Pemisahan Partikel Padat-Padat pada Aliran Pipa Spiral

Kelpompok A.78.3.01 Rama Masdian [13004043] dan Rifki Naji Baraba [13004061]

Pembimbing Dr. Ir. Mubiar Purwasasmita

Program Studi Teknik Kimia – Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Bandung

Abstrak Dalam pasir alam banyak terkandung mineral padat yang dibutuhkan industri dewasa ini seperti zirkon, titanium dioksida, dan emas. Metode sedimentasi merupakan salah satu cara yang dapat digunakan untuk memisahkan mineral dalam pasir. Dalam penelitian ini metode sedimentasi dilakukan pada aliran fluida dalam pipa pengendap berpola spiral. Penelitian bertujuan untuk mempelajari peristiwa pengendapan dalam pipa spiral, dan menentukan pengaruh kemiringan pipa, laju alir fluida pembawa, dan distribusi ukuran pasir yang dipisahkan. Dalam penelitian ini, pasir alam yang digunakan belum diketahui komposisinya secara pasti. Pasir alam yang hendak dipisahkan, dicoba dalam tiga variasi ukuran pada rentang 14 hingga 80 mesh. Penelitian ini dilakukan dengan variasi laju alir fluida, dan ukuran pasir terhadap efisiensi proses pemisahan sehingga didapatkan kondisi operasi maksimum dan didapatkan teori tentang pengendapannya sendiri pada pipa spiral. Laju alir fluida yang dicoba berada pada rentang 28,6 ml/s dan 79 ml/s. Sementara pola lilitan yang dicoba memiliki kemiringan 45o. Hasil yang dapat diamati pada pemisahan dengan aliran pipa spiral ini adalah untuk pasir dengan ukuran partikel yang lebih keci dibutuhkan energi yang lebih sedikit untuk memisah. Dari data percobaan terbukti terjadi pemisahan karena didapat hasil kecepatan partikel yang dipengaruhi densitas berbeda dengan kecepatan alir fluida. Saat awal proses pemisahan (perolehan keluaran sedikit) faktor yang paling berpengaruh pada pemisahan adalah ukuran partikel; semakin banyak perolehan keluaran yang lebih berpengaruh adalah densitas

Kata kunci: pasir alam, pipa spiral, sedimentasi

1. PENGANTAR

Indonesia merupakan negara dengan kekayaan alam yang berlimpah dan beraneka ragam, sudah sepatutnya bila kita memanfaatkan kekayaan alam yang di anugerahkan tuhan dengan sebijak mungkin. Negara kita dianugerahkan dengankekayaan alam seperti flora, fauna, dan hasil bumi lainnya seperti minyak bumi, gas alam, dan mineral alam. Mineral, sebagai salah satu hasil alam yang ada di Indonesia, tersebar hampir diseluruh penjuru Indonesia secara acak dalam berbagai bentuk padatan. Salah satu contohnya adalah mineral yang terkandung dalam bentuk butiran-butiran halus yaitu pasir. Mineral yang terkandung dalam pasir tersebut bernilai ekonomis tinggi dibanding dengan harga pasir karena berguna sebagai bahan baku industri material. Untuk mendapatkan mineral yang terkandung dalam pasir diperlukan proses pemisahan berdasarkan jenis masing-masing mineral tersebut. Teknik yang biasa digunakan untuk memisahkan mineral-mineral tersebut adalah sedimentasi.

Sedimentasi merupakan proses pemisahan suspensi padatan encer menjadi fluida yang lebih jernih dan suspensi yang lebih pekat, proses ini menggunakan gaya gravitasi sebagai faktor pemisah antara fluida dan partikel. Sedimentasi mempunyai banyak kegunaan dalam keperluan praktis, terutama dalam bidang pengolahan air dan limbah cair industri. Dalma unit pengolahan air, sedimentasi digunakan untuk memisahkan partikel padatan atau kotoran yang terkoagulasi atau terflokulasi. Pada unit pengolahan limbah cair industri, sedimentasi diguankan untuk memisahkan padatan organik dan anorganik yang belum diolah maupun telah diolah. Sedimentasi merupakan teknik pemisahan tertua yang pernah dilakukan manusia. Teknik pemisahan inilah yang digunakan dalam penelitian ini. Pada dasarnya, sudah sejak dulu manusia memanfaatkan kolam sedimentasi sebagai media pengendap. Namun baru pada awal abad ke-20 diketahui bahwa kolam sedimentasi yang dangkal membutuhkan waktu tinggal yang lebih singkat. Sebagai contoh, sebuah partikel yang mengendap dengan kecepatan 1 cm/menit membutuhkan waktu 60 menit untuk turun sampai ke dasar kolam sedimentasi konvensional sedalam 60 cm.

A.78.3.01/1

Tetapi untuk kolam yang lebih dangkal, sebagai contoh 5 cm, maka partikel hanya membutuhkan waktu yang lebih singkat, yaitu 5 menit. Masalah yang dihadapi adalah kolam yang dangkal tidak memiliki kestabilan hidrodinamika dan alirannya mudah terganggu oleh angin. Laju alir fluida yang rendah tidak mampu untuk mendorong pasir, sehingga pasir akan langsung terendapkan pada satu titik saja dan tidak terpisah-pisah berdasarkan mineral penyusunnya. Oleh karena itu, dibutuhkan laju alir fluida yang besar (aliran turbulen) agar proses pemurnian mineral pada pasir dapat berlangsung. Pada tahun 1999 di China telah dirancang sebuah alat yang dapat digunakan untuk memurnikan mineral. Alat ini berupa pipa pengendap spiral (spiral chute) yang diperkirakan akan memberikan proses pengendapan yang lebih baik. Pengendap spiral BL1500 ini dapat digunakan untuk menjenuhkan biji mineral seperti besi, timah, emas, ilminite, krom, pyrite, tungsten, niobium-tantalum, batubara, monazite, rutile, zirkon, serta biji logam dan nonlogam lainnya. Alat ini memiliki struktur yang sederhana, berat yang ringan, komponen yang tidak bergerak, pengoperasian dan perawatan yang mudah, penggunaan yang dapat disesuaikan terhadap kondisi teknologi dengan konstruksi yang cepat dan mudah, serta modal awal yang rendah. Namun pembuatan alat ini tidak dibarengi dengan mempublikasikan desain alatnya, hal ini sangat mencurigakan karena RRC sering kali mengimpor pasir-pasir sisa timah dari Indonesia. Pada tahun 2000 di ITB berhasil dibuat alat yang dapat memisahkan mineral zirkon dari pasir besi. Walaupun alat ini belum sempurna namun zirkon yang dipisahkan mencapai kemurnian 65%. Penelitian ini berhasil memvariasikan laju alir dan waktu tinggal didalam pipa spiral. Penelitian ini bertujuan untuk mendisain konfigurasi alat pemisahan partikel padat-padat yang menghasilkan efisiensi pemisahan yang lebih baik dari yang sudah ada. Dengan berhasilnya penelitian ini diharapkan pasir alam Indonesia dapat diolah lebih lanjut sehingga memberikan nilai jual yang lebih tinggi.

2. TEORI

merupakan metode tertua untuk pemisahan air dari padatan tersuspensi. Sampai saat ini sedimentasi banyak digunakan karena proses ini merupakan proses termurah dari semua metode pemisahan air dari suspensinya. Proses ini banyak digunakan dalam pengolahan air untuk kepeluan rumah tangga bahkan air untuk proses industri. Untuk keperluan industri, air yang diperlukan dalam proses harus bebas dari partikel tersuspensi, bahkan air yang hanya digunakan sebagai media pendingin dalam peralatan proses harus bebas dari partikel

tersuspensinya. Karena proses sedimentasi merupakan proses yang sederhana dan mudah dalam pengolahan air, maka kondisi-kondisi yang mempengaruhi sedimentasi ini telah banyak dipelajari.

2.1 Kecepatan Pengendapan Partikel Padat Dalam Fluida Sebelum merencanakan pembuatan alat pengendapan maka faktor yang harus diketahui adalah kecepatan pengendapan partikel padat dalam fluida. Kecepatan partikel ini bergantung pada bentuk dan ukuran partikel, densitas partikel, viskositas fluida, dan aliran fluida. Suatu partikel padat bila ditempatkan dalam fluida yang diam maka partikel tersebut akan jatuh ke bawah karena adanya gaya gravitasi. Gaya-gaya yang bekerja pada partikel tersebut antara lain gaya gravitasi, gaya apung yang disebabkan oleh fluida yang dipindahkan, gaya gesek yang disebabkan oleh gesekan antara partikel dan fluida, semakin cepat partikel bergerak, semakin besar pula gaya gesek yang ditimbulkan. Pada suatu saat gaya gesek dan gaya angkat oleh fluida akan sama dengan gaya gravitasi, dan kecepatan partikel menjadi konstan. Keadaan tersebut dapat dituliskan dalam persamaan matematik sebagai berikut :

( )( )( ). . .

3. . .p f vg

Vs V Vpdp

ρ ρπμ−

− = = (15)

2.2 Analisa Matematik Pengendap Kecepatan

Tinggi

Penggunaan pengendap dengan kecepatan tinggi ini merupakan perkembangan dari pengendapan menggunakan kolam dangkal. Waktu tinggal yang diperlukan alat ini sekitar 15 menit, jauh lebih singkat daripada menggunakan kolam pengendapan yang membutuhkan waktu tinggal sekitar 2 jam. Selain itu dari segi ukuran, alat pengendap kecepatan tinggi ini memiliki ukuran yang lebih kecil dari kolam pengendapan konvensional. Pada tahun 1970, seorang ilmuwan dari cina bernama Yao mengemukakan analisa matematik untuk alat pengendap kecepatan tinggi, dengan asumsi sebagai berikut :

1. Aliran air laminer dan berarah hanya satu dimensi,

2. Partikel padat merupakan partikel diskrit dan tidak berbentuk agregat,

3. Partikel padat yang telah turun ke dasar pengendap tidak kembali lagi ke dalam aliran air.

Perencanaan dimensi kolam sedimentasi konvensional biasanya didasarkan pada parameter overflow rate. Overflow rate didefinisikan sebagai batas minimum kecepatan pengendapan partikel yang dapat mengendap

A.78.3.01/2

sempurna di kolam tersebut. Dari penurunan persamaan di atas, diketahui bahwa overflow rate dinotasikan juga sebagai, vsc. Persamaan umum desain kolam pengendap yang dinyatakan dengan overflow rate adalah :

( )( )

( ). .

sin .cosVoVsc c Sc

Lθ θ

⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜= ⎟⎜ ⎟⎟⎜ +⎝ ⎠ (16)

dan c adalah konstanta yang besarnya tergantung dari satuan yang digunakan dalam persamaan (16), misalnya :

untuk sistem Inggris : vo dalam fps, maka overflow rate dalam US gallon per day sq ft, dan c = 6.54 x 103

untuk sistem cgs : vo dalam cm.s-1, overflow rate dalam cm3/hari/m2, maka c = 8.64 x 102

2.3.1 Pengaruh Panjang Pipa Pada Proses Pengendapan Kecepatan pengendapan kritis suatu sistem pengendap kecepatan tinggi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

( )sin .cos.Vsc ScVo Lθ θ⎛ ⎞⎟⎜ =⎟⎜ ⎟⎟⎜⎝ ⎠ +

(17)

dimana L = diameter pipa/diameter pipa Besar nilai L yang akan memberikan kecepatan pengendapan maksimum, dapat ditentukan dengan memasukan harga θ = 0 sekaligus memvariasikan harga L. Dengan demikian dapat ditentukan nilai L yang akan memberikan pengendapan maksimum. Dari hasil perhitungan diketahui bahwa pengendapan akan terjadi lebih banyak jika panjang pipa diperpanjang. Hal yang berkebalikan dapat terjadi jika panjang pipa diperpendek. Data dari literatur menyebutkan bahwa L kurang dari 2 akan memberikan pengendapan lebih baik daripada L lebih dari 20. Namun persentase pengendapan pada L kurang dari 20 akan menurun drastis jika besar L diubah sedikit saja. Sementara pengaruh nilai L untuk nilai L lebih besar dari 20 cenderung kecil. Akan tetapi adalah suatu hal sia-sia jika dilakukan proses pengendapan pada rentang ini. 2.3.2 Pengaruh Panjang Pipa Pada Kinerja Proses Pengendapan Penentuan nilai θ maksimum dapat dihitung dengan melakukan diferensiasi pada persamaan diatas. Penurunan pertama persamaan tersebut menghasilkan persamaan:

11tanL

θ= ⎛ ⎞⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎟⎜ ⎜ ⎟⎟⎜ ⎟⎜⎜ ⎝ ⎠⎝ ⎠

(18)

Apabila dilakukan diferensial pada persamaan (16) didapat hubungan :

2 2

22

2. cos .sinsin .cossin .cos

SCVd Sc L ScVod LL

θ θθ θ θθ θ

−= +

++ (19)

Persamaan (17) adalah persamaan yang selalu positif. Hal tersebut disebabkan sudut yang kami gunakan tidak lebih dari 90o. Dengan demikian persamaan diatas akan memberikan harga θ pada L tertentu dimana nilai Vsc minimum. Berdasarkan data yang ada pada literatur diketahui bahwa untuk L=20 dan θ = 2 o 45’ akan didapatkan nilai pengendapan yang maksimum secara teoritis bila parameter dijaga tetap. Data tersebut juga menggambarkan hubungan bahwa θ > 40o akan memberikan penurunan persentase pengendapan yang cukup drastis. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa kemiringan pipa diusahakan tidak terlalu tegak dan tidak terlalu datar. Pipa diusahakan memiliki kemiringan 45o

3. PERCOBAAN

Bab ini menjelaskan tentang tahapan-tahapan yang dilakukan pada saat penelitian. Tahap pertama penelitian adalah perlakuan awal pada pasir. Tahap kedua adalah pengaturan kemiringan pipa, lilitan pipa dan laju alir fluida. Tahap ketiga adalah analisis kemurnian pasir di dalam endapan. Dari hasil analisis akan diidentifikasi fenomena dan teori tentang pegendapan di pipa spiral ini. 3.1 Prosedur Percobaan Umpan berupa pasir alam yang akan dipisahkan dibersihkan dengan cara merendamnya didalam air dan diayak agar ukuran partikelnya seragam. Kemudian pasir dikeringkan dan diukur rapat massanya. Setelah itu pasir ditimbang hingga mencapai konsentrasi pasir yang diinginkan. Laju alir fluida diatur pada rentang maksimum dan minimum untuk tiap sampel. Untuk itu dipilih laju alir fluida 28,6 ml/s – 79 ml/s. Setelah itu diatur agar pasir turun dari penampung pasir dengan kecepatan tetap, kemudian diatur sedemikian rupa agar konsentrasi pasir dalam air yang mengalir menjadi bernilai tertentu. Kemudian, pompa dijalankan agar fluida mengalir sepanjang selang dan sirkulasi kembali ke dalam bak penampung air. Laju alir fluida divariasikan. Setelah aliran fluida mencapai kondisi tunak, umpan dimasukkan secara bersamaan ke dalam pipa pengendap dari bak penampung pasir. Waktu percobaan dihitung sejak pasir dimasukkan ke dalam pipa pengendap. Sepanjang pipa pengendap, partikel-partikel pasir membentuk endapan pada jarak tertentu dari pipa keluaran. Keluaran dari pipa pengendap akan ditampung pada bak penampung air yang dilengkapi dengan filter. Filter ini berguna untuk menyaring partikel pasir yang tidak mengendap dan terikut dalam aliran. Filter juga berfungsi untuk mengambil sampel.

A.78.3.01/3

Setiap 5 menit sampel pasir dari filter diambil. Langkah yang sama dilakukan terus menerus hingga menit ke 25. Setelah itu aliran diperbesar untuk mengeluarkan sisa pasir dari dalam pipa pengendap, kemudian pompa dimatikan. Endapan pasir yang diambil lalu dikeringkan dalam oven atau dijemur di udara terbuka agar air yang terkandung dapat menguap. Endapan pasir yang telah kering dan tidak mengandung air ini selanjutnya akan dianalisis rapat massanya dengan menggunakan piknometer. 3.2 Interpretasi Data Dalam penelitian ini lebih banyak dilakukan pengamatan fenomena sehingga analisis perhitungan tidak begitu banyak dilakukan. Analisis yang dilakukan yaitu: a. Analisis rapat massa

Analisis rapat massa dilakukan sesudah percobaan menggunakan piknometer. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui bagaimana rapat massa pasir setelah dilakukan percobaan data ini diambil tiap 5 menit. Dari hasil tersebut akan diolah untuk mengidentifikasi lebih mendalam tentang pemisahannya.

b. Analisis distribusi ukuran partikel Ukuran partkel padatan dapat ditentukan dengan mikroskop, tetapi untuk partikel-partikel yang memiliki variasi ukuran yang besar, penentuan diameter rata-rata sulit dilakukan. Oleh karena itu, distribusi ukuran partikel ditentukan dengna metoda sedimentasi yang ditujukan oleh Kelly (6). Peralatan yang dipakai dalam metode ini adalah sebuah tabung yang salah satu sisinya dihubungkan dengan pipa kapiler. Berat partikel padatan dalam suspensi akan berkurang karena adanya pengendapan. Pengurangan ini dapat diukur dengan menurunnya harga l. Dengan mengetahui berat partikel yang masih tertinggal dalam suspensi pada waktu-waktu tertentu maka fraksi padatan yang telah mengendap dapat ditentukan.

c. Analisis Fraksi Massa Jumlah pasir yang keluar akan dihitung untuk tiap waktu pengambilan sampel. Sampel yang terllebih dulu dikeringkan akan di timbang dan dihitung perolehannya terhadap umpan masukan.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembentukan Endapan dalam Pipa Spiral Umpan pasir yang dimasukan kedalam pipa spiral akan terpisah berdasarkan gaya yang diberikan fluida kepada

pasir. Gaya tersebut berupa gaya seret yang kemudian menimbulkan gaya gesek antara pasir dengan dinding pipa. Akibat dari pengaruh dua gaya yang bekerja secara bersamaan tersebut pasir akan terpisah. Pemisahan pasir ini sangat bergantung terhadap densitas dan ukuran partikel pasir yang dipisahkan. Pasir yang dimasukan kedalam pipa akan terus mengikuti aliran air dalam pipa sambil membentuk beberapa kelompok endapan. Panjang dan ukuran kelompok endapan sangat bergantung pada lama waktu pemaisahan dan laju alir air yang digunakan. Semakin lama waktu pemisahan dan/atau semakin besar laju alir air maka semakin kecil kelompok pasir yang dihasilkan dari satu jenis pasir. Hal itu disebabkan semakin besar laju alir air maka semakin besar pula gaya dorong (seret) yang dihasilkan. Gaya seret itulah yang mengikis kelompok – kelompok endapan pasir sehingga ukurannya menjadi jauh lebih kecil. Profil pengendapan pasir dalam pipa memiliki sifat yang sangat unik. Setiap pasir memiliki profil pengendapan yang berbeda-beda. Hal tersebut sangat tergantung densitas dan distribusi ukuran partikel yang dimiliki pasir. 4.2 Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pengendapan pasir Proses pengendapan pasir didalam pipa dipengaruhi beberapa faktor penting. Faktor-faktor tersebut dapat disebabkan kondisi pasir yang akan dipisahkan, seperti densitas dan sifat fisik lainnya atau kondisi fluida yang digunakan untuk memisahkan, seperti laju alir, besar pipa spiral dan lama waktu pemisahan. Beberapa kondisi yang mempengaruhi pengendapan pasir adalah : a. Densitas

Semakin besar perbedaan densitas pasir, maka semakin mudah dipisahkan. Perbedaan densitas berbanding lurus dengan kemudahan pemisahan. Namun kemudahan pemisahan tidak hanya bergantung pada densitas namun juga pada ukuran partikel, sehingga dapat ditemui kondisi optimum pemiahan yaitu ketika densitasnya besar namun partikelnya sebagian besar berukuran kecil.

b. Ukuran partikel Semakin banyak fraksi ukuran partikel besar dalam pasir, maka semakin mudah pasir untuk dipisahkan. Pasir dengan ukuran kecil lebih mudah terbawa aliran dan pasir dengan ukuran yang lebih besar lebih mudah mengendap dikarenakan massa yang lebih besar yang dimiliknya.

c. Laju alir air Rentang laju alir untuk dapat memisahkan pasir sangat bervariasi bergantung dengan rentang densitas dan ukuran partikel umpan. Semakin besar rentang densitas yang dimiliki pasir dan semakin besar ukuran partikel umpan, semakin besar pula laju alir yang digunakan. Batas maksimum laju alir

A.78.3.01/4

aliran ditentukan hingga dimana aliran fluida bersifat turbulen ehingga pengendapan menjadi tidak teratur.

d. Diameter pipa Semakin kecil ukuran pasir semakin kecil ukuran pipa diperlukan agar pemisahan efektif. Pipa dengan ukuran besar tidak efektif untuk pemisahan pasir pada berukuran kecil.

e. Waktu pemisahan Waktu pemsahan bervariasi bergantung pada tingkat mana pemisahan ingin dicapai.

4.3 Densitas Pasir Hasil Pemisahan Densitas pasir hasil pemisahan menggambarkan berat jenis rata-rata yang terbawa aliran keluar dari pipa spiral. Perbedaan densita pasir hasil pemisahan dengan pasir umpan membuktikan adanya pemisahan berdasarkan densitas. Perhitungan densitas sangat penting untuk mengetahui besar densitas pasir yang terbawa keluar pada waktu tertentu. Densitas sampel pasir hasil pemisahan diambil berdasarkan data sampel pasir. Sampel pasir sendiri diambil dalam selang waktu tertentu dari pasir yang terbawa keluar dari pipa spiral. Masing-masing densitas pasir bergantung pada distribusi ukuran pasir dan laju alir aliran. Kecepatan aliran yang lebih tinggi dapat menggerakkan partikel dengan gaya gesek yang lebih tinggi. Gaya gesek lebih tinggi dimiliki oleh partikel dengan massa yang lebih besar. Ini sesuai dengan rumus gaya gesek dimana :   . . Karena massa partikel berbanding lurus dengan densitas, maka gaya gesek yang lebih tinggi dimiliki oleh partikel dengan densitas yang lebih tinggi. Sehingga kecepatan aliran yang lebih tinggi menghasilkan produk dengan densitas yang lebih tinggi.

4.4 Pengaruh waktu pengambilan sampel terhadap densitas sampel Waktu pengambilan sampel sangat penting untuk diperhatikan karena mempengaruhi densitas pasir yang

akan dihasilkan. Ini sesuai dengan hasil penelitian yang dapat dilihat Berdasarkan data pengamatan yang dihasilkan, densitas sampel pasir yang keluar dari pipa spiral akan bertambah besar sesuai dengan lamanya waktu pengamatan. Semakin lama waktu pengamatan densitas pasir yang terbawa keluar akan semakin besar. Hal tersebut dapat terjadi karena Fenomena Dorongan Fluida. Fenomena ini dilatarbelakangi oleh adanya gaya gesek pipa dan densitas pasir yang berbeda-beda Pasir mengendap pada pipa spiral sepanjang pipa sesuai dengan besar densitas pasir. Pasir dengan densitas lebih besar mengendap lebih jauh dari lubang keluaran. Sedangkan pasir dengan densitas lebih kecil lebih dekat dengan lubang keluaran. Secara perlahan pasir dalam pipa akan terdorong oleh fluida sehingga membentuk endapan yang lebih kecil dan keluar dari pipa. Pasir dengan densitas lebih kecil akan terdorong keluar lebih dulu sementara pasir dengan densitas lebih besar akan keluar kemudian. Fenomena inilah yang dinamakan fenomena dorongan fluida. Dari grafik pada sub-bab 4.3 dapat dilihat semakin lama waktu pengambilan sampel semakin besar densitas pasir dihasilkan 4.5 Pengaruh laju alir terhadap waktu pengendapan Untuk memperoleh densitas produk yang sama, dapat dilakukan dengan dua cara, pertama dengan meningkatkan laju alir aliran dan menurunkan waktu pengambilan sampel, kedua dengan melakukan hal sebaliknya yaitu memperlambat laju alir aliran dan menaikkan waktu pengambilan sampel. Dari hasil pengamatan saat penelitian diketahui pada laju alir yang rendah, partikel hanya terseret oleh aliran fluida, namun tidak terangkat, sehingga tidak banyak kelompok yang terbentuk. Pada laju alir yang lebih besar, partikel terseret dan terangkat oleh aliran fluida sehingga selain kelompok-kelompok pasir berpindah dalam pipa spiral, juga terbentuk kelompok-kelompok baru sebagai hasil dari pengangkatan partikel pasir yang lebih halus oleh aliran fluida. Panjang endapan yang lebih besar menunjukkan bahwa pasir belum sepenuhnya terpisah sedangkan panjang endapan yang lebih kecil menunjukkan bahwa pasir sudah terpisah sesuai dengan densitas dan ukuran partikelnya. Oleh karena itu untuk efektifitas pengnedapan lebih diharapkan penggunaan metode pertama yakni meningkatkan laju ali aliran dan menurunkan waktu pengambilan pasir hasil keluaran. 4.6 Akumulasi Massa Pasir Hasil Pemisahan Diketahui bahwa pasir yang diumpankan memiliki rentang densitas, hal ini disebabkan karena setiap partikel pasir memiliki densitas yang berbeda sehingga densitas rata-rata dapat dihitung dengan rumus:

A.78.3.01/5

deng Dari analisa diketahui kedensitas (ρ).tinggi pula Artinya proddengan densdisusul denghingga mentinggi dalam Dengan mj m

dengi adterenpartdiketerte

Dari rumus pemisahan bpasir hasil kenaikan lajumassa produk

4.7 Hubu

Kecep Syarat dasar harus lebih lPeristiwa ini

gan, m= Mass

densitas hasenaikan laju Semakin medensitas pasi

duk yang akansitas yang pa

gan pasir dengcapai pasir drentang densi

menyatakan m

gan mj= m1+dalah partikel ndah) dimantikel dengan deluarkan sebaentu.

diatas dapat berbanding lu

keluaran (u alir akan mek.

ungan Kecepatan Aliran

agar terjadi plambat dibandditunjukkan o

sa, ρ= densita

sil pemisahanalir menyeb

eningkatnya lir hasil pemi

n keluar pertamaling rendah gan densitas ydengan densiitas.

massa produk k

+m2+...+mi pada segmen

na segmen densitas maksiagai produk

dikatakan denurus dengan a(produk). Deengakibatkan

epatan Pa

emisahan adading laju alir oleh gambar:

s

n pada point babkan kenailaju alir semaisahan (produ

ma adalah probaru kemud

yang lebih tinitas yang pal

keluaran maka

n ke-i (dari yini merupa

imum yang dapada laju

nsitas pasir hakumulasi maengan demikkenaikan jum

asir Terhad

alah laju alir pcairan pemba

A.78.3.01/

4.3 ikan akin uk). duk dian nggi ling

a :

yang akan apat alir

hasil assa kian

mlah

dap

asir awa.

/6

Garis putus-dimana kecealiran. Pada sehingga tidaberada diataspemisahan. tumbukkan ymungkin terjdari laju alir 4.8 Densi

Ukura Dari grafik dilihat bahwaproduk cendkecil. Semefluktuasi nilamemiliki nilpada produdominan sepemisahan afaktor lain, sdll. Semakinberkurang, adalah perbedapat dilihat fluktuatif pad

-putus pada epatan pasir betitik ini pasir ak terjadi pems garis putus-

Pasir beryang diakibatrjadi pemisahacairan pemba

itas Pasir Han Pasir

yang tertera a pada pasir bderung fluktuentara pada pai densitas prlai yang lebik pemisahan

ebagai faktoradalah bukan seperti ukurann lama pengselanjutnya

edaan densitadari nilai den

da saat massa

gambar diaternilai sama dkeluar bersam

misahan. Sem-putus, menunrgerak karetkan oleh airan bila laju p

awa.

Hasil Pemisa

pada gambarberukuran paliuatif pada saapasir beruku

roduk pada mih kecil. Hal n yang rendr yang palinperbedaan den partikel, sphgaruh dari fafaktor yang

as antar partiknsitas yang ter

produk besar

as menunjukdengan kecepamaan dengan

mentara titik ynjukkan peristena mengal. Sehingga tipasir lebih be

ahan Terhad

r 4.9-4.10, daing besar densat massa pro

uran lebih kemassa poduk k

ini dikarenadah, yang leng memengarensitas melainherisitas parti

faktor ini malebih domi

kel. Peristiwarus naik dan tir.

kkan atan air,

yang tiwa ami idak esar

dap

apat sitas duk ecil,

kecil akan ebih ruhi

nkan ikel, akin inan a ini idak

4.9 Hubu

Mome Pasir yang kperistiwa pkondisinya akhirnya berg

Garis putus-dimana momomentum aaliran yang untuk membbergerak. Seyang dimilkdibandingkandapat dilihat 4.10 Analis

Mome Hubungan mmomentum a

ungan Momentum Aliran

eluar sebagai perpindahan steady di tagerak.

-putus pada omentum paaliran. Momenselanjutnya b

bawa pasir yaehingga agar ki pasir han nilai mompada titik dib

sa Karakentum Pasir K

momentum paliran dapat di

mentum Pan

produk, memmomentum

abrak oleh

gambar diataasir bernilai ntum awal hanberpindah sebang sebelumnterjadi pemisarus bernilai

mentum cairanbawah garis pu

kteristik PKarena Alira

pasir akibat ilihat pada gra

asir terhad

mbuktikan adam. Pasir y

aliran, sehin

as menunjuksama den

nya dimiliki oagian dari ali

nya diam hinahan momenti lebih renn. Peristiwa utus-putus.

Pasir Melaan

aliran terhaafik dibawah.

A.78.3.01/

dap

anya yang ngga

kkan ngan oleh iran

ngga tum

ndah ini

alui

adap

/7

Dari grafik dsemuanya mpemisahan pukuran pasirkoordinat. Adiatas garispemisahan imasing jenis

5. Kesimpulan 1. Pemisaha

antara lapasir,

2. Pemisahamembutupemisaha

3. Pada saatpaling mukuran. Ssemakin pada saatpaling bperbedaa

Saran: 1. Penelitian

menguji v2. Dilakuka

Ucapkan terpenelitian DmembimbingIDG Arsa Plupa juga ucAngga, ST. untuk penelit

diatas dapat dmenuju titik ypasir berada , semakin jauh

Agar terjadi pes putus-putusini ditentukanpasir.

KESIMPU

dari penelitianan terjadi kaaju alir cairan

an partikel uhkan energi an partikel bert massa produ

mempengaruhi Selanjutnya, besar pengart massa produberpengaruh n densitas.

n selanjutnyavariasi pola li

an riset untuk s

UCAPAN T

rima kasih kDr. Mubiar g hingga tersPutrawan selakcapan terima

yang telah btian sehingga

dilihat keempayang sama ya

di garis ini.h tiik pemisahemisahan, pros. Kemiringan oleh karak

ULAN DAN S

n ini adalah: arena adanyan pembawa

berukuranyang lebih

rukuran yang uk rendah, yan

pemisahan asemakin besa

ruh pebedaan uk besar faktterhadap pe

a dapat dikemlitan sistem kontiny

TERIMA KAS

kami sampaikPurwasasm

selesainya peku koordinatokasih kepada

banyak membpenelitian ini

at kelompok takni 0,0. Sem. Semakin behannya dari puoses harus beran garis prokteristik masi

SARAN

a selisih podengan laju

n lebih kkecil diband

lebih besar, ng menjadi fakadalah perbedar massa prodensitas, hin

tor terbesar yemisahan ada

mbangkan den

yu

SIH

kan pembimbita yang te

enelitian ini, or TK40Z2. Ta Kevin Gerhberikan masuberjalan lanc

titik mua esar usat rada oses ing-

sitif alir

kecil ding

ktor daan duk

ngga yang alah

ngan

bing elah Dr.

Tak hana ukan ar.

A.78.3.01/8

LITERATUR

[1] Bird, R.B., et.al., Transport Phenomena, 2nd edition, John Wiley and Sons, Inc., India, 2002.

[2] Calbeck, J.H. dan H.R. Harner, Particle Size and Distribution by Sedimentation Method, Industrial Engineering Chemistry, vol. 19, no. 1, hal 58-61, 1927.

[3] Camp, T.R., Sedimentation and the Design of Settling Tanks, Trans American Society Civil Engineering, III, hal 895, 1946.

[4] Culp, G.L., S.P., Hansen, dan G. Richardson, High Rate Sedimentation in Water Works, Journal of American Water Works Association, vol 60, hal 681-698, 1968.

[5] Indra, R. dan E. Sutanto, High Rate Sedimentation, Jurusan Teknik Kimia ITB, 1985.

[6] Kelly, W.J., Determination of Distribution of Particle Size, Industrial Engineering Chemistry, vol.16, no. 9, hal 928-930, 1924.

[7] Purwasasmita, Mubiar., Aliran dalam Koil Helicoidal dan Spiral, Bandung, 2003.

[8] Purwasasmita, Mubiar., Teori Pengendapan Lumpur dalam Pipa, Bandung, 1985.

[9] Yao, K.M., Design of High-rate Settlers, Journal of the Environmental Engineering Division, ASCE, vol. 99, no. EE5, Proc. Paper 10051, hal 621-637, 1973.

[10] Yao, K.M., Theoretical Study of High-Rate Sedimentation, Journal WPCF, vol. 42, no. 2, hal 218-227.

[11] http://www.industrycommunity.com/manufacture/mfg-next3/messages/31.html.

[12] http://www.pequip.com. [13] http://www.reade.com/Products/Product_Index.htm

l [14] http://www.stanfordmaterials.com. [15] http://www.tanks.org/ttgdoc/f118.pdf.

SIMBOL

ap percepatan partikel dp diameter partikel F koefisian gesekan Fr gaya gesek fluida dengan partikel g percepatan gravitasi L jarak relatif m massa partikel T waktu V kecepatan alir fluida v volume partikel Vo kecepatan fluida pengendap Vp kecepatan partikel Vs kecepatan pengendapan partikel

Vsc kecepatan pengendapan kritis θ kemiringan pipa pengendap μ viskositas fluida μd viskositas diferensial ρf densitas fluida ρp densitas partikel