Alat Ukur Viskositas Cairan Menggunakan Metode Silinder Konsentris Berputar

Alat Ukur Viskositas Cairan Menggunakan Metode Silinder Konsentris Berputar Muamar Khadafi, Prawito Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UI

ABSTRAK Viskositas merupakan sebuah nilai ukur resistansi dalam liquid untuk mengalir atau bergeser. Penelitian yang baik terhadap viskositas akan membantu para teknisi dan ilmuwan mengembangkan penelitian di bidangnya masing-masing. Berbagai macam viskometer dengan metode yang berbeda-beda telah dibuat untuk menguji nilai viskositas dari fluida.Viskometer yang dibuat penulis menggunakan dua buah silinder konsentris yang berbeda ukuran dengan ruang diantara kedua silinder tersebut diisi dengan cairan yang akan diuji. Silinder luar atau rotor diputar menggunakan motor DC dengan kecepatan konstan dan torsi yang dihasilkan dari silinder dalam atau stator diukur menggunakan sensor gaya. Pengukuran viskositas dilakukan pada glycerin, oli SAE 15w-40 dan oli SAE 80w-90 dengan memberikan variasi kecepatan putar motor dan temperatur pada cairan. Hasil eksperimen pada temperatur cairan 27oC dan kecepatan putar motor 150.48 RPM menunjukkan nilai viskositas glycerin sebesar (633.93 ± 0.9564) centiPoise, viskositas oli SAE 15W-40 (150.46 ± 0.4022) centiPoise dan viskositas oli SAE 80W-90 (231.36 ± 0.4624) centiPoise. Hasil eksperimen juga menunjukkan hubungan viskositas terhadap temperatur berubah secara eksponensial dan kecepatan putar motor tidak mempengaruhi nilai viskositas cairan. Kata kunci: eksponensial;resistansi;temperatur;torsi;viskositas ABSTRACT Viscosity is a measure of resistance of liquids to flow or shear. A good survey of the viscosity data, its critical evaluation and correlation would help design engineers and scientists in their areas of interest. A wide range of viscometers has already embedded and manufactured to examine of viscosity of any liquids using difference methods. The presented viscometer consists of two concentric cylinders, with the space between the two cylinders filled with liquid being measured. The outer cylinder is driven by an electric motor at a constant speed using a motor DC and the torque on the inner cylinder is measured using a force sensor. Experiment using three difference liquids varied by difference value of motor's angular velocity and liquid's temperature. Experiment results show viscosities of liquids being measured on 27oC and 150.48 RPM of motor‟s angular velocity is (633.93 ± 0.9564) centiPoise for glycerin, (150.46 ± 0.4022) centiPoise for oil SAE 15w-40 and (231.36 ± 0.4624) centiPoise for oil SAE 80W-90. Experiment results show the impact of temperature changes to viscosity changes with exponential relation and show no impact to its angular velocity changes as well. Keywords: exponential;resistance;temperature;torque;viscosity

Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013

PENDAHULUAN Ketika sebuah perangkat teknis dipasarkan dengan sukses puluhan tahun lamanya, berkembangnya pengetahuan dan pengalaman dari penggunaan perangkat tersebut untuk manfaat yang lebih besar tidak akan dapat terhindari lagi. Banyak prosedur telah dikembangkan dan standar-standar operasional disetujui dari dulu hingga sekarang. Perkembangan teknologi menjadi suatu hal yang mutlak terlebih dibidang perindustrian, banyak bagian-bagian kecil yang turut berperan penting dalam rangka mengembangkan sebuah industri kecil menjadi sebuah industri yang lebih besar yang mana menggunakan sistem yang lebih baik dari sebelumnya. Salah satu dari bagian kecil tersebut adalah nilai viskositas dari suatu produk. Viskositas merupakan salah satu karakteristik penting pada semua jenis fluida. Ketika fluida mengalir, fluida tersebut memiliki hambatan didalamnya untuk mengalir. Viskositas merupakan ukuran hambatan tersebut atau biasa disebut dengan shear. Viskositas juga dapat diterjemahkan sebagai nilai ukuran gesekan dalam pada fluida. Viskositas merupakan fungsi dari temperatur dan tekanan. Meskipun viskositas pada liquid dan gas berubah terhadap temperatur dan tekanan, dua faktor ini mempengaruhi nilai viskositas dengan kondisi yang berbeda [1]. Pengukuran nilai viskositas sangat krusial terhadap perkembangan, produksi dan pengontrolan kualitas pada banyak produk industri yang berbeda, (seperti plastik, karet, tinta, pasta, farmasi, kaca, pelicin, minyak, gelatin dll), proses dan operasi (seperti polimerisasi, emulsifikasi, pengecoran, pelumasan, percetakan, pembakaran dll). Pentingnya mengetahui nilai viskositas dari sebuah produk tidak lepas dari beberapa alasan, diantaranya adalah untuk menjaga karakteristik asli produk dan untuk menjamin kualitas produk, belum lagi dibutuhkannya pengukuran viskositas di dunia penelitian ilmiah dan produk kesehatan yang kian menjanjikan suatu produk menjadi semakin berkualitas yang mana sangat bergantung terhadap pengukuran viskositas yang akurat. Penggunaan viskometer pada industri dimanfaatkan pada penelitian cara terbaik untuk memperoleh liquid terbaik dan menemukan proses terbaiknya. Banyak metode yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai viskositas zat cair, diantaranya adalah metode pipa kapiler, metode orifice, metode temperatur dan rasio gesek yang tinggi, metode rotasi, metode bola jatuh, metode vibrasi dan metode ultrasonik [1]. Pada penelitian kali ini dibuat sebuah viskometer menggunakan metode rotasi atau metode silindris


konsentris berputar. Viskometer dengan menggunakan metode ini pun memiliki banyak variasi yang dapat diklasifikasikan berdasarkan konfigurasi desain dari viskometer tersebut. Pada penelitian ini dibuat viskometer metode rotasi dengan desain ‘cup and bob’ atau „rotor dan stator‟, berdasarkan ide bahwa dibutuhkan suatu gaya untuk menggerakan atau memutar suatu benda didalam fluida, maka dapat mengindikasikan nilai viskositas fluida tersebut dari gaya gesek yang dihasilkan. Pada viskometer ini terdapat dua buah silinder konsentris yang berbeda ukuran dengan ruangan diantara kedua silinder tersebut tempat dimana fluida yang akan diuji. Salah satu silinder tersebut diputar dengan menggunakan motor DC dan silinder lainnya dibiarkan diam, ketika silinder dengan motor DC berputar didalam fluida maka silinder lain yang dibiarkan diam akan ikut berputar mengikuti gaya gesek yang dihasilkan oleh silinder dengan motor DC tersebut, torsi yang dihasilkan dari gaya gesek silinder diukur menggunakan sensor gaya dan nilainya akan sebanding dengan nilai viskositas dari fluida [2].

TEORI DASAR Viskositas merupakan salah satu properti karakteristik fundamental dari segala jenis cairan. Ketika zat cair mengalir, aliran tersebut memiliki resistansi didalamnya untuk mengalir. Viskositas merupakan ukuran hambatan tersebut untuk mengalir atau disebut dengan rasio geser. Viskositas juga dapat disebut dengan gaya gesek dan merupakan ukuran dari karakteristik gesek zat cair tersebut. Viskositas merupakan fungsi temperatur dan tekanan. Meskipun viskositas dari zat cair dan gas berubah terhadap temperatur dan tekanan, dua hal tersebut mempengaruhi viskositas dengan cara yang berbeda. Viskositas merupakan sebuah properti dari liquid yang berhubungan dengan transisi temperatur dari kondisi liquid. Pada temperatur dan tekanan tertentu, berbagai macam substansce dapat berwujud padat, cair atau gas. Kondisi dari substance tersebut memiliki hubungan yang erat dengan temperaturnya dan tekanan yang dimilikinya [3]. Pada level atomik dua gaya utama yang menentukan suatu substance itu padat, cair atau gas adalah energi kinetik atom dan gaya tarik menarik antar atom. Atom-atom tersebut sering bergerak secara acak dan selagi melakukannya atom-atom tersebut membentuk ruang diantara mereka yang sebanding dengan energi kinetiknya. Hal ini menunjukkan bahwa semakin panas suatu substance, semakin luas ruang yang tiap atom buat. Inilah alasan mengapa benda padat akan membesar dimensinya dengan kenaikan temperatur, karakteristik tersebut disebut dengan koefisien ekspansi dengan temperatur. Hal inilah yang menyebabkan ketika suatu fluida


dipanaskan atau temperaturnya dinaikan maka atom-atom yang membentuk cairan tersebut akan memiliki energi yang cukup untuk memutuskan ikatan diantara mereka sehingga akan membuat nilai viskositas dari cairan tersebut akan berkurang [4]. Pengukuran viskositas menjadi salah satu parameter penting yang signifikan dalam bidang industri dan akademisi. Pengetahuan yang akurat akan viskositas sangat dibutuhkan untuk proses industri yang bervariasi. Berbagai macam teori yang telah dikembangkan untuk memprediksi atau mengestimasi nilai viskositas harus diverifikasi terlebih dahulu menggunakan data eksperimen. Beragai macam metode dapat digunakan untuk mengukur viskositas dari fluida diantaranya adalah metode pipa kapiler,orifice,temperatur dan rasio geser tinggi,rotasi,bola jatuh,getar dan ultrasonic.

Gambar 1. Viskometer dengan metode dua silinder berputar [1]

Pada Gambar 1 menjelaskan sistem pengujian viskositas dengan metode rotasi yang menggunakan dua buah silinder konsentris dimana satu silinder memiliki kecepatan putar yang stabil yang diatur oleh motor DC sehingga disebut dengan rotor dan silinder kedua yang diam menunggu pergerakan dari silinder rotor untuk bergerak dengan memanfaatkan gesekan cairan yang diputar oleh silinder tersebut sehingga disebut dengan silinder stator. Pergerakan silinder stator yang dihasilkan dari pergerakan silinder rotor tersebut itulah yang akan dijadikan indikasi dari nilai viskositas cairan yang akan diuji dengan mencari nilai torsi yang dihasilkan dari silinder tersebut [2].


EKSPERIMEN Viskometer yang telah dibuat menggunakan bagian mekanik dan elektrik, bagian mekanik dari viskometer ini menggunakan dua buah silinder konsentris yang berbeda ukuran dan kotak acrylic bejana penampung cairan yang diukur. Dimensi dari bagian mekanik tersebut dapat dilihat pada Gambar 2 berikut,

(a)

(b)

(c)

Gambar 2. (a) Kotak acrylic bejana penampung cairan, (b) Silinder luar/rotor, (c) Silinder dalam/stator

Selain desain mekanik, viskometer ini membutuhkan perangkat elektronik untuk menunjang sistem pengukuran viskometer diantaranya adalah rangkaian minimum sistem Atmega 8535, rangkaian driver motor DC serta rangkaian penguat AD620 yang digunakan


untuk menguatkan keluaran dari sensor gaya dan sensor temperatur LM35. Alat ukur viskositas ini dirancang untuk mendapatkan nilai viskositas pada berbagai zat cair yang diberikan variasi temperatur sehingga didapatkan nilai viskositas yang bervariasi, diagram alur kerja sistem ukur dibuat seperti diagram pada Gambar 3 berikut : Driver Motor

Push Button “ON” Push Button “OFF”

Motor DC Mikrokontroler

LCD

Encoder

Penguat AD620

Penguat AD620

Solid State Relay (SSR)

Sensor Gaya

LM35

Heater

Gambar 3. Blok Diagram Cara Kerja Alat

Sistem kerja alat ukur viskositas cairan ini dimulai ketika tombol push-button ditekan. Ketika tombol ini diaktifkan, tombol ini akan mengirimkan sinyal kedalam mikrokontroller dan menandakan program otomatisasi pengujian dimulai. Program dibuat dengan variasi kecepatan putar motor dan variasi temperatur berbeda pada setiap jenis zat cair yang akan diukur. Selain itu alat ukur viskositas ini memiliki tombol darurat yang digunakan untuk pemberhentian proses jika ada masalah ketika uji coba dilakukan. Pengukuran viskositas dengan viskometer ini menggunakan empat kecepatan motor yang berbeda yaitu 150.48, 188.64, 246.72 dan 337.68 RPM. Setiap sebelum dilakukan pengukuran motor diputar tanpa menyalakan heater selama 5 menit, prosedur tidak hanya memberikan hasil pengukuran yang stabil. Namun juga menghindari efek thixotropic yang berasal dari cairan yang akan diuji [5]. Pengukuran menggunakan kecepatan motor yang stabil untuk menjaga kestabilan perubahan rasio geser dan gesek yang dialami cairan [6]. Rancangan sistem pengukuran viskositas pada alat ukur ini membutuhkan rangkaian penguat atau amplifier guna memberikan pembacaan data yang maksimum dan efisien.


Rangkaian penguat digunakan khususnya pada keluaran dari sensor gaya dan sensor suhu LM35 dimana keluaran yang dihasilkan dari kedua sensor tersebut sangat kecil sehingga membutuhkan rangkaian penguat untuk membantu pengoperasian sistem agar berjalan dengan lebih baik, selain itu rangkaian penguat disini juga dimanfaatkan penulis untuk mendapatkan variasi data yang lebih banyak, khususnya pada sensor suhu lm35 dimana range keluaran yang dihasilkan dari sensor suhu tersebut sangat sedikit rentangnya yaitu 10 mV untuk setiap kenaikan 1oC .

Gambar 4. Rangkaian penguat AD620

Sebuah motor DC dapat dipercepat putarannya dengan menambahkan nilai tegangan yang melalui kumparan kawat pada motor DC [7]. Pada sistem pengujian viskositas ini suatu rangkaian pengendali untuk mempercepat putaran motor atau RPM dengan cara mengatur lebar dari pulsa (Pulse Width Modulation), dengan mengunakan shaft encoder yang ada pada motor DC. Rangkaian pada Gambar 3.11 merupakan rangkaian pengendali yang dapat mengendalikan kecepatan putaran sebuah motor DC. Rangkaian tersebut memiliki optoisolator yang ada pada IC 4N28, IC tersebut berfungsi untuk memisahkan sinyal PWM yang berasal dari mikrokontroler dengan tegangan yang berasal dari motor DC dan mengantisipasi masuknya tegangan DC dari supply ke dalam mikrokontroler. Saat mendapatkan logika “high” transistor akan melakukan proses switching. Untuk mengamankan


adanya arus balik dari motor digunakan dioda sedangkan TIP 142 digunakan untuk transistor arus.

Gambar 5. Rangkaian driver motor DC

Perangkat lunak atau software yang digunakan pada mikrokontroler Atmega8535 di alat uji coba viskositas ini menggunakan CodeVision AVR dengan bahasa C. Semua proses yang dilakukan pada sistem dari awal proses hingga selesai diatur pada program yang dibuat pada CodeVision AVR tersebut, flowchart dari program yang telah dibuat seperti pada Gambar 3.12 adalah sebagai berikut :


Gambar 6. Flowchart program pengukuran viskositas

HASIL PEMBAHASAN Pengukuran nilai viskositas pada glycerin dimulai dari inisialisasi temperatur awal sekitar 30 derajat celcius dengan empat variasi RPM pada motor. Glycerin yang digunakan pada eksperimen menggunakan glycerin dengan konsentrasi total 100% tanpa adanya bahan campuran lain. Data ekseprimen pengukuran viskositas pada glycerin dengan empat variasi RPM yang telah diplot didalam grafik dapat dilihat pada Gambar 4 berikut,


700

ŋ=Viskositas (centiPoise)

600 500

ŋ = 2373.2e-0.053T

150.48 RPM

ŋ = 2350.6e-0.053T

188.64 RPM

ŋ = 2278.7e-0.052T

246.72 RPM

ŋ = 2224.4e-0.052T

337.68 RPM Expon. (150.48 RPM)

400

Expon. (188.64 RPM) Expon. (246.72 RPM)

300

Expon. (337.68 RPM) 200 100 0 25

45

65

85

105

T=Temperatur (Celcius)

Gambar 7. Perubahan nilai viskositas glycerin terhadap temperatur dengan empat variasi RPM yang berbeda

Nilai viskositas suatu liquid berubah terhadap perubahan temperatur dan tekanan yang diberikan pada liquid tersebut [1]. Data eksperimen yang ditunjukkan pada gambar diatas menunjukkan perubahan nilai viskositas glycerin terhadap temperatur secara eksponensial dimana ketika temperatur glycerin dinaikkan secara perlahan dari kisaran 30 derajat celcius dengan rentang kenaikan sebesar 10 derajat celcius hingga kisaran 100 derajat celcius maka akan diikuti dengan penurunan nilai viskositas glycerin. Pada tiap variasi RPM motor yang diberikan, data eksperimen menunjukkan bahwa terjadi perubahan nilai viskositas glycerin yang sangat besar dari kisaran 30 derajat celcius menuju ke kisaran 40 derajat celcius. Hal tersebut menunjukkan indeks viskositas yang dimiliki oleh glycerin menjadikan perubahan nilai viskositas terhadap perubahan temperatur cairan bervariasi banyak karena nilai indeks viskositas menentukan seberapa cepat suatu cairan berubah nilai viskositasnya terhadap perubahan temperatur yang diberikan [7]. Adanya sedikit sisa air yang berasal dari proses pergantian cairan tiap pengukuran menjadi sebuah kekurangan pada pengujian glycerin. Mengingat bahwa glycerin merupakan salah satu larutan hygroscopic sedangkan pengukuran viskositas disini sangat sensitif dengan adanya campuran air meskipun sedikit [8] Pada Gambar 4 terlihat grafik dengan 4 titik viskositas dengan 4 variasi RPM yang berbeda, dari grafik tersebut dapat dilihat tidak adanya pengaruh yang signifikan terhadap


nilai viskositas atas RPM motor yang berbeda. Meskipun nilai viskositas pada tiap RPM yang berbeda tidak memiliki nilai yang persis sama namun range nilai yang diberikan masih dalam range yang dapat ditoleransi. Perbedaan yang sedikit ini juga dapat dianalisa sebagai hasil pengaruh dari perbedaan temperatur yang diberikan karena sulitnya menjaga temperatur konstan dan sama persis untuk setiap variasi RPM yang berbeda. Tidak adanya pengaruh yang signifikan dari variasi kecepatan putar motor yang diberikan pada motor terhadap nilai viskositas cairan yang diukur dikarenakan setiap pertambahan kecepatan putar motor akan diikuti dengan kenaikan nilai torsi yang dihasilkan oleh silinder maka kedua nilai tersebut memiliki hubungan berbanding lurus yang tidak mempengaruhi nilai viskositas glycerin. Pengukuran viskositas pada minyak pelumas atau oli dilakukan pada oli dengan kualitas atau grade oli yang berbeda. Oli yang digunakan pada pengukuran adalah oli multigrade SAE 15W- 40 dan SAE 80W - 90. Kualitas pada oli tersebut disetujui oleh SAE dan diklsifikasikan berdasarkan rasio perubahan nilai viskositas terhadap temperatur yang dimiliki oleh oli [6]. Data eksperimen yang didapat pada pengukuran viskositas oli dengan kualitas yang berbeda dengan variasi empat nilai RPM motor. Viskositas oli SAE 15W-40 dan SAE 80W-90 dengan empat variasi RPM yang diberikan dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6 berikut, 160


140 120 100

ŋ = 331.86e-0.033T

150.48 RPM

ŋ = 334.19e-0.034T

188.64 RPM

325.84e-0.034T

246.72 RPM

ŋ = 340.38e-0.035T

337.68 RPM

ŋ=

80

Expon. (150.48 RPM)

60

Expon. (188.64 RPM) 40

Expon. (246.72 RPM)

20

Expon. (337.68 RPM)

0 25

45

65

85

105


Gambar 8. Perubahan nilai viskositas oli SAE 15W-40 terhadap temperatur dengan empat variasi RPM yang berbeda



180 160

ŋ = 381.19e-0.033T

150.48 RPM

140

ŋ = 368.12e-0.032T

188.64 RPM

120

ŋ = 381.86e-0.033T

246.72 RPM

100

391.28e-0.033T

337.68 RPM

ŋ=

80

Expon. (150.48 RPM)

60

Expon. (188.64 RPM)

40

Expon. (246.72 RPM )

20

Expon. (337.68 RPM)

0 25

45

65

85

105


Gambar 9. Perubahan nilai viskositas oli SAE 80W-90 terhadap temperatur dengan empat variasi RPM yang berbeda

Perbedaan grade atau kualitas pada oli yang digunakan pada pengukuran viskositas ini sangat menentukan perbedaan peubahan nilai viskositas yang diberikan variasi kenaikan temperatur pada oli tersebut. Dari grafik pada Gambar 5 terlihat bahwa oli dengan grade 15W-40 memiliki indeks viskositas tinggi sehingga membuat nilai viskositas dari oli tidak banyak bervariasi seiring kenaikan temperatur yang diberikan pada oli yang sedang diukur viskositasnya. Sedangkan oli dengan SAE 80W-90 memiliki indeks viskositas rendah sehingga nilai viskositas dari olimemiliki banyak variasi dengan variasi temperatur yang diberikan Oli dengan grade 15W-40 memiliki nilai viskositas yang lebih rendah dibandingkan dengan oli grade 80W-90 pada temperatur awal yang diberikan dimana temperaturnya yaitu kisaran 30 derajat celcius. Perbedaan nilai tersebut pada akhirnya akan mendekati nilai yang hampir sama seiring dengan kenaikan temperatur yang diberikan. Yang membedakan dari kedua oli dengan grade yang berbeda ini adalah indeks viskositas yang dimiliki oleh kedua oli tersebut, seperti yang telah dibahas pada paragraf sebelumnya.

Pada pengukuran di

temperatur maksimum eksperimen yaitu kisaran 100 derajat celcius, nilai viskositas yang terbaca pada oli SAE 15W-40 berkisar antara 11.8 – 13.7 centiPoise sedangkan pada oli SAE 80W-90 berkisar antara 15.2 – 17.9 centiPoise . Hal ini menunjukkan pada temperatur yang


tinggi nilai viskositas dengan grade 15W-40 tetap memiliki nilai viskositas yang lebih rendah dibandingkan dengan oli grade 80W-90. Pengukuran viskositas oli dengan nilai RPM motor berbeda juga dilakukan pada pengukuran viskositas oli yang dilakukan penulis. Pada grafik di Gambar 5 dan Gambar 6 tersebut jelas terlihat bahwa tidak adanya pengaruh terhadap nilai viskositas atas perbedaan nilai RPM motor yang digunakan saat eksperimen. Sama halnya dengan pengukuran viskositas glycerin, perbedaan sedikit nilai viskositas yang didapat penulis muncul bukan karena variasi RPM motor yang diberikan melainkan perbedaan kecil nilai temperatur yang digunakan pada saat eksperimen. Hasil yang sama didapat untuk kedua oli dengan grade yang berbeda. Untuk memperkirakan ketidakpastian atau kesalahan dari nilai pengukuran yang didapat, penulis menggunakan standar deviasi. Standar deviasi merupakan kesalahan atau ketidakpastian nilai rata-rata hasil pengukuran yang bernilai selalu positif dan memiliki satuan yang sama dengan nilai yang diukur. Untuk mendapatkan standar deviasi dari pengukuran viskositas pada sistem ini, penulis mengukur viskositas dari ketiga cairan yang diukur pada temperatur dan kecepatan putar motor (RPM) yang sama sebanyak 10 kali pengukuran. Dari pengukuran tersebut didapatkan standar deviasi sebagai berikut: viskositas glycerin (633.93 ± 0.9564) centiPoise, viskositas oli SAE 15W-40 (150.46 ± 0.4022) centiPoise dan viskositas oli SAE 80W-90 (231.36 ± 0.4624) centiPoise. Dari pengukuran ini juga didapat kesalahan relatif pengukuran viskositas glycerin sebesar 0.15% , viskositas oli SAE 15W-40 sebesar 0.26% dan oli SAE 80W-90 sebesar 0.19%. Kesalahan relatif dari pengukuran viskositas diperoleh dengan membandingkan viskositas cairan yang didapat menggunakan metode silinder konsentris berputar yang digunakan penulis dengan viskositas cairan yang didapat menggunakan viskometer Brookfield DV-E. Dari hasil pengukuran diperoleh kesalahan relatif viskometer yang dibuat penulis untuk mengukur viskositas dari cairan yang telah diukur yaitu pada pengukuran glycerin kesalahan literaturnya sebesar 2.27%, pengukuran viskositas oli SAE 15W-40 sebesar 1.44% dan pengukuran viskositas oli SAE 80W-90 sebesar 7.60%.


KESIMPULAN 1. Pengujian viskositas cairan dapat dilakukan dengan menggunakan metode dua buah silinder konsentris berputar dengan meneliti gaya gesek cairan dengan silinder yang diindikasikan dari torsi yang dihasilkan silinder. 2. Nilai viskositas cairan terhadap temperatur berubah secara eksponensial dimana ketika temperatur naik maka viskositas akan turun dengan persamaan 

Viskositas glycerin, 150.48 RPM (η = 2373.2e-0.053T), 188.64 RPM (η = 2350.6e-0.053T), 246.72 RPM (η = 2278.7e-0.052T ) dan 337.68 RPM (η = 2224.4e-0.052T)



Viskositas oli SAE 15W-40, 150.48 RPM (η = 331.86e-0.033T), 188.64 RPM (η = 334.19e-0.034T), 246.72 RPM (η = 325.84e-0.034T) dan 337.68 RPM (η = 340.38e-0.035T)



Viskositas oli SAE 80W-90, 150.48 RPM (η = 381.19e-0.033T), 188.64 RPM (η = 368.12e-0.032T), 246.72 RPM (η = 381.86e-0.033T) dan 337.68 RPM (η = 391.28e-0.033T)

3. Nilai viskositas cairan pada temperatur 27oC dan kecepatan putar motor 150.48 RPM beserta standar deviasi nya adalah sebagai berikut:viskositas glycerin (633.93 ± 0.9564) centiPoise, viskositas oli SAE 15W-40 (150.46 ± 0.4022) centiPoise dan viskositas oli SAE 80W-90 (231.36 ± 0.4624) centiPoise 4. Perubahan temperatur pada cairan sangat sensitif mempengaruhi perubahan viskositas cairan. 5. Kesalahan literatur pengukuran viskositas pada glycerin sebesar 2.27%, oli SAE 15W40 sebesar 1.44% dan oli SAE 80W-90 sebesar 7.60%. Sedangkan kesalahan relatif pengukuran sebesar viskositas glycerin 0.15%, viskositas oli SAE 15W-40 sebesar 0.26% dan viskositas oli SAE 80W-90 sebesar 0.19%.

SARAN 1. Pembuatan plat dasar penutup bejana penampung dipastikan datar sejajar dengan bejana agar cairan yang akan diuji terisolasi dengan baik didalam.


2. Menggunakan heater dengan spesifikasi pemanasan yang lebih lambat agar dapat mengamati viscositas dengan kenaikan temperatur yang perlahan dan ditempatkan lebih jauh dari silinder agak tidak terjadi gesekan 3. Memberikan bahan isolator penahan panas pada silinder rotor agar panas dari cairan tidak merambat menuju motor DC. 4. Menggunakan torsimeter pengganti sensor gaya untuk menghitung torsi silinder agar perhitungan viskositas dapat langsung dilakukan tanpa proses konversi. 5. Menambah variasi tekanan untuk membuktikan pengaruhnya terhadap viskositas.

DAFTAR PUSTAKA [1]

Dabir S. Viswanath, Tushkar K. Ghosh, Dasika H.L Prasad, Nidamarty V.K Dutt, et al. “Viscocity of liquids”. Dordrecht: Springer, 2007.

[2]

Kraftmakher, Yaakov. “Rotational Viscometer – A Subject for Student Projects”, Physisc Education (2010): 622-628.

[3]

Wright, Jeremy. “A Simple Explanation of Viscosity Index Improvers”. http://www.machinerylubrication.com/Read/1327/viscosity-index-improvers

(6

Okt. 2012) [4]

Zplus Tech Brief. Oil Viscosity. Burlington: Zplus, 2009.

[5]

Samuel E. de Lucena., dan Walter Kaiser."Stepping Motor Driven Constant Shear Rate Rotating Viscometer".IEEE Transactions and Measurement, vol 57, No 7 (2008): 1338-1343.

[6]

A. B. Hassan, M. S. Abolarin, A. Nasir, dan S. G. Mshelia. Fabrication and Testing of Viscosity Measuring Instrument (Viscometer). Minna : Department of Mechanical Engineering, Federal University of Technology Nigeria, 2003.

[7]

Brookfield Engineering Labs. More Solutions to Sticky Problems. Middleboro: Brookfield, 2011.

[8]

Segur J.B, Oberstar. Helen. Viscosity of Glycerol and Its Aqueous Solutions. Industrial and Engineering Chemistry,vol 43, No 9 (1951) : 2117 - 2120


Alat Ukur Viskositas Cairan Menggunakan Metode Silinder Konsentris Berputar

Recommend Documents