Laporan Praktikum Dinamika Pengosongan Tangki

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA I

Materi :

DINAMIKA PENGOSONGAN TANGKI

Disusun Oleh : KELOMPOK 39

Fadhil Apryan Ahmad (121280114) Raimundus Brilian. D (121280115) Diana Rahmawati (121280116)

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA SUBJURUSAN TEKNIK PROSES HAYATI

JURUSAN TEKNOLOGI PRODUKSI DAN INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA

2023

(2)

ii ABSTRAK

Dinamika pengosongan fluida dalam tangki merupakan studi tentang bagimana fluida keluar dari tangki melalui lubang yang terletak pada valve yang berada pada sisi bawah tangki. Dinamika proses menyatakan variasi dari kinerja proses sepanjang waktu setelah setiap gangguan diberikan ke dalam proses. Dinamika proses dapat ditentukan dengan metode pengosongan tangki menggunakan sistem pemodelan. Pada praktikum dinamika pengosongan tangki digunakan variabel input, variabel output dan gangguan. Pada setiap percobaan dalam praktikum kali ini didapatkan pada percobaan yang pertama, Gradien akan dihasilkan dari hubungan antara volume dan ketinggian menggunakan rumus regresi linear y ax, di mana V adalah volume, A adalah area persegi, dan h adalah tinggi dari air.

Selanjutnya, pada percobaan yang kedua yaitu penentuan laju alir Input, diperoleh dua data yang dapat dihubungkan yaitu waktu dan perubahan volume air dalam tangki. Pada percobaan 3 digunakan variasi 3 macam bukaan yaitu valve dengan bukaan 100%, valve bukaan 75% dan valve bukaan 50%. yang dimana memiliki luas penampang tangki sebesar 1250 cm². Ketinggian air (h) dalam satuan cm terhadap waktu (t) dalam satuan detik, menunjukkan hubungan yang berbanding terbalik ketika suatu bukaan output dibuka dengan besaran valve tertentu, maka ketinggian air akan semakin semakin menurun dengan seiring dengan berjalannya waktu. Pada Perhitungan hasil perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh nilai SSE pada bukaan valve 100% yaitu sebesar 111,177, kemudian pada bukaan valve 75% diperoleh SSE sebesar 60,4838, serta pada bukaan valve 50% diperoleh SSE sebesar 48,5758. Pada proses goal seek untuk didapatkan bukaan yang sebenarnya, didapatkan bukaan valve 100% sebesar 86%, bukaan valve 75%

sebesar 49% dan bukaan valve 50% sebesar 38%. Pada percobaan simulasi gangguan Setelah keadaan steady state diberikan gangguan valve tetap 75%. Hal ini membuat ketinggian air dalam tangki tetap, dikarenakan bukaan pada tangki tidak berubah. Ketinggian air dalam tangki tetap konstan setinggi 50 cm dalam beberapa waktu.

Kata Kunci : Fluida, Valve, Steady, Unsteady, Tangki

(3)

iii DAFTAR ISI

ABSTRAK ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Percobaan ... 2

1.3 Sasaran Praktikum... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1 Transformasi Fluida ... 3

2.2 Dinamika Proses ... 3

2.3 Aliran Fluida Pada Pengosongan Tangki ... 4

2.4 Proses Dinamis Pada Tangki ... 5

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN ... 8

3.1 Alat dan Bahan ... 8

3.2 Variabel Percobaan ... 8

3.3 Diagram Alir Percobaan... 9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 14

4.1 Kalibrasi Luas Penampang Tangki ... 14

4.2 Penentuan Laju Alir Input ... 15

4.4 SSE Laju Alir Output ... 18

4.5 Optimasi Bukaan Sebenarnya (Goal Seek) ... 18

4.6 Simulasi Gangguan ... 19

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 21

5.1 Kesimpulan ... 21

5.2 Saran... 21

DAFTAR PUSTAKA ... 22

LAMPIRAN A ... 23

DATA LITERATUR... 23

LAMPIRAN B (PERHITUNGAN LENGKAP)... 24

(4)

iv

LAMPIRAN C (DATA MENTAH PERCOBAAN) ... 40

LAMPIRAN D (DOKUMENTASI DAN MSDS) ... 46

LAMPIRAN D MSDS ... 47

LAMPIRAN E RISK ASSESSMENT ... 48

(5)

v

DAFTAR TABEL

Tabel B. 1 Data Hasil Kalibrasi Luas Penampang Tangki 1 ...24

Tabel B. 2 Data Hasil Kalibrasi Luas Penampang Tangki 2 ...24

Tabel B. 3 Data Hasil Laju Alir Input Bukaan 100%...26

Tabel B. 4 Data Hasil Laju Alit Input Bukaan 75% ...26

Tabel B. 5 Data Hasil Laju Alir Input Bukaan 50%...26

Tabel B. 6 Data Hasil Laju Alir Output Bukaan 100% ...28

Tabel B. 9 Penentuan Sum Square of Errors (SSE) pada Bukaan 100% ...30

Tabel B. 12 Optimasi Goal Seek dengan Bukaan 100% ...33

Tabel B. 15 Simulasi Gangguan ...37

Tabel C. 1 Data Mentah Percobaan Kalibrasi Penampang Tangki 1 ...54

Tabel C. 2 Data Mentah Percobaan Kalibrasi Penampang Tangki 2 ...54

Tabel C. 3 Data Mentah Percobaan Laju Alir Input ...55

Tabel C. 4 Data Mentah Percobaan Laju Alir Output Variasi 100% ...56

Tabel C. 7 Data Mentah Percobaan Laju Alir Input ...59

(6)

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Respon Output terhadap Perubahan Input ...3

Gambar 2. 2 Respon Output terhadap Gangguan pada Proses ...4

Gambar 3. 1 Diagram Alir Kalibrasi Tangki ...9

Gambar 3. 2 Diagram Alir Penentuan Laju Alir Input ...10

Gambar 3. 3 Diagram Alir Penentuan Laju Alir Output ...11

Gambar 3. 4 Diagram Alir Simulasi Keadaan Awal ...12

Gambar 3. 5 Diagram Alir Simulasi setelah diberi Gangguan ...13

Gambar 4. 1 Grafik Kalibrasi Tangki Atas ...14

Gambar 4. 2 Grafik Kalibrasi Luas Penampang Tangki 2 ...15

Gambar 4. 3 Grafik Hubungan antara t dan h Input ...16

Gambar 4. 5 Hubungan antara t dan H Output ...17

Gambar 4. 6 Grafik Simulasi Sebelum Gangguan ...18

Gambar 4. 7 Grafik Simulasi Sesudah Gangguan ...19

Gambar A. 1 Data Diiameter Pipa PVC ...22

Gambar D. 1 Kalibrasi Penampang Bawah ...60

Gambar D. 2 Kalibrasi Penampang Atas ...60

Gambar D. 3 Pengukuran Ketinggian...60

(7)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pabrik Kimia memiliki rangkaian unit pemrosesan berbeda yang terintegrasi secara sistematis dan terintegrasi satu sama lain. Adapun tujuan dari proses operasi pabrik adalah untuk mengolah bahan mentah menjadi produk. Dalam pengoperasiannya pabrik harus tetap mempertimbangkan aspek-aspek lain seperti teknis, kondisi ekonomi dan kondisi social. Sebagian besar industri pabrik selalu menggunakan wadah untuk menyimpan cairan atau gas. Untuk mengosongkan cairan dalam tangki ini, bisa menggunakan pompa atau gaya gravitasi karena perbedaan ketinggian.

Dalam suatu proses industri teknik kimia ada beberapa faktor penting yang mempengaruhi yaitu waktu dan suhu. Kedua faktor tersebut sangat mempengaruhi suatu pengendalian proses atau dinamika proses. Dinamika proses merupakan salah satu ilmu terapan dalam teknik kimia, yang bertujuan memberikan dasar pengetahuan sifat dinamis suatu sistem dan pengendalian sistem dengan pengenalan sepenuhnya terhadap kemungkinan adanya bahaya dari sistem.

Untuk mengetahui suatu nilai dinamika proses dalam teknik kimia digunakan prinsip reaksi kimia, proses fisika dan matematika. Dengan menggunakan persamaan tersebut, dapat diperkirakan suatu kejadian pada suatu hasil dengan mengubah suhu tekanan, ukuran alat dan sebagainya. Penentuan dinamika proses dengan menggunakan metode pengosongan tangki menggunakan sistem permodelan, sedangkan penonton dinamika proses menggunakan metode pengaturan suhu, digunakan sistem orde 1 dan berorde 2.

Agar proses tetap stabil, karakteristik dinamis dari sistem proses dan sistem penanganan harus diidentifikasi. Ketika dinamika peralatan perangkat operasi dipahami, maka akan mudah untuk mengelola, mencegah dan memantau dimana kerusakan terjadi. Ketika kinerja perangkat menurun dan perangkat tidak bekerja sesuai dengan spesifikasi operasional.

(8)

2 1.2 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan percobaan Dinamika Pengosongan Tangki ini adalah :

1. Mempelajari dinamika (perilaku) proses tidak tunak (unsteady state) melalui sistem fisik sederhana.

2. Mampu mengenali dan mendefinisikan keadaan tunak dan tidak tunak untuk sistem- sistem fisik sederhana,

3. Membangun model matematika untuk sistem-sistem fisik sederhana yang berada dalam keadaan tidak tunak

4. Menentukan parameter-parameter model matematika yang telah dibangun dari rangkaian data percobaan

1.3 Sasaran Praktikum

Sasaran dari praktikum dinamika pengosongan tangki adalah:

1. Prakttikan mampu mengenali dan mendefinisikan keadaan tunak dan tidak tunak untuk sistem sistem fisik sederhana.

2. Praktikan mampu membangun model matematika untuk sistem fisik fisik sederhana yang berada pada keadaaan tidak tunak.

3. Praktikan mampu menentukan parameter parameter model matematika yang telah di bangun dari rangkaian data percobaan.

(9)

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Transformasi Fluida

Salah satu operasi teknik kimia yang sering digunakan dalam industri adalah transportasi fluida, terutama karena banyak bahan baku di industri berupa fluida.

Sistem perpipaan digunakan untuk tempat mengalirnya suatu fluida. Adanya gesekan antara fluida dengan fluida dan fluida dengan pipa membuat energi pada fluida hilang.

Dalam aliran fluida, akan terdapat bermacam jenis pipa, variasi ukuran pipa, hingga perubahan ukuran pipa, dan lain-lain. (White,F.M., 2017)

2.2 Dinamika Proses

Dinamika proses merupakan variasi kerja proses sepanjang waktu sebagai suatu respon. Dinamika proses dapat ditentukan dengan metode pengurangan tangki dan metode pengurangan suhu, dimana kedua metode ini menggunakan sistem pemodelan. Dinamika proses menyatakan variasi dari kinerja proses sepanjang waktu setelah setiap gangguan diberikan ke dalam proses. Dinamika proses dapat ditentukan dengan metode pengosongan tangki menggunakan sistem pemodelan. (Chang, et al, 2018)

Dinamika proses mempelajari respon sistem proses dengan adanya perubahan terhadap prosesnya, misalnya :

a. Respon output dengan adanya perubahan input

Gambar 2. 1 Respon Output terhadap Perubahan Input

(10)

4

b. Respon output dengan adanya gangguan pada proses

Gambar 2. 2 Respon Output terhadap Gangguan pada Proses

Variabel paralel proses seperti laju alir, suhu, konsentrasi dan tekanan dalam pengendalian proses kimia dapat dikelompokkan menjadi :

a. Variabel Input

Variabel input adalah variabel yang menunjukkan pengaruh lingkungan terhadap proses kimia.

b. Variabel Termanipulasi

Variabel termanipulasi adalah variabel yang nilainya dapat diatur secara bebas oleh operator atau mekanisme pengendalian.

c. Variabel output

Variabel output adalah variabel yang menunjukkan pengaruh proses terhadap lingkungan

d. Variabel Terukur

Variabel terukur adalah variabel yang diketahui dengan mengukur secara langsung.

e. Variabel Tidak Terukur

Variabel tidak terukur adalah variabel yang nilainya tidak dapat diukur secara langsung.

f. Gangguan

Gangguan adalah variabel yang nilainya bukan hasil pengaturan operator atau mekanisme pengendalian

2.3 Aliran Fluida Pada Pengosongan Tangki

Persamaan diferensial banyak dipakai untuk menyelesaikan masalah pada

(11)

5

kehidupan nyata, terutama di dunia industri. Persamaan diferensial dibuat untuk merepresentasikan proses pengurasan air dari wadah dengan konsep fisika, juga untuk mengantisipasi lama waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan wadah.

Verifikasi prediksi dapat dilakukan dengan melakukan percobaan langsung dengan bahan yang dimiliki (Ximera, 2022).

Aliran fluida yang mengalir ke dalam pipa ditinjau berdasarkan kestabilan, yaitu :

1. Keadaan tunak (steady state)

Kondisi waktu sifat-sifat suatu sistem tak berubah dengan berjalannya waktu, yang dapat disebut juga konstan. (Rofi, 2014)

2. Keadaan tak tunak (unsteady state)

Untuk mempermudah penyelesaian bentuk kompleks dan non linier, diubah menjadi bentuk linier di sekitar kondisi tunak. (Rofi, 2014)

2.4 Proses Dinamis Pada Tangki

Dalam proses dinamis pada tangki digunakan beberapa persamaan seperti saat menghitung luas penampang tangki yaitu dengan menggunakan persamaan:

𝑉 = 𝐴 𝑋 ℎ……….. (2.1) Dimana :

A : Luas Penampang (cm2)

h : Ketinggian Air dalam Tangki (cm) V : Volume Tangki (ml)

Luas penampang tangki dapat ditentukan menggunakan hubungan grafik ketinggian (h) terhadap volume air (V) dan menghasilkan gradien yang menjadi luas penampang (A). Ketika menentukan laju alir input dan output persamaan yang digunakan yaitu :

ΔV = A x Δh =Q x Δt ………… (2.2)

(12)

6 Dimana :

∆𝑉 = 𝑃𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑚𝑙) 𝐴 = 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑃𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 (𝑐𝑚²)

∆ℎ = 𝑃𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐾𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖𝑎𝑛 𝐴𝑖𝑟 (𝑐𝑚) 𝑄 = 𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐴𝑙𝑖𝑟 (𝑚/𝑠 )

∆𝑡 = 𝑃𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 (𝑠)

Dinamika proses mempelajari variabel-variabel proses seperti laju alir, suhu, tekanan, dan konsentrasi dalam pengendalian proses kimia yang di dapat dikelompokkan menjadi:

1. Variabel Input

Adalah variabel yang menunjukkan pengaruh lingkungan terhadap proses kimia.

a. Variabel termanipulasi Variabel yang nilainya dapat diatur secara bebas oleh operator atau mekanisme pengendalian.

b. Variabel gangguan Variabel yang nilainya bukan dari hasil pengaturan operator atau mekanisme pengendalian.

2. Variabel Output

Variabel yang dapat diketahui dengan menunjukkan pengaruh proses terhadap lingkungan

a. Variabel terukur Jika nilai variabel yang dapat diketahui dengan pengukuran secara langsung.

b. Variabel tidak terukur Jika nilai variabel yang didapat tidak mampu diukur secara langsung.

Pada persamaan (3) dapat diperoleh nilai gradien grafik hubungan antara perubahan waktu (∆𝑡) terhadap perubahan volume (∆𝑉) sebagai nilai dari laju alir output dan input pada bukaan valve tertentu.

Ketinggian air pada saat tertentu dapat diketahui dengan menggunakan rumus empiris berikut :

Massa masuk – Massa keluar ± Massa reaksi / Generasi = Massa akumulasi

(13)

7

0 – Q ± 0 = ^𝑑𝑣

𝑑𝑡

𝑎√2𝑔ℎ = 𝑑

𝑑𝑡(𝐴ℎ) = 𝐴𝑑ℎ 𝑑𝑡

𝑑𝑔

√ℎ = −^𝑞

𝐴√2𝑔dt

Kondisi batas t=0 h=h0

t=t h=h

∫ 2√ℎ =

ℎ−ℎ

ℎ−ℎ0

∫ −𝑎 𝐴√2𝑔

𝑡−𝑡

𝑡=0

√ℎ − √ℎ₀ = −𝑎 𝐴√𝑔

2𝑡

√ℎ = √ℎ₀ −𝑎 𝐴√𝑔

2𝑡

ℎ = (√ℎ0−^𝑎

𝐴√^𝑔

2𝑡)² ℎ = ℎ₀−^𝑎

𝐴√2𝑔ℎ₀ 𝑡 + ^𝑎²

2𝐴²𝑡²

Gerakan muatan cair dalam tangki yang terisi sebagian ditentukan oleh berbagai parameter yang berhubungan dengan desain tangki dan pengoperasian seperti kapasitas tangki, geometri tangki, level pengisian cairan di dalam tangki, sifat cairan, dan sifat eksitasi yang ditentukan oleh kecepatan, manuver, dan konfigurasi kendaraan. Fluida atau zat alir adalah termasuk zat dalam fase gas dan fase cair. Zat cair akan mengalir dengan sendirinya dari tempat yag tinggi ke tempat yang lebih rendah atau dari tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah.

Sedangkan gas akan mengalir dari tekanan yang lebih tinggi ke tekanan yang lebih rendah.

(14)

8

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat

Adapun alat yang digunakan dalam percobaan kali ini, adalah 1. Gelas kimia 1000 mL

2. Gelas ukur 500 mL 3. Stopwatch

3.1.2 Bahan

Adapun bahan yang dipakai pada percobaan kali ini, adalah 1. Air

3.2 Variabel Percobaan

Adapun variabel yang digunakan pada percobaan kali ini, adalah 1. Volume air

2. Tinggi permukaan air 3. Luas penampang tangka

(15)

9 3.3 Diagram Alir Percobaan

3.3.1 Diagram Alir Kalibrasi Penampang Tangki

Gambar 3. 1 Diagram Alir Kalibrasi Tangki Mulai

Kosongkan tangki, kemudian isi dengan air yang telah ditentukan

Catat tinggi permukaan air dalam tangki setiap volume air tertentu

Ulangi percobaan sebanyak 10 kali

Selesai

Ya

Tidak

(16)

10 3.3.2 Diagram Alir Penentuan Laju Alir Input

Gambar 3. 2 Diagram Alir Penentuan Laju Alir Input Mulai

Kosongkan tangki, valve output ditutup. Valve input dibuka dengan

bukaan tertentu

Catat penambahan ketinggian air setiap waktu tertentu

Ulangi dengan variasi valve

Selesai

Ya

Tidak

(17)

11 3.3.3 Diagram Alir Penentuan Laju Alir Output

Gambar 3. 3 Diagram Alir Penentuan Laju Alir Output Mulai

Isi tangki dengan air hingga penuh

Valve output dibuka dengan bukaan tertentu

Ulangi dengan variasi bukaan

Selesai

Catat penurunan air dalam tangki setiap waktu tertentu

Hitung h model

Optimasi dengan Goal Seek Tidak

Ya

(18)

12 3.3.4 Diagram Alir Simulasi Gangguan

3.3.4.1 Simulasi Keadaan Awal (Sebelum diberi Gangguan)

Gambar 3. 4 Diagram Alir Simulasi Keadaan Awal Mulai

Tangki dikosongkan

Valve Input dan Output dibuka

Selesai

Catat ketinggian air ditangki setiap rentang waktu tertentu hingga tunak

(19)

13

3.3.4.1 Simulasi Keadaan Setelah diberi Gangguan

Gambar 3. 5 Diagram Alir Simulasi setelah diberi Gangguan Mulai

Tangki dikosongkan

Valve Input dan Output dibuka

Selesai

Catat ketinggian air ditangki setiap rentang waktu tertentu hingga tunak

Diberikan gangguan pada sistem yang sudah tunak

Catat Kembali ketinggian air dalam tangki setiap rentang waktu tertentu

hingga tunak kembali

(20)

14

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kalibrasi Luas Penampang Tangki

Pada percobaan pertama yaitu kalibrasi luas penampang tangki dilakukan dengan volume air 2000 mL didapat ketinggiannya 3,8 cm dan ketinggian akhir ketika volume tangki air 1 sebanyak 12000 mL yaitu 11,5 cm. Pada percobaan pertama dilakukan untuk menentukan luas penampang tangki. Percobaan dilakukan dengan mengisi tangki menggunakan volume air yang sama untuk setiap penambahan yaitu 2.000 mL per penambahan. Pada percobaan ini dilakukan 6 kali penambahan air didapatkan total volume akhir air dalam tangki yaitu 12.000 mL.

pada percobaan di tangki pertama didapatkan grafik hubungan antara ketinggian air dan volume air yaitu sebagai berikut.

Gambar 4. 1 Grafik Kalibrasi Tangki Atas

Berdasarkan percobaan yang dilakukan pada pengisian air pertama dengan volume air 2000 mL ketinggiannya yaitu 3,8 cm dan juga ketinggian akhir ketika volume tangki air 1 sebanyak 12000 mL yaitu 11,5 cm.

y = 0,0008x + 2,2267 R² = 0,9991

0 2 4 6 8 10 12 14

1 2001 4001 6001 8001 10001 12001 14001

h (cm)

V (mL)

Kalibrasi Tangki Atas

(21)

15

Gambar 4. 2 Grafik Kalibrasi Luas Penampang Tangki 2

Selanjutnya percobaan dilanjutkan dengan pengisian air tangki 2 dengan volume air 2000 mL dengan ketinggiannya yaitu 1,9 cm dan juga ketinggian akhir ketika volume tangki air 2 sebanyak 12000 ml yaitu 8,0 cm. Berdasarkan grafik kalibrasi luas penampang tangki 1 dan 2, dapat disimpulkan bahwa volume air dalam tangki meningkat seiring dengan meningkatnya tingkat air. Hubungan proporsional antara volume dan ketinggian tangki adalah berbanding lurus secara linear. Grafik yang terus-menerus naik dibuat dengan menambahkan multiply secara konstan sebanyak 2000 mL air.

Berdasarkan data yang dikumpulkan, hubungan antara ketinggian air dan volume air dapat dinyatakan sebagai persamaan linear dengan kemiringan regresi sama dengan area tangki. Gradien akan dihasilkan dari hubungan antara volume dan ketinggian menggunakan rumus regresi linear y = ax. Dari grafik luas penampang tangki 1 dan 2 secara berturut-turut diperoleh regresi y = 0,0008x dan y = 0,0006x sehingga luas penampang tangki 1 adalah sama dengan 1250 cm² dan luas penampang tangki 2 adalah 1666,6 cm² dengan nilai R² pada tangki 1 yaitu 0,9991 dan tangki 2 yaitu 0,9984. Hal ini menandakan bahwa luas penampang dari setiap tangki berbeda-beda yang akan berpengaruh terhadap volume dan ketinggian serta debit air pada kedua tangki yang berbeda.

y = 0,0006x + 0,66 R² = 0,9984

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 2001 4001 6001 8001 10001 12001 14001

h (cm)

V(mL)

Kalibrasi Tangki Bawah

(22)

16 4.2 Penentuan Laju Alir Input

Selanjutnya pada percobaan yang kedua yaitu penentuan laju alir Input, pada percobaan ini diperoleh dua data yang dapat dihubungkan yaitu waktu dan perubahan volume air dalam tangki. Pada percobaan ini digunakan variasi 3 macam bukaan yaitu valve dengan bukaan 100%, valve bukaan 75% dan valve bukaan 50%. yang memiliki luas penampang tangki sebesar 1666,6 cm².

Gambar 4. 3 Grafik Hubungan antara t dan h Input

Berdasarkan grafik diatas, ketingian air (h) dalam satuan cm terhadap waktu (t) dalam satuan detik, menunjukkan hubungan yang berbanding lurus. Ketika suatu bukaan Input dibuka dengan besaran valve tertentu, ketinggian air juga akan semakin meningkat seiring dengan berjalannya waktu. Kemudian dapat dilihat juga ketika bukaan valve diperkecil, maka waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian air tertentu juga akan semakin lama. Hal tersebut sesuai dengan hukum laju alir, dimana semakin besar bukaan valve yang digunakan, maka akan semakin cepat pula waktu untuk pengisian tangki yang diperlukan.

Laju alir Input dapat diketahui melalui gradien persamaan regresi linier antara h dan t. Pada bukaan 100%, 75%, 50% didapat regresi linier yaitu y = 0,1874x, y = 0,1342x dan y = 0,0586x. Sehingga laju alir Input bukaan 100%, 75%

dan 50% dapat diketahui dengan menggunakan persamaan Q = a × A. Sehingga

y = 0,1874x + 9,9333 R² = 0,9882

y = 0,1342x + 5,5 R² = 0,99

y = 0,0586x + 2,0867 R² = 0,9987

0 10 20 30 40 50 60 70

0 50 100 150 200 250 300 350

h (cm)

t (sekon)

Hubungan antara t dan h (Input)

100% 75% 50%

Linear (100%) Linear (75%) Linear (50%)

(23)

17

didapatkan debit pada bukaan 100% sebesar 312,333 mL/s, pada bukaan 75%

sebesar 223,667 mL/s, dan pada bukaan 50% sebesar 87,6667 mL/s.

4.3 Penentuan Laju Alir Output

Gambar 4. 4 Hubungan antara t dan h Output

Berdasarkan grafik diatas, ketinggian air (h) dalam satuan cm terhadap waktu (t) dalam satuan detik, menunjukkan hubungan yang berbanding terbalik Ketika suatu bukaan output dibuka dengan besaran valve tertentu, maka ketinggian air akan semakin semakin menurun dengan seiring dengan berjalannya waktu.

Kemudian dapat dilihat juga ketika bukaan valve diperkecil, maka waktu yang diperlukan untuk ketinggian air habis juga akan semakin lama. Hal tersebut sesuai dengan hukum laju alir, dimana semakin besar bukaan valve yang digunakan, maka akan semakin cepat pula waktu untuk pengosongan tangki yang diperlukan.

Nilai dari laju output didapatkan dengan menggunakan gradien regresi polinomial orde dua yang diperoleh dari grafik tersebut. Persamaan regreesi polinomial orde dua yang diperoleh dari grafik tersebut. Persamaan regresi polinomial orde dua yang diperoleh yaitu 𝑦 = 𝑎𝑥² + 𝑏𝑥 + 𝑐. Pada bukaan 100%, 75%, 50% didapat persamaan yaitu 𝑦 = 2,08 × 10⁻⁴𝑥²− 2,43 × 10⁻¹𝑥 + 5,58 × 10¹ , 𝑦 = 8 × 10⁻⁵𝑥² − 0,1542 𝑥 + 54,595 , dan 𝑦 = 3,51 × 10⁻⁵𝑥²− 1,07 × 10⁻¹𝑥 + 5,51 × 10¹. Untuk mencari laju alir pada masing-masing bukaan

y = 2,08E-04x²- 2,43E-01x + 5,58E+01 y = 8E-05x²- 0,1542x + 54,595 y = 3,51E-05x²- 1,07E-01x + 5,51E+01 -10

0 10 20 30 40 50 60

0 100 200 300 400 500 600 700

h (cm)

t (sekon)

Hubungan antara t dan h (Output)

Bukaan 100% Bukaan 75% Bukaan 50%

Poly. (Bukaan 100%) Poly. (Bukaan 75%) Poly. (Bukaan 50%)

(24)

18

dilakukan dengan cara menurunkan persamaan polinomial terhadap waktu ^𝑑ℎ

𝑑𝑡

sehingga didapatkan laju alir output 100% sebesar 303,23 mL/s, 75% sebesar 192,55 mL/s, dan 50% sebesar 133,662 mL/s

4.4 SSE Laju Alir Output

Setelah dilakukan percobaan 1 dan 2, diketahui nilaai dari laju alir input dan laju alir output yang dapat diketahui dari gradien garis hubungan antara perubahan volume terhadap selang waktu menggunakan persamaan dihasilkan dengan persamaan linier yaitu y = ax + b, dimana a merupakan laju alir output. Berdasarkan grafik hubungan antara waktu dan perubahan volume diperoleh persamaan regresi hasil linear. Dalam percobaan penentuan nilai Sum Square of Errors (SSE) diperoleh selisih antara nilai data hasil percobaan (hp) dengan data hasil perhitungan melalui rumus empiris (hm). Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh nilai SSE pada bukaan valve 100% yaitu sebesar 111,177 , kemudian pada bukaan valve 75% diperoleh SSE sebesar 60,4838 serta pada bukaan valve 50% diperoleh SSE sebesar 48,5758 .Nilai SSE disebabkan oleh beberapa kesalahan yang terjadi selama praktikum, misalnya kesalahan dalam kalibrasi alat yang digunakan, ketelitian praktikan saat praktikum, serta keterbatasan membaca hasil percobaan. Kesalahan-kesalahan tersebut berpengaruh terhadap data percobaan yang dilakukan, dan menjadi faktor terganggunya data yang diinginkan dari praktikum.

4.5 Optimasi Bukaan Sebenarnya (Goal Seek)

Optimasi dari suatu sistem, diperlukan goal seek. Dengan digunakan goal seek. Syarat dilakukan goal seek adalah menguhungkan tiap variabel dengan rumus.

Setelah dilakukan goal seek untuk didapatkan bukaan yang sebenarnya, didapatkan bukaan valve 100% sebesar 69%, bukaan valve 75% sebesar 49% dan bukaan valve 50% sebesar 38%. Kesalahan ini bisa terjadi disebabkan oleh faktor pengotor maupun kurangnya ketelitian praktikan saat melaksanakan percobaan.

(25)

19 4.6 Simulasi Gangguan

Gambar 4. 5 Grafik Simulasi Sebelum Gangguan

Pada umumnya, keadaan tunak (steady state) sulit dicapai karena memerlukan waktu yang cukup lama dan luas permukaan relatif besar untuk mencapai keadaan tunak yang sempurna. Adapun kesalahan yang sering terjadi adalah kurang tepatnya dalam penentuan waktu pada ketinggian yang dibutuhkan.

Ketika keadaan tunak telah dicapai, maka gangguan sudah bisa diberikan dengan kecepatan sesaat sebelum tunak sebesar 0,003333 cm/s dan debit sebesar 4,166667 mL/s. Perubahan ketinggian air pada setiap variasi bukaan akan memperlambat dan menyebabkan kecendrungan untuk berubah pada jangka waktu yang lama. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan diperoleh faktor yang menyebabkan keadaan aliran menjadi unsteady state yaitu memberikan gangguan berupa laju alir input dan output yang semakin lama semakin tinggi.

2,75 2,8 2,85 2,9 2,95 3 3,05

30 60 90 120 150 180

Sebelum Gangguan

(26)

20

Gambar 4. 6 Grafik Simulasi Sesudah Gangguan

Pada percobaan simulasi gangguan diperoleh dua keadaan, yaitu keadaan tunak (Steady state) dan keadaan tidak tunak (Unsteady state). Di mana keadaan gangguan yang diberikan steady state yaitu ketinggian 2,99 cm dengan waktu yang dibutuhkan adalah 120 detik dengan bukaan valve Input (Q1) dan output (Q3) sebesar 50%. Setelah keadaan steady state diberikan gangguan valve tetap 75%.

Didapatkan kecepatan sesaat sebelum keadaan tunak adalah sebesar 0,066667 cm/s dan debit 83,33333 mL/s. Hal ini membuat ketinggian air dalam tangki tetap, dikarenakan bukaan pada tangki tidak berubah. Ketinggian air dalam tangki tetap konstan setinggi 50 cm dalam beberapa waktu

0 10 20 30 40 50 60

240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720

Setelah Gangguan 75%

(27)

21

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari praktikum Dinamika Pengosongan Tangki, yaitu:

1. Proses yang diberikan gangguan akan mengalami sifat tidak tunak secara sementara dan kemudian kembali ke kondisi tunak tunak ketika aliran pipa Input dan output memiliki nilai arus yang sama.

2. Status tunak ditandai dengan ketinggian air pada tangki tetap atau berkelanjutan

3. Ketinggian cairan dalam tangki akan dikendalikan oleh waktu aliran, huas penampang tangki, dan ukuran luas penampang pipa.

4. Ketinggian awal cairan pada tangki, luas penampang pipa, dan luas penampang tangki serta gravitasi dapat menentukan atau konstan parameter dari model matematika dari sistem fisik sederhana, dinamika kondisi tangki pengosongan.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat diberikan untuk praktikum Dinamika Pengosongan Tangki kali ini, yaitu:

1. Praktikan lebih teliti saat membaca skala ketinggian pada tangki akan lebih akurat dan diharapkan

2. Praktikan fokus dan tertib saat praktikum berjalan untuk meminimalisasi kesalahan yang mungkin terjadi saat percobaan.

(28)

22

DAFTAR PUSTAKA

Chang.K.C, et al. (2018). Flow an Vibration Characteristic of Liquid Slosing in a Partyally Filled Rectangular Tank During Filling an Emptying Processes.

Muson, B. R., Youing,D.F., dan Okiishi, T.H. (2013). Fundamentals of Fluid Mechanics John willey dan Sons.

Rafi, H. (2014). Dinamika Pengosongan Tangki dan Pengukuran Suhu. Laporan Seminar Praktikum Dasar Teknik Kimia.

Ximera. (2022). An Experiment Invoiving a Draining Tank. 2-10. Draining Tank.

(29)

23

LAMPIRAN A DATA LITERATUR

Gambar A. 1 Data Diiameter Pipa PVC

(30)

24

LAMPIRAN B (PERHITUNGAN LENGKAP)

B.1 Kalibrasi Luas Penampang Tangki

Adapun hasil yang didapatkan dari percobaan kalibrasi luas penampang tangki dilampirkan pada tabel berikut

Tabel B. 1 Data Hasil Kalibrasi Luas Penampang Tangki 1 Tangki 1

No h (cm) V (ml)

1 3,8 2000

2 5,2 4000

3 7 6000

4 8,5 8000

5 10 10000

6 11,5 12000

Tabel B. 2 Data Hasil Kalibrasi Luas Penampang Tangki 2 Tangki bawah

No h (cm) V (ml)

1 1,9 2000

2 3 4000

3 4,5 6000

4 5,5 8000

5 6,8 10000

6 8 12000

(31)

25 Rumus Umum

ℎ =𝑉 𝐴

ℎ = ∆ℎ

∆𝑉𝑉

ℎ =1

𝐴𝑉 ≡ ℎ = 𝑎 𝑉

Keterangan:

A = Luas Penampang Tangki (cm²) V = Volume air (mL)

h = Ketinggian air (cm)

Δh = perubahan ketinggian (cm) ΔV = perubahan volume (mL) a = gradien garis (1/cm²)

Untuk mencari luas penampang tangki dapat digunakan gradien pada rumus regresi hubungan antara volume air dan ketinggian air yang telah di dapatkan dari data percobaan yang telah dilakukan

● Tangki 1

𝒚 = 𝒂𝒙 𝒚 = 0,0008x Dengan nilai a = 1/A

Maka, diperoleh luas penampang tangki 1 yaitu 1.250 cm².

● Tangki 2

𝒚 = 𝒂𝒙 𝒚 = 0,0006x Dengan nilai a = 1/A

Maka, diperoleh luas penampang tangki 2 yaitu 1.666,6cm².

(32)

26 B.2 Penentuan Laju Alir Input

Tabel B. 3 Data Hasil Laju Alir Input Bukaan 100%

t (s)

Bukaan 100%

hp (cm)

30 12

60 20,5

90 28

120 34,5

150 40,5

180 44,5

210 50

240 54,5

270 60

300 64

Tabel B. 4 Data Hasil Laju Alit Input Bukaan 75%

t (s) Bukaan 75%

hp (cm)

30 7,5

60 13

90 18

120 22,5

150 27

180 31

210 34,5

240 38

270 41

300 44

Tabel B. 5 Data Hasil Laju Alir Input Bukaan 50%

t (s) Bukaan 50%

hp (cm)

30 4

60 5,4

90 7,2

120 9

150 11

180 13

(33)

27

210 14,5

240 16

270 18

300 19,5

B.3 Penentuan Debit Laju Alir Input

ℎ =

^∆ℎ

∆𝑡

𝑡 ℎ = 𝑎 𝑡 𝑄 = 𝑎 𝐴

Keterangan :

h = perubahan volume (mL) Δh = perubahan ketinggian (cm) Δ𝑡 = selang waktu (s)

a = kecepatan (cm/s) A = luas penampang (cm²)

Laju alir di peroleh dari gradien hubungan antara perubahan volume terhadap waktu :

𝑦 = 𝑎𝑥

di mana Q = a x A

1. Saat bukaan 100%, y = 0,1874x Q = a x A

Q = 0,1874 x 1666,6 Q = 312,333 mL/s

y = 0,1874x + 9,9333

R² = 0,9882 y = 0,1342x + 5,5 R² = 0,99 y = 0,0586x + 2,0867

R² = 0,9987

0 10 20 30 40 50 60 70

0 50 100 150 200 250 300 350

h (cm)

t (sekon)

Hubungan antara t dan h (Input)

100% 75% 50%

Linear (100%) Linear (75%) Linear (50%)

(34)

28 2. Saat bukaan 75 %, y = 0,1342x

Q = a x A

Q = 0,1342 x 1666,6 Q = 223,667 mL/s

3. Saat bukaan 50%, y = 0,0586 x Q = a x A

Q = 0,0586 x 1666,6 Q = 97,6667 mL/s B.4 Penentuan Laju Alir Output

Tabel B. 6 Data Hasil Laju Alir Output Bukaan 100%

t (s) Bukaan 100%

hp (cm)

30 48,5

60 42

90 36

120 29,5

150 24

180 19

210 14

240 9

270 5

300 2

(35)

29

t (s) Bukaan 75%

hp (cm)

30 50

60 46

90 41

120 37

150 34

180 29

210 26

240 22

270 19

300 16

330 13

360 10

390 6

420 4,5

450 2

t (s) Bukaan 50%

hp (cm)

30 52

60 48,5

90 46

120 43

150 40

180 37

210 34

240 31

270 29

300 26

330 24

360 21

390 19

420 16

450 14

480 12

510 10

540 8

570 6

(36)

30

600 4

610 2

B.5 Penentuan Parameter Model Matematika Rumus Umum:

ℎ = ℎ₀−𝑎

𝐴√2𝑔ℎ_𝑜𝑡 +𝑎²𝑔 2𝐴²𝑡²

𝑑 = 3

4𝑖𝑛𝑐ℎ = 3,51 𝑐𝑚² 𝑎 = 5,31 𝑐𝑚²

𝐴 = 1250 𝑐𝑚² 𝑔 = 981 𝑐𝑚

𝑠² ℎ₀ = 55 𝑐𝑚

• Penentuan Ketinggian Model pada Bukaan 100%

ℎ𝑚 = 55 −^{100% 5,31}

1250 √2 × 981 × 55 × 30 + ^5,31²^×9,81

2×1250 ² × 30² = 45,564 Dengan cara yang sama didapatkan ketinggian setiap model Tabel B. 9 Penentuan Sum Square of Errors (SSE) pada Bukaan 100%

t (s)

Bukaan 100%

hp (cm) hm

(cm) hp-hm (hp-hm)^2 30,000 48,500 42,564 5,936 35,235 60,000 42,000 31,720 10,280 105,681 90,000 36,000 22,467 13,533 183,137 120,000 29,500 14,806 14,694 215,909 150,000 24,000 8,737 15,263 232,967 180,000 19,000 4,259 14,741 217,299 210,000 14,000 1,373 12,627 159,448

240,000 9,000 0,078 8,922 79,599

270,000 5,000 0,375 4,625 21,389

300,000 2,000 2,264 -0,264 0,070

SSE 100,357 1250,733

(37)

31

ℎ𝑚 = 55 −^75%×5,31

1250 √2 × 981 × 55 × 30 + ^75%×5,31²^×9,81

2×1250² × 30² = 45,673 Dengan cara yang sama didapatkan ketinggian setiap model

Tabel B. 10 Penentuan Sum Square of Errors (SSE) pada Bukaan 75%

t (s) Bukaan 75%

hp (cm) hm (cm) (hp-hm) (hp-hm)^2

30 52 48,981 3,018987 9,1142843

60 48,5 44,156 4,344265 18,872634

90 46 40,524 5,475832 29,984732

120 43 38,086 4,913689 24,144336

150 40 36,842 3,157836 9,9719258

180 37 36,792 0,208272 0,0433774

210 34 37,935 -3,935 15,484231

240 31 40,272 -9,27198 85,969689

270 29 43,803 -14,8027 219,11926

300 26 48,527 -22,5271 507,46938

330 24 54,445 -30,4452 926,90987

360 21 61,557 -40,557 1644,8717

390 19 69,863 -50,8626 2586,9992

410 16 76,063 -60,0627 3607,5336

440 14 86,358 -72,3578 5235,6509

SSE -871,698 116096,34

(38)

32

ℎ𝑚 = 55 −^50%×5,31

1250 √2 × 981 × 55 × 30 + ^50%×5,31²^×9,81

2×1250² × 30² = 48,981 Dengan cara yang sama didapatkan ketinggian setiap model

Tabel B. 11 Penentuan Sum Square of Errors (SSE) pada Bukaan 50%

t (s)

Bukaan 50%

hp (cm) hm

(cm) (hp-hm) (hp-hm)^2

30 52 50,374 1,6263 2,6449

60 48,5 46,419 2,0811 4,3311

90 46 43,136 2,8644 8,2049

120 43 40,524 2,4762 6,1315

150 40 38,584 1,4165 2,0063

180 37 37,315 -0,3148 0,0991

210 34 36,718 -2,7176 7,3852

240 31 36,792 -5,7919 33,5456

270 29 37,538 -8,5377 72,8917

300 26 38,955 -12,9550 167,8315

330 24 41,044 -17,0438 290,4916

360 21 43,804 -22,8042 520,0299

390 19 47,236 -28,2360 797,2733

410 16 49,897 -33,8970 1149,0068

440 14 54,448 -40,4481 1636,0457

470 12 59,671 -47,6706 2272,4895

500 10 65,565 -55,5647 3087,4386

530 8 72,130 -64,1303 4112,6992

560 6 79,367 -73,3675 5382,7827

590 4 87,276 -83,2761 6934,9066

620 2 95,856 -93,8562 8808,993487

SSE -486,2906 35297,22924

(39)

33 B.6 Penentuan Nilai SSE

Rumus yang digunakan dalam penentuan nilai Sum of Square Error (SSE) adalah sebagai berikut :

∑(ℎ𝑝 − ℎ𝑚)²

Sehingga didapatkan nilai SSE pada :

• Bukaan 100%

• SSE 100% = (35,235 + 105,681 + 183,137 + 215,909 + 232,967 + 217,299 + 159,448 + 79,599 + 21,389 + 0,070)

= 1250,733

• Bukaan 75%

SSE 75% = (18,722 + 71,573 + 108,151 + 147,51 + 187,6199 + 145,3423 + 125,898 + 67,098 + 24,687 + 0,304 + 25,583 + 140,706 + 435,121 + 694,559 + 1284,631)

= 3477,5017

• Bukaan 50%

SSE 50% = (9,114 + 18,8726 + 29,984 + 24,144 + 9,971 + 0,043 + 15,484 + 85,969 + 219,119 + 507,469 + 926,909 + 1644,872 + 2586,999 +

3607,534 + 5235,651 + 7369,632 + 10106,09 + 13550,17 + 17815,6 + 23024,63 + 29308,07)

= 116096,3

B.7 Optimasi Bukaan Sebenarnya Dengan Goal Seek

Tabel B. 12 Optimasi Goal Seek dengan Bukaan 100%

t (s) Bukaan 69%

hp (cm) hm (cm) hp-hm (hp-hm)^2

30,000 48,500 46,366 2,134 4,554

60,000 42,000 38,837 3,163 10,004

90,000 36,000 32,413 3,587 12,865

120,000 29,500 27,094 2,406 5,787

150,000 24,000 22,881 1,119 1,253

(40)

34

180,000 19,000 19,772 -0,772 0,595

210,000 14,000 17,768 -3,768 14,197

240,000 9,000 16,869 -7,869 61,922

270,000 5,000 17,075 -12,075 145,813

300,000 2,000 18,387 -16,387 268,518

SSE 0,000 111,177

t (s) Bukaan 49%

30 50 48,861 1,13880627 1,2968797

60 46 43,508 2,491933663 6,2097334

90 41 38,941 2,059382177 4,241055

120 37 35,159 1,841151815 3,38984

150 34 32,163 1,837242574 3,3754603

180 29 29,952 -0,95234554 0,906962

210 26 28,528 -2,52761254 6,3888252

240 22 27,889 -5,88855841 34,67512

270 19 28,035 -9,03518317 81,634535

300 16 28,967 -12,9674868 168,15571

330 13 30,685 -17,6854693 312,77582

360 10 33,189 -23,1891307 537,73578

390 6 36,478 -30,4784709 928,93719

410 4,5 39,108 -34,6078527 1197,7035

440 2 43,707 -41,7066578 1739,4453

SSE -3,55271E-14 60,48387572

(41)

35

t (s) Bukaan 38%

30 52 50,411 1,589215 2,525604

60 48,5 46,607 1,892751 3,582506

90 46 43,589 2,410608 5,8110312

120 43 41,357 1,642786 2,6987469

150 40 39,911 0,089286 0,0079719

180 37 39,250 -2,24989 5,062022

210 34 39,375 -5,37475 28,887961

240 31 40,285 -9,28529 86,216599

270 29 41,982 -12,9815 168,51949

300 26 44,463 -18,4634 340,89716

330 24 47,731 -23,731 563,15915

360 21 51,784 -30,7842 947,66864

390 19 56,623 -37,6232 1415,5021

410 16 60,286 -44,2856 1961,2145

440 14 66,434 -52,434 2749,3241

470 12 73,368 -61,3681 3766,0404

500 10 81,088 -71,0878 5053,4792

530 8 89,593 -81,5933 6657,4602

560 6 98,884 -92,8844 8627,5066

590 4 108,961 -104,961 11016,846

620 2 119,824 -117,824 13882,408

SSE -1,42109E-14 48,57584273

(42)

36 Penentuan Nilai SSE

Rumus yang digunakan dalam penentuan nilai Sum of Square Error (SSE) adalah sebagai berikut :

∑(ℎ𝑝 − ℎ𝑚)² Sehingga didapatkan nilai SSE pada :

• Bukaan sebenarnya 69%

SSE 100% = (2,707 + 6,355 + 9,778 + 6,068 + 4,122 + 1,763 + 0,021 + 5,695 + 19,340 + 38,176)

= 111,177

• Bukaan Sebenarnya 49%

SSE 75% = (3,907709576 + 18,44192555 + 24,53063078 + 35,42744507 + 53,17577019 + 35,67754898 + 35,93746214 + 18,98627821 +

9,367785856 + 1,220724285 + 2,280508427 + 22,88965644 + 94,43313197 + 148,9893688 + 280,164315)

= 60,4838

• Bukaan Sebenarnya 38%

SSE 50% = (15,14144188 + 43,867069 + 94,0136598 + 134,7857642 + 165,4879233 + 181,1585592 + 179,4431976 + 160,594467 + 151,0528081 + 105,0408147 + 73,07430127 + 26,92136518 + 4,707296722 +

3,518925485 + 35,92158223 + 115,997693 + 262,6397061 + 497,347173 + 844,2267485 + 1329,99219 + 1983,96436)

= 48,57584

(43)

37 B.8 Simulasi Gangguan

Tabel B. 15 Simulasi Gangguan No t(s) h (cm) valve gangguan

Sebelum diberi gangguan

1 30 2,8

0%

2 60 2,9

3 90 3

4 120 3

STEADY STATE

5 150 3

6 180 3

Sesudah diberi gangguan

7 240 7

75%

8 270 13

9 300 18

10 330 22

11 360 26

12 390 30

13 420 32

14 450 36

15 480 39

16 510 42

17 540 45

18 570 48

19 600 51

20 630 53

STEADY STATE

21 660 53

22 690 53

23 720 53

(44)

38

Kecepatan Sesaat Sebelum Tunak saat Sebelum Gangguan 𝑣 = ∆ℎ

∆𝑡

Keterangan:

𝑣 = 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑠𝑎𝑎𝑡 (𝑐𝑚/𝑠)

∆ℎ = 𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖𝑎𝑛 (𝑐𝑚)

∆𝑡 = 𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 (𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛)

𝑣 = 3 − 2,9 90 − 60

𝑣 = 0,003333 𝑐𝑚/𝑠

𝑄 = 𝐴 𝑣

Keterangan:

𝐴 = 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 (𝑐𝑚²) 𝑣 = 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑠𝑎𝑎𝑡 (𝑐𝑚/𝑠)

𝑄 = 1666,6 × 0,003333 𝑄 = 4,166667 𝑚𝐿/𝑠

Kecepatan Sesaat Sebelum Tunak saat Setelah Gangguan 𝑣 = ∆ℎ

∆𝑡

Keterangan:

𝑣 = 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑠𝑎𝑎𝑡 (𝑐𝑚/𝑠)

∆ℎ = 𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖𝑎𝑛 (𝑐𝑚)

∆𝑡 = 𝑝𝑒𝑟𝑢𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 (𝑠𝑒𝑘𝑜𝑛)

(45)

39 𝑣 = 53 − 51

630 − 600 𝑣 = 0,066667 𝑐𝑚/𝑠

𝑄 = 𝐴 𝑣

Keterangan:

𝐴 = 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑎𝑛𝑔𝑘𝑖 (𝑐𝑚²) 𝑣 = 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑠𝑎𝑎𝑡 (𝑐𝑚/𝑠)

𝑄 = 1666,6 × 0,066667 𝑄 = 83,33333 𝑚𝐿/𝑠

(46)

40

LAMPIRAN C (DATA MENTAH PERCOBAAN)

C.1 Percobaan Kalibrasi Penampang Tangki

● Tangki 1

Tabel C. 1 Data Mentah Percobaan Kalibrasi Penampang Tangki 1

3,8 2000

5,2 4000

7 6000

8,5 8000

10 10000

11,5 12000

● Tangki 2

Tabel C. 2 Data Mentah Percobaan Kalibrasi Penampang Tangki 2 h (cm) V (mL)

1,9 2000 3,0 4000 4,5 6000 5,5 8000 6,8 10000 8,0 12000

(47)

41 C.2 Percobaan Penentuan Laju Alir Input

Tabel C. 3 Data Mentah Percobaan Laju Alir Input

No t (s) 100% 75% 50%

hp (cm) hp (cm) hp (cm)

0 0 1,5 1,5 1,5

1 30 12 7,5 4

2 60 20,5 13 5,4

3 90 28 18 7,2

4 120 34,5 22,5 9

5 150 40,5 27 11

6 180 44,5 31 13

7 210 50 34,5 14,5

8 240 54,5 38 16

9 270 60 41 18

10 300 64 44 19,5

(48)

42 C.3 Percobaan Penentuan Laju Alir Output

● Percobaan Laju Alir Output Variasi 100%

Tabel C. 4 Data Mentah Percobaan Laju Alir Output Variasi 100%

No t (s) 100%

hp (cm)

0 0 55

1 30 48,5

2 60 42

3 90 36

4 120 29,5

5 150 24

6 180 19

7 210 14

8 240 9

9 270 5

10 300 2

(49)

43

No t (s) 75%

hp (cm)

0 0 55

1 30 50

2 60 46

3 90 41

4 120 37

5 150 34

6 180 29

7 210 26

8 240 22

9 270 19

10 300 16

11 330 13

12 360 10

13 390 6

14 420 4,5

15 450 2

(50)

44

No t (s) 50%

hp (cm)

1 0 55

2 30 52

3 60 48,5

4 90 46

5 120 43

6 150 40

7 180 37

8 210 34

9 240 31

10 270 29

11 300 26

12 330 24

13 360 21

14 390 19

15 420 16

16 450 14

17 480 12

18 510 10

19 540 8

20 570 6

21 600 4

22 604 2

(51)

45 C.4 Percobaan Simulasi Gangguan

Tabel C. 7 Data Mentah Percobaan Laju Alir Input no t(s) h (cm) valve gangguan

Sebelum di beri gangguan

1 30 3

2 60 2,8 0%

3 90 3

4 120 3 STEADY STATE

5 150 3 (sebelum di beri

gangguan)

6 180 3

Sesudah diberi gangguan

7 240 7

8 270 13

9 300 18

10 330 22

11 360 26 75%

12 390 30

13 420 32

14 450 36

15 480 39

16 510 42

17 540 45

18 570 48

19 600 51

20 630 53 STEADY STATE

21 660 53 (Setelah di beri gangguan)

22 690 53

23 720 53

(52)

46

LAMPIRAN D (DOKUMENTASI DAN MSDS)

Gambar D. 1 Kalibrasi Penampang Bawah

Gambar D. 2 Kalibrasi Penampang Atas

Gambar D. 3 Pengukuran Ketinggian

(53)

47

LAMPIRAN D MSDS

Aquades

1 Informasi bahan Nama: Aquades Kode HS: 2853 90 10 CAS-No: 7732-18-5 Merek:SMART-LAB Berat molekul:18.02 g/mol 2 Sifat fisik Bentuk: cair

Warna: tidak berwarna Bau: tidak berbau 3 Sifat kimia Titik didih:100ºC

Densitas: 1,00 g/cm³ Rumus kimia:H2O 4 Penanggulangan yang

dilakukan bila terkena tubuh

Mata: bilas dengan air Kulit: tidak diperlukan Mulut: kumur-kumur 5 Penanggulangan yang

dilakukan apabila tumpah atau terhirup/

terbakar

Tumpah:cukup bersihkan tumpahan dengan bahan yang menyerap air

Terhirup:tidak diperlukan tindakan penanggulangan

Terbakar: gunakan tindakan pemadaman kebakaran yang sesuai untuk situasi lokal dan lingkungan sekeliling.

6 Penjelasan tentang warna dan level pada bahan

Level bahan: tidak berbahaya

Eksplosive:0 irritant:0 Flammable:0 oxidizing:0

Toxic:0 Health:0

Corrosive:0 reactivity:0

(54)

48

LAMPIRAN E RISK ASSESSMENT

(55)

49

(56)

50

(57)

51

(58)

52

(59)

53

(60)

54