ABSTRAKSI

Tujuan dari percobaan ini adalah menghitung sudut respon alami untuk berbagai material dan mengkaji pengaruh kandungan material terhadap sudut respon alami. Sudut respon alami tergantung pada jenis material termasuk bentuk, kelembutan partikel dan keseragaman partikel juga kandungan/ komposisi dari material.

Sampel yang digunakan dalam percobaan ini adalah pasir dan gula. Sudut respon alami yang dibentuk kedua sampel dapat diamati dengan memasukkan masing-masing sampel ke dalam repose angle chamber sampai setengah bagian, kemudian memutar repose angle chamber secara perlahan sampai sampel terjatuh/tergelincir untuk pertama kalinya dan membaca nilai sudut yang terbentuk pada protector. Mengulangi pengamatan sebanyak tiga kali pada masing-masing sampel.

Dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh sudut respon alami (natural angle chamber) dari pasir sebesar 58,670 dan pada gula sebesar 49,330. Pada gula pasir, sudut respon alami yang terbentuk lebih kecil dikarenakan ukuran partikel gula yang tidak semuanya seragam, karena ukurannya yang kasar, sehingga partikelnya lebih mudah tergelincir karena adanya celah antar partikel yang membuat partikel tidak sempurna menutupi antara satu dengan yang lain dan karena partikelnya lebih kasar sehingga mudah tergelincir pada saat terjadi perubahan ketinggian kecil terhadap bidang horizontal yang menyebabkan sudut respon yang dibentuknyapun kecil.

Kata kunci : sudut respon alami (natural angle chamber), repose angle chamber, protector

B. SUDUT RESPON ALAMI

B.3.1. Pendahuluan

3.1.1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini untuk menghitung sudut respon alami untuk

berbagai material dan mengkaji pengaruh kandungan material terhadap sudut

respon alami.

3.1.2. Latar Belakang

Nilai sudut respon alami suatu material menunjukkan aliran material

tersebut, semakin kecil nilai sudut respon alami maka aliran akan semakin baik,

sebaliknya jika nilai sudut respon alami besar maka alirannya kurang baik. Sudut

respon alami ini tergantung pada jenis material termasuk bentuk, kelembutan

partikel dan keseragaman partikel juga kandungan/ komposisi dari material. Pada

aplikasinya di dunia industri biasanya sudut respon alami berguna salah satunya

adalah saat pemasukkan material ke dalam suatu bin, yang mana semakin kecil

nilai angle of repose maka semakin bagus aliran material tersebut

Percobaan sudut respon alami dalam skala laboratorium yang dilakukan

dalam praktikum dimaksudkan untuk memperkuat pemahaman tentang sudut

respon alami itu sendiri, sehingga pengetahuan itu dapat diaplikasikan pada skala

industri. Pada praktikum ini, percobaan dilakukan dengan menggunakan

perangkat alat repose angle chamber.

B.3.2.Dasar Teori

Sudut respon alami adalah besarnya sudut yang dibentuk oleh suatu

material terhadap bidang horizontal. Kandungan/komposisi dari material sering

menjadi faktor pengontrol dalam menentukan sudut respon alami. Sudut respon

alami ini tergantung dari jenis material termasuk bentuk dan kelembutan partikel

dan keseragaman partikel.

Gambar 3.5. Sudut Respon Alami

(Tim Dosen Teknik Kimia, 2011: 20)

Bahan lepas biasanya menunjukkan maksud dari peluncuran atau slide,

peluncuran ini bisa lurus atau spiral. Sudut slide horizontal harus cukup untuk

mengatasi kekuatan pergeseran. Koefisien friksi berbeda- beda pada bahan yang

berbeda tetapi sekitar 0,3 sampai 0,6 kebanyakan untuk padatan kering di atas

slide baja. Bahan sering terjepit antara sisi peluncuran, menimbulkan kekuatan

ekstra, sehingga pada sudut 45 derajat atau curam diperlukan untuk slide. Angle of

slide adalah sudut dari ukuran minimum slope horizontal dimana material padat

dapat bebas mengalir. Angle of repose adalah sudut dari ukuran maksimum slope

horizontal di mana sebuah tumpukan material padat dapat bebas berdiri tanpa

meluncur ke bawah yang besarnya kira-kira 170

, untuk lumpur basah, 270

untuk

batubara antrasit, 310

untuk pasir, 350

untuk batu bara muda, 390

untuk tanah

kering, 39-480

untuk kerikil.

( Brown, 1990 : 51 )

Tabel .3.3.Hubungan antara angle of repose dengan aliran

Angle of repose (derajat) Aliran

<25 Sangat baik

25-30 Baik

30-40 Cukup

>40 Kurang baik

(Anonim,2008)

Bergantung pada sifat-sifat alirannya, zat padat butiran dibagi atas dua

kelompok, yaitu yang kohesif (cohesive) dan nonkohesif (noncohesive). Bahan

yang nonkohesif seperti biji-bijian dan subun (chip) plastik, dapat mengalir

dengan mudah dari bin atau silo. Zat padat yang kohesif seperti lempung basah

mempunyai ciri sulit mengalir melalui bukaan.

(Mc Cabe, 1997 : 297)

Bahan yang dibawa atau dipindahkan dari suatu tempat ke tempat yang

lain secara interval frekuensi, biasanya lebih ekonomis jika ditangani dengan

instalasi permanen, ketika bahan harus melalui operasi seri, gavitasi bisa

digunakan sebagai suatu keuntungan.

(Brown, 1990 : 51)

Dalam karakteristik aliran, angle of repose dan kemampuan pengaliran

adalah karakteristik terukur untuk test standar yang disediakan. Sebuah angle of

repose (sudut natural alami) yang curam akan didedikasikan dengan kemampuan

aliran lebih kecil. Istilah ”lubricity” kadang-kadang digunakan untuk padatan

partikel. Untuk mengkorespondesikan secara kasar viskositas dari fluida.

(Perry, 1997 : 19.10)

Angle of repose adalah sudut pada saat di mana suatu material akan

berhenti pada gundukan. Hal ini digunakan untuk menentukan kapasitas dari

sebuah bin atau gundukan. Sudut kerucut yang terbentuk pada puncak gundukan

ketika sebuah bin sedang diisi akan menjadi lebih rata dibanding angle of repose

dikarenakan adanya efek dari tumbukan.

(Perry, 1997 : 21.27)

Sudut α m adalah sudut gesek dalam (angle of internal friction) bahan

yang bersangkutan. Tangen sudut ini adalah koefesien gesek antara kedua lapisan

partikel. Bila zat padat bijian ditumpukkan pada permukaan datar, sisi tumpukkan

itu akan membentuk sudut tertentu dengan horizontal, dan sudut ini selalu

berulang. Sudut ini, αr, disebut sudut geming atau sudut geletak (angle of repose)

bahan yang bersangkutan. Secara ideal, jika massa itu benar-benar homogen, α1

akan sama dengan αm. Dalam praktek, sudut geming selalu lebih kecil dari sudut

gesekan-dalam karena butir-butir yang terdapat pada permukaan lebih longgar

dari pada massa yang di dalam, dan biasanya juga lebih kering dan kurang

lengket.

(Mc Cabe, 1990 : 299)

B.3.3. Metodologi

3.1.1. Alat

Alat-alat yang digunakan

- Seperangkat alat repose angle chamber

Deskripsi alat

Gambar 3.6. Rangkaian alat repose angle chamber

3.3.2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

-Pasir (355 micron dan 710 micron)

-Beras

-Tepung

3.3.3. Prosedur percobaan

1. Mengisi angle chamber dengan sampel sampai terisi setengah bagian.

2. Memutar chamber secara perlahan sampai partikel mulai

bergerak/tergelincir dan mencatat nilai protector angka.

Keterangan alat:

1. Cyclone2. Compresor switch3. Repose angle chamber4. Hopper5. Orrifice closed

5 5

3

5

4 4

5

3 3

3 3

2 2

11

3. Mengulangi langkah 1-2 untuk sampel yang sama, mencatat hasil yang

diperoleh dalam tabel.

4. Mengosongkan repose angle chamber.5. Mengulangi langkah 1-3 untuk sampel jenis bereda.

B.3.4. Hasil Dan Pembahasan

3.4.1. Data Pengamatan

Tabel 3.4. Hasil pengamatan

Jenis sampel Protector 1 Protector 2 Protector 3

Tepung 62 64 65

Beras 41 42 43

Pasir 710 micron 36 38 36

Pasir 355 micron 42 43 39

3.4.2. Hasil Perhitungan

Tabel 3.5. Hasil perhitungan

Jenis sampel Protector 1 Protector 2 Protector 3 Nilai rata-rata

protector

Tepung 62 64 65 63,6667

Beras 41 42 43 42

Pasir 710 micron 36 38 36 36,6667

Pasir 355 micron 42 43 39 41,3333

3.4.3 Pembahasan

Dalam suatu campuran padatan terdapat berbagai macam ukuran partikel,

dari yang paling kecil hingga paling besar. Ukuran partikel yang lebih kecil akan

lebih dulu jatuh atau tergelincir daripada partikel yang ukurannya lebih besar, hal

ini dikarenakan partikel lebih kecil dapat bergerak bebas dibandingkan dengan

partikel yang ukurannya besar yang disebut freeflowing.

Pada percobaan ini sampel yang digunakan adalah beras, tepung, pasir 710

micron dan pasir 355 micron. Keadaan sampel harus kering agar data yang

didapat akurat. Dari bahan-bahan tersebut memiliki perbedaan bentuk, ukuran,

kandungan dan kelembutan. Kelembutan dari kandungan partikel akan

menghasilkan sebuah nilai angle of repose yang kurang baik. Hasil dari percobaan

sudut respon alami untuk tepung sebesar 63,6667o dan nilai ini adalah nilai yang

terbesar disbanding sampel yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa tepung

memiliki aliran yang jelek, dikarenakan kelembutan tepung dan ukuran yang

seragam, sulit tergelincir dan menghasilkan sudut yang besar.

Sedangkan pada sampel beras memiliki sudut respon alami 42o. Ini

menunjukkan bahwa beras juga memilki aliran dan menjadi sampel yang baik.

Beras memiliki ukuran yang besar dan lonjong dengan kelembutan yang kurang

sehingga dapat mudah bergerak.

Pada pasir 710 micron dengan sudut respon alami sebesar 36,6667o. Ini

menunjukkan bahwa pasir 710 micron memiliki aliran yang baik. Begitu pula

dengan pasir 355 micron yang memiliki sudut respon alami sebesar 41,3333o

pada percobaan yang dilakukan. Sudut respon alami pasir 710 micron lebih kecil

dari pasir 355 micron, karena ukuran pasir 355 micron lebih kecil sehingga

partikel pasir 355 micron lebih sulit untuk bergerak.

Sudut respon alami yang dibentuk oleh suatu material ditentukan oleh

beberapa faktor seperti bentuk partikel, keseragaman partikel, kelembutan

partikel, serta ukuran partikel. Densitas juga berpengaruh pada terbentuknya

suduta respon alami, semakin besar densitas sampel tersebut maka semakin berat

massanya sehingga gaya gravitasinya juga semakin besar sehingga lebih sulit

sampel tersebut bergerak ataupun jatuh.

B.3.5. Penutup

3.5.1. Kesimpulan

Dari percobaan ini dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain :

1. Sudut respon alami beras sebesar 42o.

2. Sudut respon alami tepung sebesar 63,6667o.

3. Sudut respon alami pasir 355 micron sebesar 41,3333o dan pasir 710 micron

sebesar 36,6667o.

4. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai sudut respon alami adalah bentuk,

ukuran, kehalusan, kelembapan dan keseragaman partikel.

3.5.2. Saran

Perlunya ketelitian pada saat pembacaan protector angka untuk

menentukan nilai respon karena sangat berpengaruh pada nilai sudut respon untuk

mengetahui baik tidaknya aliran dari suatu partikel padatan.

ABSTRAKSI

Tujuan dari percobaan ini adalah menghitung bulk density dari berbagai macam padatan dan menganalisis pengaruh kadar air dengan derajat pemampatan. Bulk density digunakan untuk mengetahui kerapatan yang dimiliki oleh suatu material dan tergantung pada ukuran relatif partikel.

Sampel yang digunakan pada percobaan ini adalah pasir dan serbuk gergaji. Masing-masing sampel dimasukkan dalam beaker gelas 1000 cc dan menimbangnya. Kemudian memadatkan dan mengukur tinggi sampel pada beaker gelas setelah dipadatkan. Menambahkan air sampai saturated/terbasahi seluruh sampel. Mencatat tinggi dan menimbang kembali sampel yang sudah dibasahi.

Dari hasil percobaan diperoleh nilai bulk density dari pasir sebesar 1,718 g/cc dan pada serbuk gergaji sebesar 0,586 g/cc. Nilai bulk density pada pasir lebih besar dibandingkan dengan serbuk gergaji., hal ini dikarenakan partikel pasir lebih berat dan lebih padat dibanding serbuk gergaji sehingga mempengaruhi bulk density bahan tersebut. Karena nilai bulk density bergantung pada ukuran partikel yang relatif, di mana semakin berat dan padat partikel suatu bahan maka semakin besar nilai bulk density-nya

Kata kunci : bulk density, pasir, serbuk gergaji

E. BULK DENSITY

E.3.1. Pendahuluan

3.1.1. Tujuan Percobaan

Menghitung bulk density dari berbagai macam padatan dan menganalisis

pengaruh kadar air dan derajat pemampatan.

3.1.2. Latar Belakang

Bulk density digunakan untuk mengetahui kerapatan yang dimiliki oleh

suatu material dan tergantung pada ukuran relatif partikel. Faktor lain yang dapat

mempengaruhi bulk density yaitu kontak padatan dengan udara luar dan jika

material mengandung sejumlah air. Dalam industri, densitas dari suatu material

merupakan properti penting yang harus dipertahankan dan dijaga dari faktor luar

yang dapat menyebabkan perbedaan densitas material yang satu dan yang lain.

Adapun manfaat dari percobaan ini sendiri yaitu dapat mengetahui bulk density

dari suatu material dan dapat mengetahui pengaruh air maupun derajat

pemampatan terhadap bulk density material.

Percobaan ini menunjukkan bagaimana suatu material yang kosong

dibandingkan dengan material tersebut setelah ditambahkan air apakah

berpengaruh pada bulk density suatu material. Pada skala industrinya praktikum

ini dapat mengetahui bagaimana nantinya suatu barang apabila dikemas dan

terjadi kontak langsung baik itu pada air maupun udara akan berakibat pada nilai

bulk density material.

E.3.2. Dasar Teori

Densitas didefinisikan sebagai berat per unit volume untuk beberapa

material, tetapi bulk density diambil dari perhitungan antara kekosongan alami

padatan dan setiap partikel padatan. Bulk density tergantung pada ukuran relatif

partikel. Pengemasan dari suatu material untuk menghindari kontak padatan

dengan udara luar, karena hal ini akan berpengaruh terhadap nilai bulk density

suatu material. Hal ini juga akan berpengaruh jika material mengandung sejumlah

air.

(Tim dosen Teknik Kimia, 2011 : 21).

Tabel 3.6. Data dari beberapa bulk density

MaterialBulk Density

( lb/ft3 ) ( g/cc )

Sage leaves 81 0,29

Salt, fine table 86 1,38

Salt, clay 38 0,61

Salt,ganulated 80 1,28

Salt, (flake) 42 0,67

Salt, (flour) 64 1,03

Salt and Myverol 54 0,86

Sand 99 1,59

Sand (dry) 110 1,76

Sand (fine) 125 2,00

Sand (moist) 130 2,08

Sand (molding) 78 1,25

Berat jenis suatu bahan ialah perbandingan rapat massa bahan itu

terhadap rapat massa air dan sebab itu berupa bilangan semata. (specific gavity),

sebenarnya merupakan istilah yang sangat keliru, karena tidak ada sangkut

pautnya dengan berat (gavity) lebih tepat disebut “rapat relatif” karena lebih

memperjelas konsepnya. Kerapatan dapat digunakan untuk menentukan

kemurnian suatu zat, meramalkan suatu zat cair dapat larut dalam zat cair lainya.

Karena antar hubungan massa dan volume tidak hanya menunjukkan ukuran dan

bobot molekul, tetapi juga gaya-gaya yang mempengaruhi karakteristik

pemadatan.

(Sears dan Zemansky, 2004)

Bulk density (𝝆b) adalah total massa per unit total volume. Sebagai

contoh, densitas kuarsa sebenarnya adalah 2,65 g/cc. tetapi, 2,65 g massa pasir

kuarsa menempati total atau bulk density 𝝆b 1,33 g/cc. Bulk density bukan

karakteristik intrinsic dari materialnya karena bulk density berubah sesuai dengan

distribusi ukuran partikel-partikelnya dan lingkungan.

(Brown, 1990 : 7)

Massa zat padat mempunyai sifat-sifat khusus sebagai berikut :

1. Tekanan tidak sama ke segala arah. Pada umunya, tekanan yang diberikan

pada satu arah akan membangkitkan tekanan ke arah-arah lain, namun lebih

kecil dari tekanan yang diberikan. Nilainya adalah minimum pada arah yang

tegak lurus terhadap tekanan yang diberikan.

2. Tegangan geser yang diperlakukan pada permukaan suatu massa

ditransmisikan di seluruh massa partikel itu kecuali bila terjadi kegagalan.

3. Densitas massa zat padat bisa bermacam-macam, bergantung pada tingkat

pemampatan butir-butir yang bersangkutan. Densitas fluida di lain pihak

merupakan fungsi unik dari pada suhu dan tekanan, sebagaimana juga masing-

masing partikel itu secara sendiri-sendiri. Tetapi densitas lindaknya tidaklah

demikian. Densitas lindaknya itu akan minimum bila massa itu “longgar” dan

naik sampai maksimum bila massa itu didapatkan dengan cara menggeraikan

atau menumbuk-numbuknya.

(Mc Cabe, 1985 : 297)

Karakter yang paling biasa dipelajari tentang padatan, antara lain :

1. Ukuran distribusi

2. Bulk density, ini adalah berat per unit volume kuantitas dari solids (padatan).

Biasanya ditunjukkan dalam kilogams (kg) per kubik meter ( kg/m3)

3. True density, densitas dari zat padat yang biasanya ditunjukkan dalam kilogam

per meter kubik (kg/m3)

4. Particle shape (bentuk partikel)

5. Surface karakteristik (karakteristik permukaan)

6. Flow characteristic (karakteristik aliran)

7. Friability

8. State of agglomerations

9. Moisture of liquid content of solids

10. Densitas, viskositas dan tegangan permukaan

11. Temperature limitations of ingedients

(Perry, 1997 : 19-10)

E.3.3. Metodologi

3.3.1. Alat yang Digunakan dan Deskripsi Alat

Alat-alat yang digunakan

-Digital balance

-Beaker glass 1000 mL

Gambar 3.7. Rangkaian Alat Percobaan Bulk Density

3.3.2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

-Pasir ukuran 355-500 micron

-Serbuk gergaji

-Air

3.3.3. Prosedur Percobaan

1. Mengisi beaker glass dengan pasir, kemudian menghitung massa

sampel.

2. Memadatkan sampel yang ada, jika memungkinkan tambahkan lagi

sampel sampai pada ukuran 1000 cc.

3. Menimbang berat sampel pada beaker glass pada keadaan akhir.

Keterangan Alat :1. Pan2. Digital balance3. 1000 cc gaduated

measuring cylinder4. Material to be

tested

Deskripsi Alat

1

2

3

4

4. Menambahkan air pada jenis sampel yang sama sampai keadaannya

saturated, menimbang kembali sampel.

5. Mengulangi langkah yang sama untuk jenis sampel yang berbeda

(serbuk gergaji).

F. Ball milll Size Reduction

F.3.1. Pendahuluan

3.1.1. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini untuk mengecilkan ukuran material dengan ball

milll.

3.1.2. Latar Belakang

Sebelum digunakan untuk tahapan/proses selanjutnya material terlebih

dahulu harus dikecilkan ukurannya sesuai dengan kebutuhan. Dalam proses

industri biasanya digunakan material yag berukuran tertentu dan seragam, maka

perlu dilakukan pengayakan. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam

pengayakan seperti jenis ayakan, cara pengayakan, kecepatan pengayakan, ukuran

ayakan, waktu pengayakan dan sifat bahan yang diayak.

Pentingnya percobaan ini dilakukan agar mengetahui prinsip kerja ball

milll. Untuk kita ketahui bahwa banyak industri yang mempunyai standar besar

parikel padatan yang berbeda. Dan inilah fungsi dari kita mengetahui prinsip kerja

ball milll.

F.3.2. Dasar Teori

Mengecilkan ukuran padatan dapat dilakukan dengan menggunakan bola

yang terguling pada suatu wadah yang dapat memecahkan/ menghaluskan

material yang menyentuhnya. Tekanan yang tinggi pada saat tumbukan akan

memecahkan partikel menjadi ukuran yang lebih kecil.

(Tim Dosen Teknik Kimia, 2008: 3-8)

Dalam setiap pakai-bola (mesin giling bola) dan mesin giling pakai-batu

(mesin giling batu) sebagian besar pemecah dilaksanakan karena impak pada

waktu itu jatuh dari pusat dekat selongsong

(Mc cabe dkk, 1985: 323)

Kebanyakan penggiling kering dalam sirkuit menggunakan air classifier.

Dua metode mempunyai aplikasi partikular batubara yang dikenal sebagai ball

milll dan metode hardgove. Dalam metode ball-mill, energi penting diperlukan

relatif besar untuk menghancurkan batubara yang berbeda ditentukan dengan

menempatkan sampel berat batubara dalam sebuah ball milll dengan ukuran

spesifik.

(Perry dkk, 1997: 20-11)

Bila penggiling itu berputar, bola itu disauk oleh dinding penggiling dan

dibawa sampai ke dekat puncaknya, di mana kontaknya dengan itu terlepas

sehingga jatuh ke bawah untuk kemudian disauk lagi. Karena gaya sentrifugal,

bola-bola itu selalu berada dalam kontak dengan dinding bola-bola itu juga

melakukan penggilingan dengan gerakannya menggelinding dan berputar satu

sama lain, tetapi sebagian besar penggelindingan berlangsung dalam zone impak,

di mana bola-bola yang jatuh bebas itu menumbuk dasar penggiling.

(Mc Cabe dkk, 1985: 324)

Faktor yang mempengaruhi ukuran dari produk:

a. Rata-rata umpan, dengan rata-rata tinggi umpannya, lebih sedikit ukuran yang

dihasilkan mempengaruhi material dalam mill untuk waktu yang lebih pendek.

b. Properti dari umpan material

c. Berat dari bola (balls)

d. diameter dari bola (balls)

e. kecepatan rotasi dari mill

rω2c = g ............................(6. )

atau

ωc = √g/r ............................(6. )

korespondensi kritikal kecepatan rotasi, Nc dalam revolutions per satuan

waktu,

Nc = ωc

2π =

12π

√g/r ............................(6. )

r adalah radius dari mill kurang dari partikel h level dari material dalam mill.

(Coulson&Richardson , 1995: 128)

F.3.3. Metodologi

F.3.3.1 Alat dan Deskripsi alat

Alat yang digunakan adalah :

- Ball milll

- Sieve

- Shaker

- Stop watch

Deskripsi alat

Gambar 3.13.rangkaian alat percobaan Ball milll

3.3.2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah beras 250 g

3.3.3. Prosedur percobaan

1. Merangkai seperti alat 3.13

2. Mengisi ball milll dengan 250 g sampel dan bola keramik

3. Menyalakan ball milll dari kecepatan paling rendah setiap 1 menit sebanyak 1

level hingga mencapai kecepatan tertinggi.

4. Mengeluarkan sampel dari ball milll dan memisahkan dari bola keramik dan

mengayak dalam sieve shaker

5. Mencatat data yang diperoleh

6. Mengulangi 2-4 untuk bola keramik yang berbeda ukuran

Menggafikkan dalam linier atau loglinier antara fraksi massa yang tertinggal (%)

dengan ukuran ayakan.