Devy Ayu Rhamadhani - 191910801016 - Laporan Praktikum Fluida Reservoir Modul 4 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM PENGUKURAN VISKOSITAS MINYAK DENGAN OSTWALD VISCOMETER



disusun untuk memenuhi Mata Kuliah Praktikum Fluida Reservoir



Oleh: Nama



: Devy Ayu Rhamadhani



NIM



: 191910801016



Kelompok



:4



LABORATORIUM ANALISIS FLUIDA RESERVOIR PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER 2021



BAB 1. PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Karakteristik-karakteristik tertentu dari suatu fluida tidak bergantung kepada gerakan fluida. Tetapi bergantung pada sifat alamiah fluida itu sendiri. Salah satu sifat yang menjadi karakteristik fluida adalah sifat kekentalan (viscous) dimana setiap fluida memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi (Samdara, 2008). Alat ukur yang digunakan untuk menentukan kekentalan (viskositas) suatu zat cair adalah viskometer. Alat ukur kekentalan ini dapat mengukur tingkat kekentalan suatu zat cair dengan akurat dan spesifik sesuai dengan standar yang telah ditentukan. Viskometer Ostwald alternatif dapat digunakan untuk menentukan nilai viskositas zat cair yang belum diketahui nilainya. Penentuan nilai ini dilakukan dengan membandingkan nilai viskositas cairan pembanding yang sudah diketahui nilainya dengan cairan lain yang belum diketahui nilai viskositasnya (Sutiah, et al., 2008).



1.2 Rumusan Masalah Terdapat beberapa rumusan masalah pada praktikum kali ini: a. Bagaimana cara menentukan konstanta (C) adalat Ostwald Viscometer? b. Bagaimana cara menentukan viskositas fluida (minyak) mengalir melalui pipa kapiler? c. Bagaimana hubungan antara viskositas dan temperatur?



1.3 Tujuan Berikut tujuan dari praktikum fluida reservoir kali ini:



a. Mengetahui cara menentukan konstanta (C) alat Ostwald Viscometer. b. Mengetahui cara menentukan viskositas fluida (minyak) mengalir melalui pipa kapiler. c. Memahami hubungan antara viskositas dan tenperatur.



BAB 2. DASAR TEORI



Viskositas merupakan ukuran kekentalan suatu fluida (resistansi internal) yang menyatakan besar gesekan di fluida. Semakin besar nilai viskositas suatu fluida maka semakin sulit untuk mengalir, dan semakin sulit suatu benda bergerak di fluida tersebut. Viskositas merupakan parameter penting yang memerlukan perhatian besar tentang aliran fluida. Viskositas fluida cairan akan berkurang dengan naiknya suhu. Sedangkan viskositas gas akan bertambah besar dengan naiknya suhu namun apabila sudah melewati suatu tekanan tertentu, naiknya suhu akan mengakibatkan viskositas gas menjadi berkurang. Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas yaitu: a. Tekanan Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. b. Temperatur Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul- molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur. c. Kehadiran zat lain Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya semakin cepat. d. Ukuran dan berat molekul Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi seta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.



e. Berat molekul Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak. f. Kekuatan antar molekul Viskositas air naik denghan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama (Bird, 1987). Berdasarkan hukum Newton tentang sifat alir cairan, maka tipe aliran dibedakan menjadi 2, yaitu: a. Newtonian Cairannya mengalir mengikuti aturan-aturan viskositas. b. Non-Newtonian Aturannya tidak mengikuti aturan viskositas. Cairan biasanya memiliki ukuran molekul yang paling besar atau mempunyai struktur tambahan, misalnya koloid. Untuk mengalirkan cairan bukan cairan Newton sehingga diperlukan tambahan gaya atau jika perlu memecah strukturnya (Wiroatmojo, 1988). Selanjutnya, terdapat beberapa jenis viskositas pada fluida, yaitu: a. Viskositas dinamik Viskositas dinamik adalah viskositas absolut dari suatu fluida dan dapat dikatakan viskositas saja, menunjukkan jumlah usaha yang diperlukan untuk merubah kecepatan aliran suatu fluida tiap satuan kecepatan tiap luas penampangnya. Viskositas dinamik disebut juga koefisien viskositas. Viskositas dinamik dapat dirumuskan dengan: 𝐹.𝑙



𝜇 = 𝐴.𝑣 𝜇 = viskositas dinamik (Ns/m2) F = gaya yang bekerja (N) l = jarak (m) A = luas penampang fluida (m2) V = kecepatan aliran fluida (m/s)



(2.1)



b. Viskositas kinematik Viskositas kinematik yaitu perbandingan viskositas dinamik terhadap massa jenis atau kerapatan dari fluida tersebut. Viskositas ini dinyatakan dalam satuan stoke (St) pada cgs dan m²/s pada SI. Viskositas kinematik dapat dirumuskan sebagai berikut: 𝑣=



𝜇 𝜌



(2.2)



V = viskositas kinematik (m2/s) 𝜌 = viskositas dinamik (Ns/m2) 𝜇 = massa jenis fluida (kg/m3) Pada Viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Didalam percobaan diukur waktu aliran untuk volume V (antara tanda a dan b) melalui pipa kapiler yang vertikal. Jumlah tekanan (P) dalam hukum Poiseuille adalah perbedaan tekanan antara permukaan cairan, dan berbanding lurus dengan r (Moechtar, 1990).



BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN



3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat  Ostwald Viscometer  Stopwatch  Picnometer  Termometer  Constant Temperature Bath  Gelas ukur  Nerasa analitis  Rubber penjepit 3.1.2 Bahan  Aquades  Sampel crude oil  Bola raket



3.2 Prosedur Kerja 3.2.1 Menentukan Konstanta Alat



3.2.2 Menentukan Densitas Cairan



3.2.3 Menentukan Viskositas Cairan



BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1 Hasil Tabel 4.1 Hasil Pengaruh Temperatur terhadap Densitas Temperatur (°C)



Densitas (g/cm3)



50



0,884



60



0,886



Tabel 4.2 Hasil Pengaruh Temperatur terhadap Viskositas Kinematik Temperatur (°C)



Viskositas Kinematik (cSt)



50



4,095



60



3,278



Tabel 4.3 Hasil Pengaruh Temperatur terhadap Viskositas Dinamik Temperatur (°C)



Viskositas Dinamik (Cp)



50



3,619



60



2,904



4.2 Pembahasan Pada praktikum kali ini membahas tentang Pengukuran Viskositas dengan Ostwald Viscometer. Praktikum ini terdapat 3 percobaan. Percobaan pertama yaitu menentukan konstanta alat. Percobaan yang kedua yaitu menghitung densitas minyak. Percobaan yang terakhir yaitu menghitung nilai viskositas kinematic dan viskositas dinamik. Percobaan pertama yaitu menentukan konstanta alat Ostwald Viscometer. Menentukan konstanta alat dilakukan dengan cara menghitung waktu alir pada aquades dengan temperature sebesar 60°C. Waktu alir yang didapatkan yaitu 9 detik. Kemudiandilakukan perhitungan konstanta alat dan didapatkan hasil sebesar 0,05277 cSt/s. Hal ini tidak sesuai dengan literatur



karena dari literatur dinyatakan bahwa nilai konstanta Ostwald Viscometer dengan jenis Cannon-Fenske sebesar 0,1081 cSt/s. Hal ini dapat terjadi karena kurang telitinya praktikan pada saat menentukan waktu alir, atau bisa juga diakibatkan oleh kurang bersihnya alat sehingga aquades yang digunakan terkontaminasi oleh zat lain. Kemudian dilakukan perhitungan kalibrasi dengan mengasumsikan nilai densitas air sebesar 1 g/mL dan didapatkan hasil sebesar 26,6 ml. Percobaan yang kedua yaitu menghitung densitas minyak. Percobaan ini menggunakan 2 variasi temperatur. Temperatur yang digunakan yaitu 50°C dan 60°C. Untuk temperatur 50°C, didapatkan nilai densitas sebesar 0,884 g/cm3, sedangkan untuk temperatur 60°C, didapatkan nilai densitas sebesar 0,886 g/cm3. Dari pernyataan diatas dapat disimpulkan bahwa hubungan antara temperatur dengan densitas adalah berbanding lurus. Hal ini tidak sesuai dengan literatur. Literatur menyatakan bahwa hubungan antara temperatur dengan densitas adalah berbanding terbalik. Artinya, semakin kecil temperatur, maka semakin besar nilai densitas. Hal ini dapat terjadi karena kesalahan praktikan dalam pengukuran massa. Grafik di bawah merupakan grafik hubungan antara temperatur dengan densitas berdasarkan perhitungan.



Densitas vs Temperatur 0.8865



Densitas (g/cm3)



0.886 0.8855 0.885



0.8845 0.884 0.8835 48



50



52



54 56 Temperatur (°C)



58



60



62



Percobaan yang ketiga yaitu menghitung nilai viskositas kinematik dan viskositas dinamik dengan cara mengukur waktu alir yang dibutuhkan oleh sampel



minyak untuk mengalir. Percobaan ini menggunakan 1 sample minyak dengan variasi suhu yang berbeda. Variasi suhu yang digunakan pada percobaan ini yaitu sebesar 50°C dan 60°C. Waktu alir untuk suhu 50°C adalah 77,6 sekon, kemudian dilakukan perhitungan nilai viskositas kinematik dan viskositas dinamik sehingga didapatkan nilai masing-masing 4,095 cSt dan 3,619 cP. Waktu alir untuk suhu 60°C adalah 62,71 sekon, kemudian dilakukan perhitungan nilai viskositas kinematic dan viskositas dinamik sehingga didapatkan nilai masing-masing 3,278 cSt dan 2,904 cP. Suhu yang semakin tinggi akan mengakibatkan nilai viskositas semakin kecil. Semakin tinggi suhu pemanasan, maka waktu alir yang dibutuhkan akan semakin cepat. Apabila waktu alir yang dibutuhkan semakin cepat, maka nilai viskositas kinematik dan viskositas dinamik juga semakin kecil. Hal ini dikarenakan pada saat pemanasan, komponen ringan dalam crude oil akan berubah menjadi gas dan akan terlarut dalam crude oil. Gas dalam minyak ini membuat minyak lebih mudah mengalir karena gaya gesek dari gas ini kecil dan berefek viskositasnya akan mengecil. Hal ini bisa terjadi saat tekanan sistem berada di atas bubble point, dimana gas yang muncul tidak akan terlepas dari minyak melainkan terlarut dalam minyak. Dari hasil percobaan ketiga dapat disimpulkan bahwa suhu memiliki hubungan yang berbanding terbalik dengan viskositas. Pernyataan ini sudah sesuai dengan literatur.



Viskositas Dinamik vs Temperature 4



3.619



viskositas dinamik (cp)



3.5



2.904



3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 48



50



52



54 56 Temperatur (°C)



58



60



62



V (cst)



Grafik Viskositas Kinematik vs Temperatur 4.095



4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0



3.278



48



50



52



54 56 Temperatur (°C)



58



60



62



BAB 5. PENUTUP



5.1 Kesimpulan Dari praktikum ini didapatkan beberapa kesimpulan yaitu: a. Konstanta alat Ostwald Viscometer adalah 0,05277 cSt/s. b. Waktu alir untuk suhu 50°C adalah 77,6 sekon, kemudian didapatkan nilai viskositas kinematik dan viskositas dinamik masing-masing sebesar 4,095 cSt dan 3,619 cP. Waktu alir untuk suhu 60°C adalah 62,71 sekon, kemudian didapatkan nilai viskositas kinematik dan viskositas dinamik masing-masing sebesar 3,278 cSt dan 2,904 cP. c. Hubungan antara viskositas dengan temperatur adalah berbanding terbalik. Semakin tinggi temperatur, maka nilai viskositas akan semakin kecil. Begitu juga sebaliknya, semakin rendah temperatur, maka nilai viskositas akan semakin besar.



5.2 Saran Saran untuk praktikum kali ini adalah agar praktikan lebih teliti dalam pengamatan volume. Praktikan dapat lebih memahami materi dan cara kerja alat agar data yang didapatkan dapat lebih mendekati literatur yang ada.



DAFTAR PUSTAKA



Modul Praktikum Fluida Reservoir TKA 1302. 2021. McCain, William D. Jr. 1990. The Propertes of Petroleum Fluids, 2nd Editon. Oklahoma: Pen Well Publishing Co. Siagian, Utjok WR. 2002. Diktat Fluida Reservoir. Bandung: ITB. Paul L. Bansbach and Don U. Bessler. 1975. “Cold Treating of Oil Field Emulsions”. Southwestern Petroleum Short Corse Association Lubbock. TEXAS, 1975.



LEMBAR PERHITUNGAN



a. Menentukan Konstanta (C) Alat Waktu alir air (t) pada temperature 60° = 9 detik Dari data tabel, diperoleh nilai viskositas kinematic (v) pada temperature 60°C sebesar 0,475 × 10-6 cSt. Untuk menentukan konstanta alat, maka rumus yang digunakan:



b. Menghitung Densitas Kalibrasi Piccno (air 60℃) Berat picno kosong = 19,7 gram Berat picno + air



= 46,3 gram



Picno Minyak pada Suhu 50℃



c. Menentukan Viskositas Pada Suhu 50℃



Pada Suhu 60℃