Tugas Instrumen 4

VISKOMETER

Viskometer adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viscometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat maka viskositas cairan itu rendah (misalnya cair) dan bila cairan itu mengalir lambat maka dikatakan viskositasnya tinggi (misalnya madu). Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Menurut hukum Poiseville, jumlah cairan yang mengalir melalui pipa persatuan waktu dirumuskan dengan persamaan.

Pada hukum aliran viskositas, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai : Geseran dalam ( viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Aliran viskositas dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut. Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidah ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida (Dugdale, 1986)

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :

1.      Viskometer kapiler / Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut (Moechtar,1990).

2.       Viskometer Hoppler

 

Hoeppler viscometer with “sliding” sphere: (1) sphere, (2) tube with fluid, (3), (4), and (5) ring markings on tube, (6) thermo-static liquid bath, (7) thermometer, (8) pipe connection to join the instrument to the thermostat, (9) level.

 Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkanz bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel (Moechtar,1990).

3.      Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Moechtar,1990).

4.      Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Moechtar,1990).

Nilai viskositas dinyatakan dalam viskositas spesifik, kinematik dan intrinsik. Viskositas spesifik ditentukan dengan membandingkan secara langsung kecepatan aliran suatu larutan dengan pelarutnya. Viskositas kinematik diperoleh dengan memperhitungkan densitas larutan. Baik viskositas spesifik maupun kinematik dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Pengukuran viskositas dilakukan dengan menggunakan viskometer Ubbelohde yang termasuk jenis viskometer kapiler. Untuk penentuan viskometer larutan polimer, viskometer kapiler yang paling tepat adalah viskometer Ubbelohde. (Rochima, 2007).

Prosedur Kalibrasi Viscometer

Akurasi dari Viscometer Brookfield diverifikasi dengan menggunakan cairan standard yang disediakan oleh Brookfield Engineering Labs. Cairan Standard ini merupakan cairan Newtonian sehingga memiliki nilai viskosiats yang sama.

ViscoStandard

dengan pemakaian sembarang spindle, RPM maupun shear rate. Cairan standard yang tersedia telah dikalibrasi pada suhu 25 ^oC.

Persyaratan Umum :

Ukuran wadah : Untuk Viscosity Standard < 30.000 cP, gunakanlah Beaker Low Form 600 ml. Untuk Viscosity Standard > 30.000 cP gunakan wadah cairan sbb. : Dia. Dalam : 8.25 cm, Tinggi : 12.1 cm. Catatan : Wadah boleh lebih besar tetapi tidak boleh lebih kecil.

Suhu : Seperti tercantum pada label standard ± 0.1 ^oC.

Kondisi : Viscometer dengan Model : “LV” atau “RV” harus menggunakan Guarg Leg.

Brookfield merekomendasikan untuk mengganti cairan Standard setelah 1 (satu) tahun sejak pemakaian.

Prosedur kalibrasi untuk Spindle LV(#1-4), RV, HA, HB (#1-7).

1.      Letakkan cairan standard (dalam wadah yang sesuai) ke dalam Water Bath.

2.      Atur Viscometer pada posisi pengukuran (gunakan Guard Leg untuk Model LV dan RV).

3.      Pasangkan spindle pada Viscometer. Hindari terjebaknya gelembung udara dibawah spindle.

4.      Cairan standard bersama spindle harus dicelupkan ke dalam water bath selama minium 1 (satu) jam. Cairan diaduk sebelum pengukuran.

5.      Setelah 1 jam, periksa suhu cairan standard dengan themometer yang akurat.

6.      Jika suhu cairan telah mencapai suhu pengujian (± 0.1 ^oC) lakukan pengukuan viskositas dan catat hasil pembacaan viscometer. Catatan : spindle harus berputar sedikitnya 5 (lima) kali putaran sebelum dilakkan pembacaan.

7.      Pembacaan nilai viskositas harus sama dengan nilai cP yang tertera pada cairan standard dengan toleransi kombinasi akurasi Viscometer dan Cairan Standard. (Lihat : Interpretasi Hasil Test Kalibrasi)

Prosedur Kalibrasi untuk Small Sample Adapter

Jika Small Sample Adapter digunakan, water jacket dihubungkan dengan water bath dan akir dikonsisikan pada suhu yang sesuai.

1.      Letakkan sejumlah sample sesuai petunjuk ke dalam sample chamber. Jumlah sample berbeda-beda untuk spnle yang berbeda. (Sesuaikan dengan Instruction Manual dari Small Sample Adapter).

2.      Letakkan sample chamber ke dalam water jacket.

3.      Pasangkan spindle

4.      Biarkan selama 30 menit agar cairan standard mencapai suhu test.

5.      Lakukan pengukuran dan catat hasilnya. Spindle harus berputar minimum 5 kali sebelum dilakukan pembacaan.

Prosedur Kalibrasi untuk Thermosel System

Ada 2 step yang direkomendasikan untuk mengkalibrasi Thermosel.

A. Kalibrasi Viscometer tersendiri dengan Spindle Standard (Lihat : Prosedur kalibrasi untuk Spindle LV(#1-4), RV, HA, HB (#1-7)).

B. Kalibrasi Viscometer dengan Thermosel sesuai dengan prosedur berikut ini :

a. Letakkan sejumlah cairan HT (High Temperature) viscosity standard ke dalam HT-2 sample chamber. Jumlah sample berbeda-beda untuk tiap spindle. (Lihat : Instruksi Manual Thermosel ).

b. Letakkan sample chamber ke dalam Thermo Container.

1.      Pasangkan spindle

2.      Biarkan selama 30 menit agar suhu setting tercapai

3.      Lihat dan catat hasil pengukuran. Catatan : Spindle harus berputar setidaknya 5 putaran sebelum dilakukan pembacaan.

Prosedur Kalibrasi untuk UL atau DIN UL Adapter

1.      Letakkan sejumlah cairan viscosity standard ke dalam UL Tube. Lihat : Instruction Manual UL Adapter.

2.      Pasangkan spindle pada viscometer

3.      Pasangkan Tube / Wadah Sample

4.      Celupkan Tube ke dalam Water Bath. Jika menggunakan ULA-40Y water jacket, hubungkan saluran inlet / outlet ke external circulating pump.

5.      Biarkan selama 30 menit agar tercapai suhu setting

6.      Lakukan pengukuran viscosity dan catat hasilnya. Spindle harus berputar minimal 5 puataran sebelum dilakukan pembacaan hasilnya.

Prosedur Kalibrasi untuk Helipath Stand dan Spindle T-Bar

Kalibrasi Helipath Stand dan Spindle T-Bar dapat dilakuan dengan menggunakan Spinlde standard yang ada (Lihat : Prosedur kalibrasi untuk Spindle LV(#1-4), RV, HA, HB (#1-7)). Spindle T-Bar tidak boleh digunakan untuk verifikasi kalibrasi.

Prosedur Kalibrasi untuk Spiral Adapter

1.      Letakkan viscosity standard yang ada di Beaker ke dalam water bath.

2.      Pasangkan spindle pada viscometer. Pasangkan chamber (SA-1Y)

3.      Atur viscometer pada posisi pengukuran. Operasikan viscometer pada 50 atau 60 RPM sampai chamber benar-benar meluap.

4.      Cairan viscosity standard bersama dengan spindle harus dibenamkan ke dalam water bath selama minimum 1 jam dan diaduk secara teratur sebelum dilakukan pengukuran.

5.      Setelah 1 jam, cek suhu cairan dengan menggunakan thermometer yang akurat

6.      Jika cairan sudah mencapai suhu setting ± 0.1 ^oC, ukur kekentalan cairan. Catatan : Spindle harus berputar minimal 5 kali putaran sebelum pengukuran dilakukan.

7.      Hasil pengukuran harus sama dengan nilai standard dengan toleransi gabungan akurasi dari viscometer dan cairan standard. ( Lihat : Interpretasi Hasil Test Kalibrasi).

Prosedur Kalibrasi untuk Cone/Plate Viscometer

1.      Atur jarak antara cone spindle dengan plate sesuai dengan Instruction Manual

2.      Pilih viscsity standard yang akan memberikan nilai pembacaan antara 10% hingga 100% dari Full Scale Range (FSR). Sebaiknya pilih standard dengan nilai mendekati 100% FSR.

3.      Masukkan sample ke dalam cup dan biarkan selama 15 menit untuk mencapai suhu setting.

4.      Lakukan pengukuran dan catat hasilnya baik % Torque dan cP. Catatan :

1.      Spindle harus berputar minimum 5 putaran sebelum pengukuran diambil.

2.      Penggunaan standard pada rentang 5 cP s.d 5.000 cP dianjurkan untuk instrument cone/plate. Jangan gunakan viscsity standard diatas 5.000 cP.

Interpretasi Hasil Test Kalibrasi

Pada saat melakukan verifikasi kalibrasi Viscometer Model Spindle Brookfield, faktor kesalahan (toleransi) dari alat dan cairan standard harus digabungkan untuk menghitung total toleransi yang diijinkan. Toleransi dari viscometer Brookfield adalah 1% dari Full Scale Range (FSR). FSR adalah nilai maksium yang mampu diukur oleh alat dengan kombinasi setting Spindle dan Kecepatan putar spindle yang kita tetapkan. Sedangkan toleransi dari cairan standard adalah 1% dari nilai viscosity cairan yang bersangkutan.

Contoh perhitungan :

1.      FSR alat ukur 50.000 cP

2.      Cairan Standard 12.000 dengan nilai actual 12.257 pada suhu 25 ^oC.

3.      Toleransi alat adalah : 1% x 50.000 = 500 cP

4.      Toleransi cairan standard : 1% x 12.257 = 122.57 cP

5.      Total Toleransi : ± ( 500 + 122.57) = ± 622.57 cP

6.      Sehingga pembacaan yang diijinkan dengan FSR dan standard di atas adalah :

Toleransi yang dapat diterima = ( 12.257 ± 622.57 ) cP.

Sejauh pembacaan alat masih dalam rentang nilai tersebut, maka viscometer masih berfungsi dengan baik.