MEKANIKA FLUIDADAN PARTIKEL

Penyusun:

1. Iqbal Kurniawan 1314002

2. Rizky Bagus 1314011

3. Roy Rovando 1314036

4. Faisol Adnan 1314051

5. Larasati Kusuma 13140646. Siti Sri Wahyuni 1314072

JURUSAN TEKNIK KIMIA S1INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

MALANG2013

Kata Pengantar

Salam sejahtera bagi kita, karena berkat-Nya kita bisa hidup di zaman yang serba modern ini dengan sehat sejahtera.Sudah sepatutnya kita bersyukur kepada Tuhan Yang Maha Esa.

Pada kesempatan kali ini saya ingin mengajak kita untuk mempelajari sedikit hal mekanika fluida . Karena semakin banyak ilmu yang kita dapat, semakin besar pula peluang kita untuk berhasil di kemudian hari, dan tentunya semakin bijak kita dalam menyikapi masalah-masalah yang berhubungan Teknik kimia dalam kehidupan kita.

Semoga materi kali ini menberikan bermanfaat untuk kita semua.

,

 

Malang, Maret 2015

penulis

BAB I

1.1 PENDAHULUAN

Fluida adalah zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara kontinu bila

terkena tegangan geser walaupun relatif kecil.

            Persamaan dasar dalam hidrodinamika telah dapat dirintis dan dirumuskan oleh

Bernoulli secara baik, sehingga dapat dimanfaatkan untuk menjelaskan gejala fisis yang

berhubungan dengan dengan aliran air. 

Suatu massa fluida yang mengalir selalu dapat dibagi-bagi menjadi tabung aliran,bila

aliran tersebut adalah tunak, waktu tabung-tabung tetap tidak berubah bentuknya dan fluida

yang pada suatu saan berada didalam sebuah tatung akan tetap berada dalam tabung ini

seterusnya. Kecepatan aliran didalam tabung aliran adalah sejajar dengan tabung dan

mempunyai besar berbanding terbalik dengan luas penampangnya. (pantar,s, 1997)

Konsep aliran fluida yang berkaitan dengan aliran fluida dalam pipa adalah :

1. Hukum kekentalan Massa

2. Hukum Kekentalan energi

3. Hukum kekentalan momentum

4. Katup

5. Orifacemeter

6. Arcameter (rotarimeter). (martomo, s, 1999)

Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vsρ)

terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan

suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran

yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen

Kavitasi adalah fenomena perubahan fase uap dari zat cair yang sedang mengalir,

karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. Pada pompa bagian

yang sering mengalami kavitasi adalah sisi hisap pompa. Misalnya, air pada tekanan 1 atm

akan mendidih dan menjadi uap pada suhu 100 derajat celcius.

Pompa adalah jenis mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui

pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa

mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi tekanan pada

fluida.

1.2 LATAR BELAKANG

Fluida adalah zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara kontinu bila

terkena tegangan geser walaupun relatif kecil. Gaya geser adalah komponen gaya yang

menyinggung permukaan dan jika dibagi dengan luas permukaan tersebut menjadi

tegangan geser rata-rata pada permukaan itu.

Transportasi fluida dalam teknik kimia jauh lebih mudah daripada padatan. Karena itu

ahli teknik kimia berupaya sedapat mungkin untuk dapat melakukan transportasi bahan dalam

bentuk cairan, larutan atau suspensinya. Bila hal itu tidak mungkin barulah mereka

melakukan pengangkutan bahan padat dalam bentuk padat. Walaupun begitu masih

diusahakan cara tambahan untuk memudahkan pengangkutan, misalnya menghaluskan

padatan lalu diangkut dengan aliran gas atau cairan seperti operasi fluidisasi.

Selama fluida bergerak, harus selalu ada gaya geser yang bekerja terhadap fluida. Hal

ini dilakukan dengan penambahan energi dari luar. Tanpa penambahan energi dari luar, aliran

fluida akan terhenti. Jumlah energi yang diperlukan untuk mempertahankan aliran ini

dianggap sebagai energi yang hilang, karena tidak dapat diambil sebagai energi yang

bermanfaat. Dalam aliran fluida di dalam saluran, energi yang hilang disebut Head loss.

Suatu sudden enlargment pada daerah alir fluida membesar tiba-tiba sehingga

kecepatannya menurun. Saat fluida memasuki pipa besar, suatu pancaran terbentuk disaat

fluida terpisah dari dinding tabung kecil. Karena tidak ada dinding pipa yang mengendalikan

pancaran fluida yang dihasilkan dari pipa kecil, maka pancaran itu akan berekspansi sehingga

mengisi seluruh permukaan. Sebagian kecil fluida terpisah dari pancarannya dan bersirkulasi

diantara dinding dan pancaran. Pengaruh pusaran dan expansi fluida sesuai dengan tiga

perubahan pada profil kecepatan .

BAB II

2.1 ALAT TRANSPORTASI FLUIDA DAN SARANA YANG BERKAITAN

DENGAN PROSES TERSEBUT

2.1.1. DEFINISI FLUIDA

Fluida adalah zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara kontinu bila terkena

tegangan geser walaupun relatif kecil. Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung

permukaan dan jika dibagi dengan luas permukaan tersebut menjadi tegangan geser rata-rata

pada permukaan itu.

Transportasi fluida dalam teknik kimia jauh lebih mudah daripada padatan. Karena itu

ahli teknik kimia berupaya sedapat mungkin untuk dapat melakukan transportasi bahan dalam

bentuk cairan, larutan atau suspensinya. Bila hal itu tidak mungkin barulah mereka

melakukan pengangkutan bahan padat dalam bentuk padat. Walaupun begitu masih

diusahakan cara tambahan untuk memudahkan pengangkutan, misalnya menghaluskan

padatan lalu diangkut dengan aliran gas atau cairan seperti operasi fluidisasi.

2.1.2 MACAM-MACAM ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA

            Aliran dalam fluida terdiri dari tiga tipe yaitu

1 .     Aliran laminar

Adalah aliran fluida yang ditunjukkan dengan gerak partikel-partikel fluidanya sejajar

dan garis-garis arusnya halus. Dalam aliran laminer, partikel-partikel fluida seolah-olah

bergerak sepanjang lintasan-lintasan yang halus dan lancar, dengan satu lapisan meluncur

secara mulus pada lapisan yang bersebelahan. Sifat kekentalan zat cair berperan penting

dalam pembentukan aliran laminer. Aliran laminer bersifat steady maksudnya alirannya tetap.

“Tetap” menunjukkan bahwa di seluruh aliran air, debit alirannya tetap atau kecepatan aliran

tidak berubah menurut waktu.

Gambar 2.1 Aliran Laminar

2.      Aliran turbulen

Kecepatan aliran yang relatif besar akan menghasilakan aliran yang tidak laminar

melainkan komplek, lintasan gerak partikel saling tidak teratur antara satu dengan yang lain.

Sehingga didapatkan Ciri dari lairan turbulen: tidak adanya keteraturan dalam lintasan

fluidanya, aliran banyak bercampur, kecepatan fluida tinggi, panjang skala aliran besar dan

viskositasnya rendah. Karakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran-

pusaran dalam aliran, yang menghasilkan percampuran terus menerus antara partikel partikel

cairan di seluruh penampang aliran.

Gambar 2.2 Aliran Turbulen

Re = (4 v R)/ϑ

Dimana:

Re = Angka Reynold (tanpa satuan)

V = Kecepatan rata-rata (ft/s atau m/s)

R = Jari-jari hydraulik (ft atau m)

ϑ = Viskositas kinematis, tersedia dalam tabel sifat-sifat cairan (ft2/s atau m2/s)

3.   Aliran Transisi

merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Aliran berdasarkan

bisa tidaknya dicompres :

Compressible flow, dimana aliran ini merupakan aliran yang mampu

   mampat.

Incompressible flow, aliran tidak mampu mampat.

Empat faktor penting dalam pengukuran aliran fluida dalam pipa adalah :

Kecepatan fluida

Friksi/gesekan fluida dengan pipa

Viskositas/kekentalan fluida

Densitas/kerapatan fluida

2.1.3 PERSAMAAN YANG DIGUNAKAN DALAM ALIRAN

2.1.3.1 Persamaan Bernoulli

            Persamaan dasar dalam hidrodinamika telah dapat dirintis dan dirumuskan oleh

Bernoulli secara baik, sehingga dapat dimanfaatkan untuk menjelaskan gejala fisis yang

berhubungan dengan dengan aliran air. Persamaan dasar tersebut disebut sebagai persamaan

Bernoulli atau teorema Bernoulli, yakni suatu persamaan yang menjelaskan berbagai hal yang

berkaitan dengan kecepatan, tinggi permukaan zat cair dan tekanannya.

Gambar 2.1 Gerak sebagian fluida dalam penurunan persamaan Bernoulli

Keterangan gambar:

1.      h1 dan h2 masing-masing adalah tinggi titik tertentu zat cair dalam tabung/pipa bagian

kiri dan bagian kanan.

2.      v1 dan v2 adalah kecepatan aliran pada titik tertentu sari suatu zat cair kiri dan kanan.

3.      A1 dan A2 adalah luas penampang pipa bagian dalam yang dialiri zat cair sebelah kiri

dan sebelah kanan.

4.      P1 dan P2 adalah tekanan pada zat cair tersebuut dari berturut-turut dari bagian kiri dan

bagian kanan.

                    Selisih antara kedua besaran usaha tersebut sama dengan perubahan energi gerak

ditambah energi potensial dari bagian tersebut. Selisih kedua besaran energi tersebut disebut

sebagai energi netto. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut:

p1 ∆1 ∆11 – p2 ∆2 ∆12 = (½ mv21 – ½ mv2

2) + (mgh2 – mgh1)

A ∆ 1 = v

p1 v1 – p2 v2 = ½ m (v21 – v2

2) + mg (h2 – h1)

Pada hal v = m/ρ, maka persamaan dapat diubah menjadi:

p1 (m/ρ) – p2 (m/ρ) = ½ m (v21 – v2

2) + mg (h2 – h1)

atau dapat diubah menjadi:

p1 (m/ρ) + ½ m v21 + mgh1 = p2 (m/ρ) + ½ m v2

2 + mgh2

Persamaan tersebut dapat disederhanakan menjadi:

p1 + ½ ρ  v21 + ρ gh1 = p2 + ½ ρ  v2

2 + ρ gh2

atau ditulis secara umum menjadi:

p + ½ ρ v2 + ρ gh = konstan

2.1.3.2 Persamaan Kontinuitas

Aliran fluida dalam tabung Gambar 7.14 menggambarkan aliran fluida secara

stasioner, sehingga tiap partikel fluida dalam tabung yang melewati titik A akan menempuh

lintasan dari partikel yang mendahuluinya yang juga melewati titik A tersebut. Lintasan itu

dinamakan garis alir atau garis arus.

Partikel yang pada suatu saat ada di A kemudian pada saat berikutnya ada di B,

bergerak dengan arah dan kecepatan yang berlainan dan akhirnya sampai di C dengan arah

dan kecepatan yang lain lagi. Fluida yang mengalir melalui kolom dengan luas penampang

A1 dalam pembuluh sepanjang L1, sampai ke kolom dengan luas penampang A2

berkecepatan V2 dalam pembuluh sepanjang L2 maka berlaku persamaan kontinuitas.

"Cepat alir (debit aliran) pada setiap detik (kedudukan) dalam suatu pembuluh dari fluida

yang mengalir adalah konstan".

Cepat aliran atau debit aliran adalah banyaknya fluida yang mengalir per satuan

waktu. Untuk memahami hal tersebut, perhatikan gambar 7.15 di bawah ini!

Gambar 7.15 di atas melukiskan suatu fluida yang mengalir melalui suatu pembuluh

yang luas penampangnya sama yaitu sebesar A, dengan kecepatan sebesar v. Jika pada suatu

saat fluida berada pada penampang K dan setelah t detik kemudian berada di penampang L,

maka dalam waktu t tersebut banyaknya fluida yang telah mengalir adalah v . t . A, sehingga

persamaan kontinuitas dapat dinyatakan secara matematis: v . A = konstan atau

2.1.3.3 Bilangan reynolds

Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vsρ) terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Namanya diambil dari Osborne Reynolds (1842–1912) yang mengusulkannya pada tahun 1883.

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:

dengan:

vs – kecepatan fluida, L – panjang karakteristik, μ – viskositas absolut fluida dinamis, ν – viskositas kinematik fluida: ν = μ / ρ, ρ – kerapatan (densitas) fluida.

Misalnya pada aliran dalam pipa, panjang karakteristik adalah diameter pipa, jika penampang

pipa bulat, atau diameter hidraulik, untuk penampang tak bulat.

2.1.4 CIRI-CIRI DARI ALIRAN FLUIDA:

1. Aliran fluida bisa berupa aliran tetap (steady) dan aliran tak tetap (non-steady).

dikatakan aliran tetap jika kecepatan setiap partikel di suatu titik selalu sama. Jadi

kecepatan partikel fluida di suatu titik yang sama selalu berubah. Kecepatan fluida di

titik yang berbeda tidak sama.

2. Aliran fluida bisa berupa aliran termampatkan (compressible) dan aliran tidak

termapatkan (incompressible). Jika fluida yang mengalir mengalami perubahan

volume (atau massa jenis) ketika fluida tersebut ditekan, maka aliran fluida itu disebut

aliran termapatkan. Sebaliknya apabila jika fluida yang mengalir tidak mengalami

perubahan volume (atau massa jenis) ketika ditekan, maka aliran fluida tersebut

dikatakan tak termampatkan.

3. Aliran fluida bisa berupa aliran kental (viscous) dan aliran tak kental (non-viscous).

Kekentalan dalam fluida itu mirip seperti gesekan pada benda padat. Makin kental

fluida, gesekan antara partikel fluida makin besar.

2.1.5 VALVE

    Valve adalah alat yang mengatur dan mengarahkan atau mengontrol aliran

liquid/cairan, kegunaan valve adalah mengendalikan sebuah proses cairan, dalam posisi

terbuka cairan akan mengalir dari sisi yang bertekanan tinggi menuju sisi lain yang

bertekanan rendah.

 Macam valve adalah sebagai berikut:

1. Ball Valve

    Ball Valve adalah valve yang cepat secara operasionalnya, karena hanya memiliki

seperempat putaran dari posisi tertutup ke posisi terbuka begitupun sebaliknya. Maka sering

disebut sebagai quarter turn valve.

    Ball Valve memiliki bagian terpenting yang berupa sebuah bola berlobang lurus dari

satu sisi ke sisi yang lain yang di pasang sejajar dengan arah aliranpada rumah valvenya.

  Arah dari lobang pada bola inilah yang menetukan mengalir dan tidaknya cairan yang

melalui rumah valve/katup. Pada sisi tegak bola tersambung dengan bagian handel valve

yang di operasikan dari luar rumah valve.

  Nilai akurasi dari aliran yang melaluinya memiliki nilai tileransi tinggi, tidak sesuai

untuk digunakan sebagai pengontrol aliran pada sebuah system cairan.

    Namun sangat dibutuhkan untuk kebutuhan operasional cepat.

Keuntungan yang lain dari pemakaian ball valve adalah karena ball valve

1. Handal dalam mengontrol pada tekanan tinggi ,

2. Handal dalam volume tinggi ,

3. Handal dalam suhu yang tinggi,

4. Kokoh dalam desainnya, dan yang tak kalah penting adalah ball valve

5.  Relative lebih murah di banding jenis valve yang lainnya.

2. Gate Valve

Gate Valve adalah jenis stopper yang ditempatkan pada system instalasi pemipaan

yang berguna untuk memblokir aliran/flow. Valve ini mencegah lewatnya aliran cairan/liquid

menggunakan lempengan yang bergerak bergeser/slide keluar dan kedalam pipa.

Gate valve dalam posisi tertutup sebagian dapat meningkatkan tekanan dalam suatu system

dan memungkinkan mengakibatkan getaran tak terduga dalam cairan.

3. Globe Valve

  Globe Valve adalah valve yang memiliki arah gerak linier dan dirancang sebagai

stopping ( menghentikan aliran), membuka aliran dan mengatur aliran. Disk globe valve bisa

benar-benar menutup sebuah aliran .

  Untuk globe valve biasa (konvensional) dapat digunakan sebagai isolasi dan

throttling service. Meskipun valve jenis ini menunjukkan sedikit lebih tinggi angka

penurunan tekanan di banding dengan valve jenis lain ( gate valve, plug  dan ball valve).

4. butterfly valve

Butterfly valve adalah salah satu jenis valve yang serba guna, dapat di aplikasikan

pada sistem pemipaan dimanapun, di industri, pembangunan kapal, platform, di perumahan

dan lain-lain.

Dengan sudut putaran kerja hanya 90˚ memungkinkan valve jenis ini dapat

dioperasikan dengan cepat namun tidak mampu di seting untuk ukuran aliran tertentu. Valve

ini biasa disebut sebagai quarter turn valve. Dengan bahan penutup saluran sebuah disc

presisi valve ini digerakkan dengan poros aktuator yang terhubung dengan handel di sisi luar

valve. Dari aktuator yang menggerakkan atau memutar disk tersebut bisa diaplikasikan

Butterfly valve dapat digunakan untuk berbagai media aliran, cairan dan gas maupun material

yang agak padat seperti lumpur, bulb dll.

5. Solenoid Valve

   Solenoid valve merupakan sebuah komponen pneumatik yang bekerja berdasarkan

input tegangan dan arus, yang mana saat solenoid valve ini bekerja tegangan yang diterima

pada solenoidnya kurang lebih 24 volt dengan syarat tidak ada pembebanan dan arus yang

diterima kurang lebih 0,2 ampere.

 Dalam solenoid valve sistem kerjanya berdasarkan tegangan dan arus

yang mengakibatkan menarik konstruksi khusus bagian dalam dari valve yang mempunyai

saluran untuk mengeluarkan output berupa tekanan pneumatik dan pada solenoid itu sendiri

mendapat arus dan tegangan yang mengakibatkan terjadinya induksi dalam solenoid ini.

Solenoid ada yg menggunakan LED sebagai indicator, adapula yg tanpa indikator LED.

6. Relief Valve

Relief valve yang juga biasa disebut bypass valve adalah salah satu jenis valve yang

berfungsi untuk mengontrol atau membatasi tekanan dengan cara mengarahkan /mengalihkan

aliran kedalam jalur tambahan yang jauh dari jalur aliran utama.

Cara kerja dari relief valve adalah : Jika tekanan yang memasuki input relief valve

melebihi batas tekanan yang telah disesuaikan dalam relief valve tersebut maka valve akan

membuka paksa jalur alternative/pilihan/jalur buang untuk mengalihkan tekanan tersebut.

Secara umum, relief valve digunakan sebagai tindakan pertama untuk pengaman

tekanan sesuai batasannya (setting operasi maksimum yang ditentukan) .

2.1.6 PUMP

Pompa adalah jenis mesin fluida yang digunakan untuk memindahkan fluida melalui

pipa dari satu tempat ke tempat lain. Dalam menjalankan fungsinya tersebut, pompa

mengubah energi gerak poros untuk menggerakkan sudu-sudu menjadi energi tekanan pada

fluida 

Menurut prinsip perubahan bentuk energi yang terjadi, pompa dibedakan menjadi :

1. Positive Displacement Pump

  Disebut juga dengan pompa aksi positif. Energi mekanik dari putaran poros pompa

dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida. Pada pompa jenis ini dihasilkan

head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah. Yang termasuk jenis pompa ini

adalah

a. Pompa rotary

Sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pompa rotari akan merangkap cairan,

mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup. Macam-macam pompa rotari :

- Pompa roda gigi luar

Pompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana. Apabila gerigi roda

gigi  berpisah pada sisi hisap, cairan akan mengisi ruangan yang ada diantara gerigi

tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa berkeliling dan ditekan keluar apabila

giginya bersatu lagi

- Pompa roda gigi dalam

Jenis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam yang berpasangan dengan

roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas (idler). Sebuah sekat yang

berbentuk bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan kembali ke sisi hisap

pompa.

- Pompa sekrup (screw pump)

Pompa ini mempunyai 1,2 atau 3 sekrup yang berputar di dalam rumah pompa

yang diam. Pompa sekrup tunggal mempunyai rotor spiral yang berputar di dalam

sebuah stator atau lapisan heliks dalam (internal helix stator). Pompa 2 sekrup

atau 3 sekrup masing-masing mempunyai satu atau dua sekrup bebas (idler).

- Pompa baling geser (vane Pump)

Pompa ini menggunakan baling-baling yang dipertahankan tetap menekan lubang

rumah pompa oleh gaya sentrifugal bila rotor diputar. Cairan yang terjebak

diantara 2 baling dibawa berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa.

b. Pompa Torak (Piston)

Pompa torak mengeluarkan cairan dalam jumlah yang terbatas selama pergerakan

piston sepanjang langkahnya. Volume cairan yang dipindahkan selama 1 langkah piston akan

sama dengan perkalian luas piston dengan panjang langkah.

b. Dynamic Pump / Sentrifugal Pump

Merupakan suatu pompa yang memiliki elemen utama sebuah motor dengan sudu

impeler berputar dengan kecepatan tinggi. Fluida masuk dipercepat oleh impeler yang

menaikkan kecepatan fluida maupun tekanannya dan melemparkan keluar volut. Prosesnya

Yang tergolong jenis pompa ini adalah :

- Pompa radial

Fluida diisap pompa melalui sisi isap adalah akibat berputarnya impeler yang

menghasilkan tekanan vakum pada sisi isap. Selanjutnya fluida yang telah terisap

terlempar keluar impeler akibat gaya sentrifugal yang dimiliki oleh fluida itu sendiri.

Dan selanjutnya ditampung oleh casing (rumah pompa) sebelum dibuang kesisi buang.

Dalam hal ini ditinjau dari perubahan energi yang terjadi, yaitu : energi mekanis poros

pompa diteruskan kesudu-sudu impeler, kemudian sudut tersebut memberikan gaya

sentrifugal yang besar, fluida terlempar keluar mengisi rumah pompa dan didalam rumah

pompa inilah energi kinetik fluida sebagian besar diubah menjadi energi tekan. Arah

fluida masuk kedalam pompa sentrifugal dalam arah aksial dan keluar pompa dalam arah

radial. Pompa sentrifugal biasanya diproduksi untuk memenuhi kebutuhan head medium

sampai tinggi dengan kapasitas aliran yang medium. Dalam aplikasinya pompa

sentrifugal banyak digunakan untuk kebutuhan proses pengisian ketel dan pompa-pompa

rumah tangga.

Gambar Pompa Sentrifugal

- Pompa Aksial (Propeller)

Berputarnya impeler akan menghisap fluida yang dipompa dan menekannya kesisi tekan

dalam arah aksial karena tolakan impeler. Pompa aksial biasanya diproduksi untuk

memenuhi kebutuhan head rendah dengan kapasitas aliran yang besar. Dalam

aplikasinya pompa aksial banyak digunakan untuk keperluan pengairan.

Gambar 11 : Pompa aksial

- Pompa Mixed Flow (Aliran campur)

Head yang dihasilkan pada pompa jenis ini sebagian adalah disebabkan oleh gaya

sentrifugal dan sebagian lagi oleh tolakan impeler. Aliran buangnya sebagian radial dan

sebagian lagi aksial, inilah sebabnya jenis pompa ini disebut pompa aliran campur

2.1.7 PERISTIWA KAVITASI

Kavitasi adalah fenomena perubahan fase uap dari zat cair yang sedang mengalir,

karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. Pada pompa

bagian yang sering mengalami kavitasi adalah sisi hisap pompa. Misalnya, air pada

tekanan 1 atm akan mendidih dan menjadi uap pada suhu 100 derajat celcius.

Tetapi jika tekanan direndahkan maka air akan bisa mendidih pada temperatur

yang lebih rendah bahkan jika tekanannya cukup rendah maka air bisa mendidih pada

suhu kamar.

Kavitasi juga menyebabkan suara yang berisik, getaran, korosi yang disebabkan

karena adanya reaksi kimia gas-gas dan logam, dan juga dapat menyebabkan performansi

pompa akan menurun secara tiba-tiba sehingga pompa tidak dapat bekerja dengan baik.

Cara-cara yang bisa digunakan untuk menghindari terjadinya kavitasi antara lain :

1. Tekanan sisi isap tidak boleh terlalu rendah Pompa tidak boleh diletakkan jauh di atas

permukaan cairan yang dipompa sebab menyebabkan head statisnya besar.

2. Kecepatan aliran pada pipa isap tidak boleh terlalu besar. Bagian yang mempunyai

kecepatan tinggi maka tekanannya akan rendah. Oleh karena itu besarnya kecepatan

aliran harus dibatasi, caranya dengan membatasi diameter pipa isap tidak boleh terlalu

kecil.

3. Menghindari instalasi berupa belokan-belokan tajam Pada belokan yang tajam

kecepatan aliran fluida akan meningkat sedangkan tekanan fluida akan turun sehingga

menjadi rawan terhadap kavitasi.

4. Pipa isap dibuat sependek mungkin, atau dipilih pipa isap satu nomer lebih tinggi

untuk mengurangi kerugian gesek.

5. Tidak menghambat aliran cairan pada sisi isap.

6. Head total pompa harus sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi

sesungguhnya.

2.2 ALAT UKUR ALIRAN FLUIDA2.2.1 Manometer Pipa U

Manometer ini tidak banyak bedanya dengan tabung piezometer, hanya saja manometer ini berbentuk pipa U (U tube) dimana ujung yang satu melekat pada titik yang diukur tekanannya sedang ujung yang lain berhubungan langsung dengan udara luar (atmosfer).

Pipa U tersebut diisi dengan cairan yang berbeda dengan cairan yang mengalir di dalam pipa yang akan diukur tekanannya. Misalnya berat jenis cairan di dalam pipa adalah γ1 dan berat jenis cairan di dalam manometer adalah γ2 dimana γ2> γ1.

Gambar 2.2 : Manometer pipa UPerbedaan tinggi cairan di dalam manometer adalah h2. Untuk menghitung besarnya tekanan di dalam pipa A ditarik garis horizontal z-z. Tekanan pada bidang z-z→ dari dua kali pipa U adalah sama besar, yaitu: dimana Patm = tekanan atmosfer

Pada gambar (a) diatas tampak bahwa tekanan di dalam pipa A lebih besar dari pada tekanan atmosfer dimana kondisi ini tekanan di dalam adalah positif. Sebaliknya pada gambar (b) tekanan di dalam pipa lebih kecil daripada tekanan atmosfer, dalam hal ini tekanan di dalam pipa adalah negative.

2.2.2 PITOT TUBE

Pitot tube adalah instrumen pengukuran tekanan digunakan untuk mengukur kecepatan aliran fluida.

Tabung pitot dasar terdiri dari sebuah tabung yang langsung mengarah ke aliran fluida .Seperti tabung ini berisi cairan, tekanan dapat diukur, cairan bergerak yang dibawa berhenti (stagnan)karena tidak ada jalan keluar untuk memungkinkan aliran untuk melanjutkan.

Tekanan ini adalah tekanan stagnasi dari fluida , juga dikenal sebagai tekanan total atau ( terutama dalam penerbangan ) tekanan pitot .

Tekanan stagnasi diukur tidak sendiri bisa digunakan untuk menentukan kecepatan

fluida ( kecepatan udara dalam penerbangan ) . Namun, persamaan Bernoulli menyatakan :

Tekanan stagnasi = tekanan statis + tekanan dinamis

2.2.3 ventury Meter

Sebuah ventury meter selalu diletakkan pada perpipaan. Sebuah manometer atau peralatan lain dihubungkan terhadap 2 kran tekanan dan mengukur beda tekanan antara titik 1 dan titik 2. Kecepatan rata-rata pada titik 1 adalah V1 dan diameter d1, dan pada titik 2 kecepatan adalah V2 dan diameter d2. Penyempitan dari d1 ke d2 dan ekspansi balik dari d2 ke d1 berlangsung secara perlahan-lahan. Friction loss yang kecil selama kontraksi dan ekspansi dapat diabaikan.

Untuk menurunkan persamaan pada ventury meter, friksi diabaikan dan pipa

diasumsikan horizontal. Asumsi aliran turbulen dan persamaan neraca energi mekanik antara

titik 1 dan 2 untuk fluida incompressible

2.2.4 Orifice Meter

Pada instalasi-instalasi diproses plant penggunaan ventury meter memiliki beberapa

kerugian. Ventury memerlukan ruangan yang luas dan juga mahal. Juga diameter throat yang

tetap, sehingga laju alir berubah drastis maka pembacaan perbedaan tekanan menjadi tidak

akurat. Ventury dapat diganti dengan suatu orifice meter walaupun menimbulkan head loss

yang lebih besar.

Suatu plat yang memiliki lubang dengan diameter d0 diletakkan diantara dua plat pipa

dengan diameter d1. Lubang pengukur tekanan pada titik 1 dan titik 2 akan mengukur P1 – P2.

Arus fluida melewati plat orifice membentuk suatu vena kontrakta atau arus pancar bebas.

2.3 PENGADUKAN DAN PENCAMPURAN

Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang

diaduk seperti molekul- molekul, zat-zat yang bergerak atau komponennya menyebar

(terdispersi).

gambar 1. (Dimensi sebuah Tangki Berpengaduk)

dimana :

C  = tinggi pengaduk dari dasar tangki

D  = diameter pengaduk

Dt = diameter tangki

H  = tinggi fluida dalam tangki

J  = lebar baffle

W = lebar pengaduk

Tujuan Pengadukan :

Mencampur dua cairan yang saling melarut

Melarutkan padatan dalam cairan

Mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung

untuk mempercepat perpindahan panas antara fluida dengan koil pemanas dan jacket

pada dinding bejana.

Pencampuran adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu bahan

ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih. 

Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu :

Mekanisme konvektif : pencampuran yang disebabkan aliran cairan secara keseluruhan

(bulk flow).

Eddy diffusion : pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan fluida yang

terbentuk dan tercampakan dalam medan aliran.

Diffusion : pencampuran karena gerakan molekuler.

Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan

adalah eddy diffusion. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan turbulen

dengan pencampuran dalam medan aliran laminer. Sifat fisik fluida yang berpengaruh pada

proses pengadukan adalah densitas dan viskositas.

Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa \ditemukan dalam rentang yang luas,

diantaranya dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair, cair-cair maupun padat-cair,

kristalisasi, perpindahan panas dan reaksi kimia.

2.3.1 FAKTOR YANG MEMPENGARUHUI PENGADUKAN

- Posisi Sumbu Pengaduk

Pada umumnya proses pengadukan dan pencampuran dilakukan dengan menempatkan

pengaduk pada pusat diameter tangki (Center). Posisi ini memiliki pola aliran yang khas.

Pada tangki tidak bersekat dengan pengaduk yang berputar ditengah, energi sentrifugal yang

bekerja pada fluida meningkatkan ketinggian fluidapada dinding dan memperendah

ketinggian fluida pada pusat putaran.

Gambar Posisi Center dari sebuah Pengaduk  yang menghasilkan Vortex

Salah satu upaya untuk menghilangkan pusaran ini adalah dengan merubah posisi

sumbu pengaduk. Posisi tersebut berupa posisi sumbu pengaduk tetap tegak lurus namun

berjarak dekat dengan dinding tangki (off center) dan posisi sumbu berada pada arah diagonal

(incline). Perubahan posisi ini menjadi salah satu variasi dalam penelitian yang dilakukan.

- Sekat dalam Tangki

Sekat (Baffle) adalah lembaran vertikal datar yang ditempelkan pada dinding tangki.

Tujuan utama menggunakan sekat dalam tangki adalah memecah terjadinya pusaran saat

terjadinya pengadukan dan pencampuran. Oleh karena itu, posisi sumbu pengaduk pada

tangki bersekat berada di tengah. Penggunaan ukuran sekat yang lebih besar

mampu menghasilkan pencampuran yang lebih baik.

- Pengaduk

Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam menghasilkan

proses dan pencampuran yang efektif. Pengaduk jenis baling-baling (propeller) dengan aliran

aksial dan pengaduk jenis turbin dengan aliran radial menjadi pilihan yang lazim dalam

pengadukan dan pencampuran.

- Jenis-jenis Pengaduk

Secara umum, terdapat tiga jenis pengaduk yang biasa digunakan secara umum, yaitu

Pengaduk jenis baling-baling (propeller)

Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah baling-

baling berdaun tiga.

Gambar Pengaduk jenis Baling-baling (a), Daun Dipertajam (b), Baling-

baling kapal

Baling-baling ini digunakan  pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm

(revolutions per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah.

Pengaduk Dayung (Paddle)

Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada kesepatan rendah

diantaranya 20 hingga 200 rpm.. Panjang total dari pengadukan dayung biasanya

60 - 80% dari diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10 dari panjangnya.

Gambar 6. Pengaduk Jenis Dayung (Paddle) berdaun dua

Pengaduk dayung menjadi tidak efektif untuk suspensi padatan, karena aliran

radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan vertikal menjadi kecil. Sebuah

dayung jangkar atau pagar, yang terlihat pada gambar 6 biasa digunakan dalam

pengadukan. Pengaduk dayung sering digunakan untuk proses pembuatan pasn

kanji, cat, bahan perekat dan kosmetik.

Pengaduk Turbin

Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung yang memiliki banyak daun pengaduk

dan berukuran lebih pendek, digunakan pada kecepatan tinggi untuk cairan

dengan rentang kekentalan yang sangat luas. Diameter dari sebuah turbin

biasanya antara 30 - 50% dari diamter tangki. Turbin biasanya memiliki empat

atau enam daun pengaduk. Turbin dengan daun yang datar memberikan aliran

yang radial. Jenis ini juga berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan

dialirkan dari bagian bawah pengadukdan akan menuju ke bagian daun pengaduk

lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas.

Gambar Pengaduk Turbin pada bagian variasi.

Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45o, seperti yang terlihat

pada gambar 8, beberapa aliran aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi

dari aliran aksial dan radial akan terbentuk. Jenis ini berguna dalam suspensi

padatan kerena aliran langsung ke bawah dan akan menyapu padatan ke atas.

Terkadang sebuah turbin dengan hanya empat daun miring digunakan dalam

suspensi padat. Pengaduk dengan aliran aksial menghasilkan pergerakan fluida

yang lebih besar dan pencampuran per satuan daya dan sangat berguna dalam

suspensi

Pengaduk helica ribbon

Jenis pengaduk ini digunakan pada larutan pada kekentalan yang tinggi dan

beroperasi pada rpm yang rendah pada bagian laminer. Cairan bergerak dalam

sebuah bagian aliran berliku-liku pada bagiam bawah dan naik ke bagian atas

pengaduk.

Gambar Pengaduk Jenis (a), (b) & (c) Hellical-Ribbon, (d) Semi-Spiral

- Kecepatan Pengaduk

Salah satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah kecepatan

putaran pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk bisa memberikan

gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan dan daya listrik yang dibutuhkan dalam

proses pengadukan dan pencampuran.

- Jumlah Pengaduk

Penambahan jumlah pengaduk yang digunakan pada dasarnya  untuk tetap menjaga

efektifitas pengadukan pada kondisi yang berubah. Ketinggian fluida yang lebih besar dari

diameter tangki, disertai dengan viskositas fluida yang lebih besar dann diameter pengaduk

yang lebih kecil dari dimensi yang biasa digunakan, Penjelasan mengenai kondisi

pengadukan dimana lebih dari satu pengaduk yang digunakan dapat dilihat dalam tabel 1.

Tabel 1. Kondisi untuk Pemilihan Pengaduk

2.4 proses pemisahan mekanik

Pemisahan bahan dalam suatu proses industri pengolahan bahan merupakan metode

yang umum digunakan. Pemisahan bahan ini dimanfaatkan untuk memperoleh bahan dengan

fraksi atau bentuk dan ukuran yang diinginkan. Adapun metode umum pemisahan bahan

yaitu pemisahan dengan cara mekanis dan pemisahan baha dengan cara kontak keseimbangan

bahan. Perbedaan keduanya adalah pada ada tidaknya perubahan fasa bahan setelah

dipisahkan. Pemisahan dengan metode mekanis merupakan pemisahan bahan dengan tetap

mempertahankan fasa bahan atau tidak mengalami perubahan fasa bahan, sedangkan

pemisahan bahan dengan kontak keseimbangan bahan dapat mengubah fasa bahan yang

dipisahkan dari fasa awalnya.

Dalam industri, pemisahan bahan merupakan metode yang umum digunakan untuk

memperoleh bahan dengan ukuran atau fasa yang diinginkan. Menurut Idrial (1987)

pelaksanaan pemisahan ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan beberapa gaya yaitu gaya

gravitasi, gaya sentrifugal, dan gaya kinetic yang timbul dari aliran.

Pemisahan bahan secara mekanis yaitu pengendapan, pengayakan, penyaringan

(filtrasi), dan ekstraksi. Sedangkan pemisahan dengan kontak keseimbangan bahan meliputi

penguapan, distilasi, adsorbsi, koagulasi, kristalisasi, dan sentrifugasi.

Pemisahan mekanik yang pertama adalah pengayakan. Pengayakan adalah metode

pemisahan bahan berdasarkan ukuran dengan menggunakan gaya gravitasi dan getaran.

Ayakan dapat berbahan logam, pelat logam berlubang, kain, dll. Ukuran lubang ayakan ini

berkisar antara 4 in sampai 400 mesh. Contoh pengayakan adalah pemisahan ukuran bahan

pati dengan vibrating screen. Penggunaan ukuran ayakan ini tergantung dari ukuran bahan

yang akan diayak (Idrial, 1987). Filtrasi adalah metode pemisahan untuk memisahkan zat

padat dari cairannya dengan menggunakan alat berpori (penyaring). Dasar pemisahan ini

adalah dengan perbedaan ukuran partikel antara pelarut dan zat terlarutnya. Penyaring akan

menahan zat padat denga ukuran yang lebih besar dari pori saringan. Proses ini dilakukan

dengan bahan yang berbentuk larutan cair. Hasil penyaringan disebut filtrate dan zat yang

tertahan disebut residu. Contoh filtrasi adalah untuk membersihkan sirup dari kotoran yang

ada pada gula. Contoh alat filtrasi adalah filter press (Rahayu, 2009).

Pengendapan merupakan metode pemisahan dua bahan cair yang tidak dapat

bercampur, atau bahan cair dan bahan padat, dipisahkan dengan membiarkan bahan ini

sampai pada keadaan keseimbangan di bawah pengaruh gaya gravitasi, bahan yang lebih

berat akan jatuh terlebih dahulu daripada bahan yang ringan.

Sentrifugasi adalah proses pemisahan komponen yang terdiri dari bahan cair yang tidak

saling melarutkan dengan memanfaatkan gaya sentrifugal. Prinsipnya adalah dengan

pemutaran objek secara horizontal pada jarak tertentu.

Metode pemisahan dengan kontak keseimbangan bahan adalah sublimasi. Sublimasi

adalah mentode pemisahn campuran dengan menguapkan zat padat tanpa melalui fasa cair

sehingga kotoran tak menyublim akan tertinggal.

Destilasi merupakan merode pemisahan untuk memperoleh bahan berwujud cair yang

terkotori oleh zat padat lain atau bahan yang memiliki titik didih berbeda.

Adsorpsi merupakan metode pemisahan untuk membersihkan suatu bahan pengotor

dengan penarikan bahan pengadsorpsi secara kuat sehingga menempel pada permukaan

bahan pengadsorpsi.

Alat sedimentasi terdiri atas dua jenis, yaitu jenis bak pengendap segi empat

(rectangular), dan jenis lingkaran (circular) seperti terlihat pada Gambar 4. Jenis segi empat

biasanya digunakan untuk laju alir air yang besar, karena pengendaliannya dapat dilakukan

dengan mudah, sedangkan keuntungan alat sedimentasi jenis lingkaran yaitu memiliki

mekanisme pemisahan lumpur yang sederhana.

Bak sedimentasi berfungsi untuk mengendapkan flok-flok yang dibentuk pada proses

koagulasi dan flokulasi. Agar pengendapan yang terjadi pada bak sedimentasi berjalan

dengan baik, terdapat beberapa persyaratan yang harus dipenuhi menyangkut karakteristik

aliran dalam bak sedimentasi yang akan dibangun. Untuk mencapai pengendapan yang baik,

bentuk bak sedimentasi harus dibuat sedemikian rupa sehingga karakteristik aliran di dalam

bak tersebut memiliki aliran yang laminar dan tidak mengalami aliran mati (short-circuiting).

Bak sedimentasi pada umumnya terbuat dari konstruksi beton bertulang dengan bentuk

bulat maupun persegi panjang. Terdapat tiga konfigurasi utama untuk bak sedimentasi, yaitu :

- Bak persegi panjang dengan aliran horizontal

- Bak sedimentasi dengan aliran vertikal

- Clarifier dengan aliran vertikal

2.5 PROSES PEMISAHAN KIMIA

Mekanisme Koagulasi-Flokulasi Stabilitas koloid merupakan aspek penting dalam proses

koagulasi untuk menghilangkan koloid-koloid. Muatan permukaan partikel-partikel koloid

penyebab kekeruhan di dalam air adalah sejenis, oleh karena itu jika kekuatan ionik di dalam

air rendah, maka koloid akan tetap stabil.

Antara koloid-koloid ada gaya tolak menolak dan gaya tarik massa (van der Waals). Dengan

adanya enersi interaksi kedua gaya tersebut yang disebabkan oleh gerakan Brownian,

dihasilkan suatu enersi kinetik. Jika kekuatan ionik di dalam air cukup tinggi, maka gaya

tolak menolak memberi keuntungan kepada situasi dimana tumbukan yang terjadi

menghasilkan aglomerasi partikel-partikel.

Ada beberapa daya yang menyebabkan stabilitas partikel, yaitu :

1). Gaya elektrostatik yaitu gaya tolak menolak terjadi jika partikel-partikel mempunyai

muatan yang sejenis (negatif atau positif ).

2). Bergabung dengan molekul air (reaksi hidrasi)

3). Stabilisasi yang disebabkan oleh molekul besar yang diadsorpsi pada permukaan.

Mekanisme yang disebut diatas seringkali terjadi pada saat yang sama. Untuk destabilisasi

ada beberapa mekanisme yang berbeda :

a. Kompresi lapisan ganda listrik (Compression of electric double layer) dengan muatan

yang berlawanan

b. Mengurangi potensial permukaan yang disebabkan oleh adsorpsi molekul yang spesifik

dengan muatan elektrostatik berlawanan.

c. Adsorpsi molekul organik diatas permukaan partikel bisa membentuk jembatan molekul

diantara partikel.

d. Penggabungan partikel koloid kedalam senyawa presipitasi yang terbentuk dari koagulan/

flokulan.

Destabilisasi yang terjadi tergantung dari mekanime destabilisasi yang mana atau bisa saja

hanya ada satu mekanisme yang menyebabkan agregasi atau kombinasi dari mekanisme

yang lain (diantara yang tersebut diatas). Untuk aplikasi praktis di IPA Instalasi pengolahan

air) ada kombinasi dari beberapa mekanisme destabilisasi yang disebabkan adanya kompresi

lapisan ganda, tetapi hal ini biasanya tidak begitu penting untuk aplikasi praktis.

Secara garis besar (berdasarkan uraian di atas), mekanisme koagulasi dan flokulasi adalah :

(1) Destabilisasi muatan negatip partikel oleh muatan positip dari koagulan

(2) Tumbukan antar partikel

(3) A d s o r p s i

Faktor – faktor yang mempengaruhi koagulasi :

(1) Pemilihan bahan kimia

Pemilihan koagulan dan koagulan pembantu , merupakan suatu

program lanjutan dari percobaan dan evaluasi yang biasanya

menggunakan Jar – test. Seorang operator dalam pengetesan untuk memilih bahan kimia ,

biasanya dilakukan di laboratorium. Untuk melaksanakan pemilihan bahan kimia, perlu

pemeriksaan terhadap karakteristik air baku yang akan diolah yaitu :

• S u h u

• pH

• Alkalinitas

• Kekeruhan

• W a r n a

Efek karakteristik tersebut terhadap koagulan adalah sebagai berikut :

S u h u Suhu rendah berpengaruh terhadap daya koagulasi/flokulasi dan memerlukan

pemakaian bahan kimia berlebih, untuk mempertahankan hasil yang dapat diterima.

pH Nilai ekstrim baik tinggi maupun rendah, dapat berpengaruh terhadap

koagulasi/flokulasi, pH optimum bervariasi tergantung jenis koagulan yang digunakan (lihat

tabel jenis koagulan !).

Alkalinitas Alum sulfat dan ferri sulfat berinteraksi dengan zat kimia pembentuk

alkalinitas dalam air, membentuk senyawa aluminium atau ferri hidroksida, memulai proses

koagulasi. Alkalinitas yang rendah membatasi reaksi ini dan menghasilkan koagulasi yang

kurang baik, pada kasus demikian, mungkin memerlukan penambahan alkalinitas ke dalam

air, melalui penambahan bahan kimia alkali/basa ( kapur atau soda abu)

Kekeruhan Makin rendah kekeruhan, makin sukar pembentukkan flok yang baik.

Makin sedikit partikel, makin jarang terjadi tumbukan antar partikel/flok, oleh sebab itu

makin sedikit kesempatan flok berakumulasi. Operator harus menambah zat pemberat untuk

menambah partikel- partikel untuk terjadinya tumbukan.

Warna Warna berindikasi kepada senyawa organik, dimana zat organik bereaksi

dengan koagulan, menyebabkan proses koagulasi terganggu selama zat organik tersbut

berada di dalam air baku dan proses koagulasi semakin sukar tercapai. Pengolahan

pendahuluan terhadap air baku harus dilakukan untuk menghilangkan zat organic tersebut,

dengan penambahan oksidan atau adsorben (karbon aktif).

Keefektifan koagulan atau flokulan akan berubah apabila karakteristik air baku berubah.

Keefektifan bahan kimia koagulan/koagulan pembantu, dapat pula berubah untuk alasan

yang tidak terlihat atau tidak diketahui, oleh karena itu ada beberapa factor yang belum

diketahui yang dapat mempengaruhi koagulasi – flokulasi . Proses Flokulasi

Setelah proses koagulasi partikel-partikel terdestabilisasi dapat saling bertumbukan

membentuk agregat sehingga terbentuk flok, tahap ini disebut ” Flokulasi “. Flokulasi adalah

suatu proses aglomerasi (penggumpalan) partikel-partikel terdestabilisasi menjadi flok

dengan ukuran yang memungkinkan dapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi. Dengan

kata lain proses flokulasi adalah proses pertumbuhan flok (partikel terdestabilisasi atau

mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar (makroflok).

Terdapat 2 (dua) perbedaan pada proses flokulasi yaitu :

1. Flokulasi Perikinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran μm dengan

mengandalkan gerakan Brownian. Biasanya koagulan ditambahkan untuk meningkatkan

flokulasi perikinetik.

2. Flokulasi Ortokinetik adalah aglomerasi partikel-partikel sampai ukuran di atas 1μm

dimana gerakan Brownian diabaikan pada kecepatan tumbukan antar partikel, tetapi

memerlukan pengaduk buatan (artificial mixing)

Setelah destabilisasi selesai mulai terbentuk agregasi partikel yang mana diameternya lebih

kecil dari 1 mikrometer untuk sementara cuma bergerak berdasarkan difusi dan akan terjadi

agregasi antar mereka. Dengan ukuran flok dan partikel yang semakin besar semakin penting

terjadi agregasi yang disebabkan oleh ortokinetik , maka perbedaan kecepatan diantara

partikel semakin besar, akan terjadi pembentukan flok. Dilain pihak jika flok terlalu besar

tidak bisa menahan tekanan abrasi didalam air, artinya dengan nilai gradien kecepatan ( G

value) yang semakin besar ukuran flok rata-rata akan menurun. Untuk mempertahankan nilai

G yang berhubungan dengan ukuran partikel, pada prakteknya dilakukan semacam

pengadukan pendahuluan (premixing) dengan nilai G yang tinggi, kalau sudah terjadi flok,

nilai G diturunkan. Semakin lama agregat akan menumpuk semakin banyak, tahap

berikutnya nilai G diturunkan. Dalam beberapa instalasi, misalnya dari nilai G = 100/dt

diturunkan menjadi 10/dt. Dengan demikian ada kesempatan untuk menentukan daya enersi

yang akan dimasukkan ke dalam masing-masing tahap sesuai dengan kondisi air baku dan

sesuai dengan sistem pemisahan yang akan dilakukan selanjutnya.

Jika ditinjau dari mekanisme tersebut di atas, maka pada proses flokulasi memerlukan waktu

(yang dinyatakan oleh waktu tinggal / detensi = td , dalam detik) yaitu waktu untuk memberi

kesempatan ukuran flok menjadi lebih besar dengan berbagai cara yang sudah diterangkan di

atas. Disamping memperhatikan waktu, pada proses flokulasi diperhatikan pula kecepatan

pengadukan (yang dinyatakan oleh gradien kecepatan = G , dalam dt−1). Kombinasi dari

kedua hal penting tersebut, yaitu nilai G x td merupakan kriteria penting yang harus dipenuhi

pada proses flokulasi. Nilai spesifik adalah : 104 − 105. Jika nilai spesifik G td dilampaui,

maka flok yang sudah terbentuk akan pecah kembali, sebaliknya jika kurang dari nilai

spesifik, maka flok tidak akan terbentuk seperti yang diharapkan.

Untuk menghasilkan flokulasi yang baik, maka perlu diperhatikan:

Nilai G : 20 – 70 dt−1

Waktu tinggal (waktu ditensi) : 20 – 50 menit.

Karena proses flokulasi ini memerlukan waktu, dan kecepatan yang relatif rendah, maka

flokulasi dilakukan pada unit yang disebut “Pengadukan lambat” atau biasa disebut

“Flokulator” dimana jenis pengadukan bisa berupa pengaduk mekanis atau hidraulik.

Dengan dosis koagulan/flokulan pembantu (+ 0,1 – 1 mg/l) kestabilan flok bisa

dipertahankan terhadap abrasi yang menjadi lebih besar dengan adanya flokulan pembantu.

Penambahan koagulan/flokulan pembantu yaitu jenis polimer, flok yang terbentuk akan lebih

besar pada nilai G (gradien kecepatan) yang sama.. Harus ada selisih waktu antara

pembubuhan koagulan/flokulan pembantu dengan pembubuhan koagulan (misalnya Al3+

atau Fe3+). Pembubuhan koagulan/flokulan pembantu paling sedikit 30 dtk setelah

pembubuhan koagulan.

Jika ada flok yang besar yang terbentuk dengan koagulan/flokulan pembantu polimer,

setelah flok ini hancur maka tidak bisa dibentuk kembali (jadi bila digunakan

koagulan/flokulan pembantu polimer tidak boleh ada arus yang dapat menghancurkan flok

sebelum terjadi sedimentasi atau proses separasi yang diinginkan).

Efisiensi dari proses flokulasi pada prakteknya seringkali dapat dilihat dari kualitas air

setelah dilakukan pemisahan flok secara mekanik. Dengan demikian, cara pemisahan zat

padat atau flok sangat penting dan sangat dipengaruhi oleh bentuk flok yang ada, misalnya

untuk melakukan flotasi diperlukan bentuk flok yang lain berbeda dengan flok untuk

sedimentasi. Jika dipakai sedimentasi diperlukan flok dengan berat jenis dan diameter yang

besar. Pada proses flotasi dibutuhkan flok yang lebih kecil dan mempunya berat jenis yang

lebih ringan tetapi mempunyai sifat untuk bergabung dengan gelembung udara.

Untuk mencapai kondisi flokulasi yang dibutuhkan, ada beberapa faktor yang harus

diperhatikan, seperti misalnya :

Waktu flokulasi,

Jumlah enersi yang diberikan

Jumlah koagulan

Jenis dan jumlah koagulan/flokulan pembantu

Cara pemakaian koagulan/flokulan pembantu

Resirkulasi sebagian lumpur (jika memungkinkan)

Penetapan pH pada proses koagulasi

DAFTAR PUSTAKA

1. http://anonim.file(1)/reliefvalve/pdf

2. http://anomin.journalrekayasa_1335760287

3. http://anonim.modul_205_destilasi/pdf

4. http://eprints.undip.ac.id/41682/25/BAB_II.pdf

5. https://www.academia.edu/8053391/

PEMISAHAN_CAMPURAN_DENGAN_CARA_KRISTALISASI_DAN_KROMA

TOGRAFI

6. file:///D:/atk%202/Pengertian-dan-klasifikasi-pada-pompa%20%20%20Akbarullah

%20Akbar%20-%20Academia.edu.html

7. file:///D:/atk%202/Mekanika%20Fluida%20%E2%80%93%20fluida%20_%20Dewi

%27s%20Point%20of%20View.htm

8. http://id.wikipedia.org/wiki/FLUIDA

9. http://www.pps.unud.ac.id/thesis/pdf_thesis/unud-330-401738002-bab%20ii.pdf

10. file:///D:/atk%202/Macam%20macam%20Valve%20dan%20Fungsinya

%20%20%20Dwi%20Adhi%20Putra%20-%20Academia.edu.html

11. file:///D:/atk%202/manometer%20diferential%20%20%20lagu-lagu%20Umar

%20Hadi%20FM.html

12. file:///D:/atk%202/Tabung%20pitot%20-%20Wikipedia%20bahasa%20Indonesia,

%20ensiklopedia%20bebas.html

13. http://icapinem.blogspot.com/2013/10/pedoman-proses-dan-mesinperalatan.html

14. file:///D:/atk%202/Pengertian-dan-klasifikasi-pada-pompa%20%20%20Akbarullah

%20Akbar%20-%20Academia.edu.html