PENENTUAN VISKOSITAS

PENENTUAN VISCOSITAS

( DETERMINATION OF VISCOSITY )

1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan konstanta alat viscometer ostwald.
2. Menentukan viscositas fluida yang mengalir pada pipa kapiler

2. TEORI DASAR

Viscositas fluida newtonian yang mengalir melalui pipa diukur berdasarkan persamaan pouseulle :

μ = π . r2 .t . ∆P8.V .L

Dimana :   

μ    = Viskositas (poise)

r    = Jari – jari pipa kapiler (cm)

t     = Waktu pengaliran (detik)

ΔP     = Tekanan (dyne / cm)

V    = Volume cairan (cc)

L    = Panjang pipa kapiler (cm)

Ada bermacam – macam viskometer tipe pipet yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas kinematis, baik untuk produk minyak yang tembus pandang (transparan) maupuntidak. Adapun rumus yang digunakan untuk menghitung viskositas kinematis adalah :

μkin = C . t

Dimana :   

μkin    = Viskositas kinematik (poise)

C    = Konstanta alat oswald (centi stroke /  detik)

t    = Waktu pengaliran (detik)

Untuk menjamin agar aliran cairan dalam pipa kapiler viskometer laminer, harus digunakan viskometer yang mempunyai ukuran pipa kapiler sedemikian sehingga waktu alir lebih dari 200 detik. Pada dasarnya pengukuran viskometer kinematis produk minyak bumi adalah mengukur waktu alir produk minyak bumi yang mempunyai volume tertentu melalui pipa kapiler viskometer pada suhu tertentu. Sselain viskositas kinematik ada lagi yang dikenal dengan viskositas dinamis. Untuk menghitung viskositas dinamis digunakan rumus di bawah ini :

μdin = d . μkin

Dimana :   

d    = Spesific gravity

Disamping viskometer tipe pipet diatas, viskositas minyak bumi dan produknya pernah ditentukan dengan menggunakan viskosimeter saybolt, namun uji ini sekarang sudah tidak digunakan. Kekentalan saybolt adalah waktu alir dalam detik, yang diperlukan untuk mengalir contoh sebanyak 60 cc dari suatu tabung viskosimeter pada suhu tetap melalui lubang (orifice) yang telah dikalibrasi yang terdapat pada dasar tabung viskosimeter.

Tetapi penentuan viskositas absolute secara langsung adalah hal yang sulit, karena beberapa faktor yang sulit dipenuhi.

Prinsip pengukuran viskositas adalah mengukur waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dalam jumlah tertentu melewati pipa kapiler dengan panjang tertentu yang disebabkan dorongan gravitasi. Dengan menggunakan alat yang sama ditentukan waktu yang diperlukan fluida – fluida lainnya untuk mengalir melewati pipa kapilernya.



3. ALAT DAN BAHAN

• Gelas Kimia 100 ml
• Picnometer 25 ml
• Redwood Viskosimeter
• Viskosimeter Oswald
• Stopwatch
• Bola Karet
• Pemanas Listrik
• Corong

Bahan :

• Crude Oil 250 ml
• Gliserin 25 %
• Gliserin 50 %
• Gliserin 75 %
• Minyak Rem

• Bensin

4. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Menentukan Viskositas dengan Viscosimeter Ostwald

1. Menentukan Viskositas Cairan

1. Sebagai larutan standart dipakai air.
2. Siapkan Viskosimeter Ostwald yang bersih dan kering. Masukkan 10 cc air yang telah diukur suhunya ke dalam Viskosimeter. Tunggu sampai temperatur air dan alat benar-benar sama.
3. Hisap cairan dalam Viskosimeter dengan bola karet sampai cairan berada kira-kira 1 mm diatas batas semula.
4. Ukur waktu pengaliran air untuk melewati batas-batas yang tertera pada batas Ostwald. Jika waktu pengaliran lebih kecil dari 200 detik, pilih viskosimeter yang lebih kecil dan ulangi prosedurnya.

Catatan    : Densitas larutan diukur pada temperature yang sama

dengan yang digunakan untuk mengukur waktu

pengaliran.

B.    Menentukan  Densitas Gliserin

1. Buat 40 ml larutan = 25%, 50% dan 75% gliserin dalam air.
2. Timabng picnometer kosong.
3. Isi picnometer dengan larutan dan timbang.
4. Selisih berat picnometer yang berisi larutan dan picnometer kosong adalah berat larutan.
5. Karena volume picnometer diketahui, maka densitas larutan dapat dicari.
6. Densitas masing-masing larutan kemudian dapat diketahui.

2. Menentukan Viscositas dengan Redwood Viscosimeter

1. Panaskan crude oil 250 ml selama 1 jam dengan temperature 110 ᵒF lalu dinginkan hingga temperature 90 ᵒF.
2. Bersihkan Oil Cup dengan bensin, heater lalu dinginkan. Kemudian masukkan sample kedalam Oil Cup sampai batas.
3. Sample dipanaskan beberapa derajat  di atas suhu percobaan, begitu pula water bath.
4. Tempatkan flash dibawah orifice.
5. Bila temperature sample telah konstan pada suhu percobaan, catat waktu pengaliran 50 cc sample dengan cara membuka valve dan menjalankan stopwatch.
6. Matikan stopwatch jika sample mencapai 50 cc.
7. Ulangi percobaan diatas pada temperature 100, 110, 130, 150, 180 dan 210 ᵒF.

5. HASIL PENGAMATAN

• Menggunakan neraca digital

Tabel 4.1 Massa alat dan bahan

No	Alat dan bahan	Massa (gram)
1.	Picnometer 25 ml	14,55
2.	Picnometer 25 ml + air	39,86
3.	Picnometer 25 ml + gliserin 25%	41,64
4.	Picnometer 25 ml + gliserin 50%	43,34
5.	Picnometer 25 ml + gliserin 75%	44,85

• Menggunakan viskosimeter ostwald

Tabel 4.2 Laju alir fluida

No.	Bahan	Laju alir (detik)
1.	Air	13,43
2.	Gliserin 25%	23,81
3.	Gliserin 50%	100,10
4.	Gliserin 75%	355,40

• Menggunakan redwood viskosimeter

Tabel 4.3 laju alir crude oil

No.	Crude Oil 25ml
1.	Laju alir (detik)	Pada suhu 70o C	40,6 detik
2.		Pada suhu 60o C	47,20 detik

6. PERHITUNGAN

• Penentuan Viskositas cairan

Diket    : Waktu alir air            = 13,43 detik

 Waktu alir  gliserin 25%        = 23,81 detik

 Waktu alir gliserin 50%        = 100,10 detik

 Waktu alir gliserin 75%        = 355,40 detik

 Massa picnometer kosong        =14,55 gr

 Konstanta alat Ostwald  (C)        = 0,4994 centi stroke/d

Dit    : ρ ? µ kin ? µ din ?

Jwb    :

1. Air,waktu alir 13,55  detik dan massa 25,31 gr

ρ         = mv

= 25,31gram25 ml

= 1,0124 gr/ml

µ kin    = C . t

= 0.4994 centi stroke/d  X 13,43 detik

= 6,7069  centi stroke

µ din    = d . µ kin

= 1,0124 X 6,7069 centi stroke

= 6,79 centi stroke

• Gliserin 25%, waktu alir 23,81 detik dan massa 27,09 gr

ρ         = mv

=  27,09 gram25 ml

= 1,0836 gr/ml

µ kin    = C . t

= 0.4994 centi stroke/d  x 23,81 detik

            = 11,8907 centi stroke

µ din    = d . µ kin

= ρgliserin 25% ρwater x 𝛍kin

= 1,08361.0124 x 𝛍kin

= 1,0703 x 11,8907

= 12,7266 centri stroke

• Gliserin 50%, waktu alir 100,10 detik dan massa 28,79 gram

ρ          = mv

=  28,79  gram25 ml

= 1,1516 gr/ml

µ kin    = C . t

= 0,4994 centi stroke/d  x 100,10 detik

= 49,9899 centi stroke

µ din    = d . µ kin

= ρgliserin 50% ρwater  x  𝛍kin

= 1,1516gr/ml1.0124 gr/ml x 49,9899 centi stroke

= 1,1375 x 49,9899 centi stroke

= 56,8635 centi stroke

• Gliserin 75%, waktu alir 191,97 detik dan massa 30,1 gram

ρ        = mv

= 30,3 gram25 ml

= 1.212 gr/ml

µ kin    = C . t

= 0.4994 centi stroke/d  x 355,40 detik

= 177,4867 centi stroke

µ din    = d . µ kin

= ρgliserin 75% ρwater  x  𝛍kin

=1,212 gr/ml1.0124 gr/ml x 177,4867 centi stroke

= 1,1971 x 177,4867 centi stroke

= 212,4693 centi stoke

7. PEMBAHASAN

Penentuan viscositas dengan menggunakan viscosimeter Ostwald adalah dengan memasukkan fluida-fluida pada viscosimeter Ostwald secara bergantian dengan takaran masing-masing fluidanya adalah 20 ml, lalu tekan fluida itu dengan menggunakan bola karet hingga fluida naik pada batasan tertentu, lepaskan bola karet tersebut dari mulut tabung, dan biarkan fluida mengalir pada batasan tertentu, lalu hidupkan stopwatch, dan hentikan ketika fluida mencapai batasannya, kemudian lakukan secara bergantian terhadap fluida-fluida kainnya.

   Mencari densitas suatu fluida, dapat digunakan suatu alat seperti picnometer dan neraca digital. Massa masing-masing fluida dapat dicari dengan mengurangi massa fuida + picnometer dengan massa picnometer kosong. Setelah didapatkan massanya, dan telah diketahui volume dari picnometer tersebut,yaitu 25 ml, maka densitas dari masing-masing fluida tersebut dapat diketahui.

   Percobaan ke-3 yang dilakukan, yaitu menentukan viscositas dengan redwood viscosimeter,yaitu unutk mengukur laju alir fluida seperti crude oil.

   Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida untuk mengalir. Semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar pergerakan dari fluida tersebut. Seluruh fluida (kecuali super fluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karna itu disebut kental, tetapi fluida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan disebut fluida ideal.

   Viskositas mempunyai hubungan dengan sifat-sifat fluida lainnya ,seperti densitas, kelarutan gas dalam minyak dan lain sebagainya.

   Yaitu semakin besar densitas suatu fluida maka viskositasnya juga semakin besar dan begitu juga sebaliknya apabila densitas suatu fluida itu kecil maka viskositasnya juga semakin kecil.

   Selanjutnya komposisi dari crude oil tersebut juga mempengaruhi viskositasnya. Jika banyak komponen berat yang terkandung dalam minyak tersebut,maka viskositasnya akan besar dan apabila banyak komponen ringannya,maka viskositasnya akan kecil. Viskositas merupakan hal yang sangat penting dalam sifat-sifat crude oil. Viskositas mempunyai satuan centistroke atau centipoise.

8. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan yang telah kami lakukan, kami dapat mengambil beberapa kesimpulan bahwa viskositas dari berbagai macam fluida itu berbeda,banyak  faktor yang mempengaruhi harga viskositas dari fluida tersebut. Diantaranya suhu,densitas,komposisinya dan lain-lain.

1. Semakin tinggi harga suatu viscositas, maka semakin tinggi pula harga densitasnya
2. Semakin tinggi temperature suatu fluida, maka viscositasnya menurun.
3. Prinsip pengukuran viscositas adalah mengukur waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dalam jumlah tertentu melewati pipa kapiler dengan panjang tertentu yang disebabkan dorongan gravitasi.
4. Semakin tinggi viskositas suatu fluioda maka akan semakin lama waktu untuk mengalir.

    Di dalam dunia perminyakan viskositas adalah hal yang sangat penting untuk mengetahui sifat-sifat crude oilnya. Sebagai contoh viskositas kinematis produk minyak adalah mengukur waktu alir produk minyak bumi yang mempunyai volume tertentu melalui pipa kapiler viskosimeter pada suhu tertentu.

9. TUGAS

1. Jelaskan perbedaan pengukuran dengan viskometer ostwald dengan viskosimeter redwood!
2. Jelaskan pengaruh komposisi crude oil dengan sifat fisik fluida terhadap besarnya viskositas!
3. Hitunglah viskositas fluida yang mengalir pada pipa kapiler dengan diameter 2,34 inch ,panjang 6 ft ,volume fluida 0,04 bbl,dan 14 psi pada pangkal pipa 9,4 psi pada ujung pia, di asumsikan aliran fluida laminar!
4. Jelaskan perbedaan antara viskositas kinematik dengan viskositas dinamik!
5. Berapakah nilai panas laten air?

Jawab :

1. Viskometer ostwald : Alat unutuk mengukur viskositas fluida yang transparan dan umunya digunakan unutk fluida yang memilki viskositas kecil.

Sedangkan redwood viskosimeter : alat untuk mengukur viskositas fluida yang tidak transparan dan sangat dipengaruhi oleh suhu.

2. Semakin banyak komponen berat pada komposisi crude oil maka viskositas minyak akan semakin besar. Namun apabila komposisi crude oil banyak mengandung komponen berat maka viskositasnya akan semakin kecil.
3. Diketahui :     d=2,34 inch        P. Awal = 14 psi

            L=5 ft            P. Ujung=9,4 psi

            V=0,04 bbl

Ditanya : µ =....?

Jawab :     d=2,34 inch         r = ½ d

         =5,94 cm           =2,97 cm

        L=6 ft            Volume= 0,04 bbl

         =182,87 cm             = 6,36 liter

                         = 6,36 x 103 cc

       

        ∆P=14 psi-9,4 psi

                       =4,6 psi=4,6 x 68947,5428 dyne/cm2

                        =317158,83488 dyne/cm 2

μ=πr2t∆P8VL    =3,14 x 2,97m2x 40,6sx 317158,83488dyne/cm 28x 6360 cc 182,87 cm

=1124,52 cm 2s x317158,83 dyne/cm 250881462,96 cc cm

=7,009 cP

4. Viskositas kinematik = viskositas yang terjadi akibat adanya laju alir pada ostwald berdasarkan konstantanya.

Viskositas dinamik = viskositas yang terjadi akibat hubungan SG dan viskositas kinematik. Dipengaruhi SG.

5. Panas laten air 3600 J/kgoC