mengalir.

3luida diklasifikasikan menjadi!

1. Fl!"a N#$%&'!a'

3luida yang tegangan gesernya berbanding lurus secara linier dengan

gradienkecepatan pada arah tegak lurus dengan bidang geser. fluida

ne"tonian akan mengalir terus tanpa dipengaruhi gaya-gaya yang

bekerja pada fluida. %ebagai contoh, air.

2. Fl!"a '&'-N#$%&'!a'

3luida yang akan mengalami perubahan viskositas ketika terdapat gaya

yang bekerja pada 3luida tersebut atau terdapat hubungan tak linier

antara besarnya tegangan geser yang diterapkan dan laju perubahan

sudut.

Grafik 7.1.

Viscositas minyak sebagai fungsi tekanan

(4
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tegangan_geser&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tegangan_geser&action=edit&redlink=1


4/16

%edangkan cairan 5e"tonian adalah cairan yang memiliki

perbandingan antara shear dengan shear stress.

Grafik 7.2.

Perbandingan antara Shear Stress dengan Shear Rate

%hear rate

D#!'!!

. Viscositas /inamika atau Viscositas Absolut +nit cgs dari viscositas

dinamis &va' adalah poise, yang mempunyai dimensi gram*cm*detik.

. Viscositas Kinematika &vk' adalah viscositas dinamika dibagi dengan

densitas, dimana kinematika diukur pada temperatur yang sama. +nit

dari viscositas kinemtika adalah stoke, yang mempunyai dimensi

cm*detik, tetapi dalam industry perminyakan biasanya dinyatakan dalam

sentistoke &stoke*'.

). Cairan 5e"tonian &sample' adalah cairan yang mempunyai

perbandingan yang linier anatarashear ratedenganshear stress.

P*!'!+ P#',*a'

%ample dengan volume tertentu dan temperature dialirkan melaluisuatu pipa yang telah dikalibrasikan dan diukur "aktunya. Viskositas

kinematika merupakan "aktu alir dari efflux time terukur. $eralatan

dikalibrasikan dengan suatu cairan standard yang mempunyai viscositas

yang ditentukan dengan cara referensi terhadap air dalam master viscometer

atau dengan perbandingan langsung dengan viscometer yang dikalibrasikan

secara teliti.

((

6ingham plastik

%hear%tress

5e"tonian


5/16

7.. PERA/ATAN DAN BAHAN

7..1. P#*ala%a'

. Master Viskometer merupakan pipa kapiler dari kaca yang

mempunyai harga &6*t' kurang dari , 7 dari harga &C # t'.

. Viskometer, terbuat dari kaca, dipakai untuk mengukur dalam

percobaan ini.

). 1hermometer, yang mempunyai range pengukuran seperti pada table

di ba"ah ini !

Tabel 7.1.

AST !inematic Thermometers

Ra',# T#0+#*a%*

( &F )Sb D!!!&' ( &F ) ASTM T#0+#*a%* ( &F )

-( 8 -9 , 2)

-(:,4 8 -(,4 , :2

-2,4 8 -):,4 , :)

-,4 8 ,4 , :

((,4 8 :,4 , 22

:2,4 8 :9,4 , 24

9:,4 8 ,4 , ;

9,4 8 2,4 , 2(

:,4 8 ),4 , 9

):,4 8 2,4 , 2:

::,4 8 (,4 , 2;

:,4 8 ,4 , )

2. 6ath

4. 1imer

(. Kalibrasi-kalibrasi sesuai dengan salah satu metode di ba"ah ini !

a. Ba! Cal!b*a%!&'

Menentukan "aktu air dalam detik dari destilated "ater pada

master viscometer. Air harus mempunyai "aktu alir minimum

(:


6/16

detik pada temperature test. Kemudian hitung konstanta C

dengan persamaan!

C = V3 %

/imana !

Vh 0 viscositas kinematik air &,); cs pada C'

C 0 konstanta viscometer

t 0 "aktu alir &detik'

Maka harga konstanta C dapat ditentukan !

C = 1.4453%

Kemudian menentukan viscositas sample hidrokarbon ke-

yang lebih viscous dari air pada viscometer yang sama, dan

kemudian gunakan harga viscositas di atas untuk kalibrasi pada

viscometer ke- dengan diameter kapiler yang lebih besar.


7/16

viscometer ke-, jadi untuk viscometer ke-) perlu dua

hidrokarbon untuk menentukan konstanta viscometernya.

b. Kal!b*a! V!&0#%#* "#',a' M!'6a S%a'"a*"

>ihat table :.. dan :.). +kur "aktu aliran untuk cairan &air

destilasi, table :.. dan :.).'. Minimum "aktu aliran untuk setiap

minyak standard pada setiap tabung yang dikalibrasi harus kurang

dari detik. Koefisien viscometer 6 adalah koefisien energy

kinematik yang digunakan pada viscometer yang mempunyai

aliran kapiler sangat kecil dan konstanta C berharga ,4 ataulebih kecil.

/imana!

t 0 "aktu alir &minimum detik' untuk hidrokarbon yang

mempunyai viscositas kinematik Vh

t0 "aktu alir untuk hydrocarbon yang mempunyai viscositas

kinematik Vh

=itung konstanta C!

/imana!

Vh 0 viscositas kinematik hydrocarbon yang dgunakan

untuk kalibrasi

(9


8/16

6 0 koefisien viscometer dari persamaan sebelumnya

1erakhir ulangi viscositas kinematik dari suatu hydrocarbon yang

diinginkan dalam centistokes, sebagai berikut!

Viscositas kinematik &Vh' !

(C %) 8 (B3%)

7..2. Baa'

. Cairan 5e"tonian &sampel'

. Air

). ?bat penyaring

Gambar 7.1.

Viskometer

:


9/16

Gambar 7.2.

Sto"#atch

7.$. PROSEDUR PERCOBAAN

. Atur temperatur bath dengan thermometer berketelitian sampai dengan

, o3, atau dengan thermometer berketelitian sampai ,4 o3,

temperature lebih kecil dari ( o3.

. %aring sample secukupnya dengan saringan mesh atau penyaring

lain yang sesuai, untuk membuang partikel-partikel padat atau air. 6ila

temperatur kurang rendah gunakan obat penyaring.

). Ambil viscometer yang bersih dan kering dengan "aktu alir lebih dari

detik.

2. $asang pemegang viscometer di dalam bath sampai viscometer mencapai

temperatur pengukuran yang dinginkan &selama 4 menit untuk mencapai

temperatur o3 atau menit untuk mencapai temperatur o3'.

4.


10/16

:. Catat "aktu yang diperlukan &dengan ketelitian , detik' sampel untuk

bergerak &mengalir' dari garis batas &a"al pengukuran' pada viscometer.

6ila "aktu yang diperlukan kurang dari detik, ganti viscometer dengan

viscometer yang mempunyai pipa kapiler yang lebih kecil, ulangi

prosedur tersebut.

;. >akukan percobaan &dua' kali, bila hasil yang diperoleh dari kedua

percobaan sasuai dengan repeatabilitas, maka gunakan harga rata-rata

untuk menghitung viscositas kinematiknya.

9. =itung viscositas kinematika dalam centistokes dengan cara perhitungan

diatas.

Catatan:

+ntuk viscometer dengan harga 6*t besar atau sama dengan &, # C # t',

maka gunakan persamaan sebagai berikut !

Viscositas kinematik !

%s& % ' t

Table 7.2.

Viscosity Standard

:

V!&!%a M!'6a

S%a'"a*"

(ASTM)

A++*&!0a%# K!'#0a%! V!&!%6

-9:4F -;44F -1444F -1224F -2144F

% ) )2 (( )% ( (

%

% ( (

%

% ( ( ; )

%


11/16

Table 7.(.

)*S Viscosity Standard

V!&!%a

M!'6a

S%a'"a*"

(ASTM)

A++*&!0a%# K!'#0a%! V!&!%6

944F 774F 594F 1444F 14;4F 1224F

/ .4 . .;

= 9. :.: 4.2

@ 4 ;

4

K 4 )9 > (2 2)

M )9 ; )

5 ( 2(

?6 ); 2 :

$ )

7.:. HASI/ PERCOBAAN DAN PERHITUN


12/16

7.:.2. P#*!%',a'

CA 0 0 4>44; 3"%

Vh 0 CA# 1

0 ,2 cs*dt # )() dt

0 1>;:2

Vh 0 CA# 1A

0 ,2 cs*dt # )() dt

0 1>;:2

CA 0 0 4>44; 3"%

Vh 0 CA# 16

0 ,2 cs*dt # 2)) dt

0 1>72

Kalibrasi peralatan untuk menentukan koefisien viscometer &6'

6 0

0

0 &-,;' # &-,;;'

0 925>:21 "%

:2


13/16

Konstanta $eralatan Keseluruhan & '

0

0

0

0

0 4>447: 3"%

Menghitung harga viskositas kinematik

0 0 1>;:1

, # # 16 = , # ,:4 cs*dt # 2)) dt

0 4>442

:4


14/16

Maka> harga viscositas kinematik 0 . 16

= ,:4 cs*dt # 2)) dt

= >2;7:

:(


15/16

7.9. PEMBAHASAN

/alam percobaan sebelumnya &%pesific 2;7: #'%!%.

Viscositas merupakan sifat fisik yang akan berpengaruh terhadap

fluida untuk mengalir. Minyak yang lebih kental akan mengalir dengan

kecepatan yang rendah. /engan demikian viscositas berbanding terbalik

dengan kecepatan alirnya, yang merupakan sifat fisik penting dari fluida

untuk menentukan karakteristik alirannya. /engan mengetahui harga

kinematik dari suatu minyak maka dapat pula ditentukan besarnya tekanan

yang diperlukan untuk mengalirkan minyak tersebut melalui pipa.

+mumnya pengaruh pemampatan dalam kenaikan viscositas

dikalahkan oleh pengaruh gas yang terlarut sehingga viscositasnya menurun

dengan naiknya tekanan, karena bertambahnya gas yang terlarut. /ari

percobaan yang dilakukan, dapat diketahui bah"a viscositas minyak sangat

dipengaruhi oleh komposisi dari minyak itu sendiri &berpengaruh terhadap

flida yang mengalir'. /imana minyak berat memiliki viscositas yang lebih

tinggi daripada minyak ringan, sehingga dalam viscometer akan memiliki

"aktu alir yang lebih lama jika dibandingkan dengan minyak ringan

&viscositas berbanding terbalik dengan kecepatan alir * "aktu alir '.

::


16/16

7.7. KESIMPU/AN

/ari hasil analisa yang telah dilakukan, dapat disimpulkan !

. /ari hasil percobaan didapatkan nilai Viskositas Kinematik sampel

adalah sebesar >2;7: #'%!%.

. 6esarnya viscositas kinematik dapat dipengaruhi oleh beberapa hal,

seperti besarnya koefisien viscometer &6', konstanta peralatan

keseluruhan & '.

). %emakin lama "aktu alir yang dibutuhkan oleh fluida maka semakin

besar viscositas kinematiknya dan sebaliknya.

2. Viscositas berbanding terbalik dengan kecepatan alirnya, yang

merupakan sifat fisik penting dari fluida untuk menentukan karakteristik

alirannya.

4. Viskositas berbanding lurus terhadap "aktu alir tetapi berbanding

terbalik terhadap kecepatan alirnya.

(. %ecara matematis belum diketahui hubungan antara %< dan viskositas

:;

bab vii - viskositas

Documents