Viskositas

 Viskositas

•          Viskositas (kekentalan), gesekan pada fluida.

•          Fluida, baik zat cair maupun gas mempunyai viskositas.

•          Jenis alat pengukur viskositas zat cair yang disebut  viskosimeter.

•          Zat cair lebih kental dibanding gas, sehingga gerak benda di dalam zat cair akan mendapatkan gesekan yang lebih besar dibanding di dalam gas.

Contoh Viskositas beberapa zat

n  PENGUKURAN VISKOSITAS

            Besaran yang menggambarkan adanya gesekan antar partikel dalam fluida. Fluida diletakan  di antara dua keping kaca, dan mempunyai gaya geser F :

Dimana :   

            

            A = luas keping

            V = kecepatan

            d = jarak antara 2 keping

            V / d = gradien kecepatan

            Satuan : 1 poise = 1 dyne sec. Cm^-2

Alat untuk mengukur besar viskositas suatu cairan disebut Viscometer. Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai "kekentalan", atau penolakan terhadap penuangan. Viscometer sendiri dapat mendeteksi viskositas fluida dalam pipa gas.

Viskometer mengukur kekentalan cairan menggunakan sebuah pipa gelas, atau yang biasa disebut gelas kapiler. Cairan dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah (cair) apabila cairan dapat mengalir dengan cepat dalam pipa itu. Begitu juga sebaliknya, cairan dikatakan memiliki viskositas tinggi (kental) apabila cairan mengalir dengan lambat di dalam pipa. Viskometer mengukur viskositas dengan cara mengukur kecepatan cairan mengalir di dalam tabung silinder. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa cairan yang mengalir lambat merupakan cairan kental dan cairan yang mengalir cepat merupakan zat cairan yang tidak kental.

Jenis-jenis Viscometer:

a. Viscometer Ostwald

Viscometer ini memiliki  prinsip kerja dengan mengukur kecepatan aliran suatu larutan. Jika aliran kecepatan larutan semakin lambat, maka nilai viskositas akan semakin besar. Spesifiknya, viskometer ini mengukur jumlah cairan yang dibutuhkan untuk melewati suatu tanda pengukur yang ada pada bagian atas pipa kapiler. Lebih spesifik, viskometer ini mengukur durasi yang dibutuhkan cairan untuk melewati tanda tertentu. karena adanya gaya gravitasi yang menyebabkan air bergerak. Kalibrasi viskometer jenis ini cukup dengan meggunakan air yang memang sudah diketahui level viskositasnya. 

b.  Viscometer Cup and Bob.

Cara pengukuran dengan cara cairan dimasukkan dalam suatu ruangan antara dinding luar (bob) da dinding di dalam mangkuk (cup) yang diletakkan pas dengan rotor yag berputar. Bagia rotor yang berputar disebut viscotester dengan dua tipe, yakni VT-03T dan VT-04T.

Cairan yang memiliki viskositas tinggi dapat diukur dengan viscotester VT-03 sedangkan cairan dengan viskositas rendah dapat diukur dengan viscotester VT-04. Cara pengukuran pada viskometer cup and bob adalah dengan memasukkan cairan ke dalam mangkuk, memasang rotor kemudian menghidupkan alat. Kemudian, kadar viskositas larutan akan muncul pada skala. Akan tetapi, viskometer ini memiliki kekurangan yakni adanya penurunan konsentrasi akibat pergeseran antara bob dan cup. Hal ini membuat zat yang keluar memadat dan membentuk aliran sumbat. 

c. Viscometer Hoppler.

Kegunaan dari Viskometer Hoppler Viskometer Hoppler digunakan untuk menentukan viskositas cairan yang kental tetapi tembus cahaya agar dapat mengamati jatuhnya bola besi sampai ke dasar tabung.

Viskometer ini bekerja dengan prinsip hoppler, berdasarkan periode waktu jatuhnya benda melalui medium zat cair (ketinggian atau jarak tertentu). dikarenakan adanya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan dicapai jika gaya gravitasi (g) sama dengan gaya tahan medium (f) besarnya gaya tahan (frictional resistance) untuk benda yang berbentuk bola stokes. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga respirok sampel. Selain itu viskometer ini bekerja dengan Hukum Stokes.

Bagian dan fungsi bagian-bagian Viskometer Hoppler: 

- Glass Tube : Sebagai wadah untuk sampel dan Steall Ball.

- Steall Ball : Sebagai pengukur kekentalan

- Light barrier : Sebagai batas dimana pengukuran diawali dan diakhiri

- Pressure Cell : bagian luar pada viskometer untuk melindungi sampel dalam tekanan yang tetap  

Cara dan Prinsip Kerja Viskometer Hoppler: Menjatuhkan bola yang terbuat dari kaca atau besi. Karena gaya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang besar sampai pada kecepatan yang maksimum. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga respirok sampel.

Cara kerja dengan Viskosimeter Hoppler:

1) Mengukur diameter bola yang akan dijatuhkan ke dalam tabung viskometer menggunakan mikrometer sekrup.

2) Menimbang massa bola.

3) Mengukur panjang tabung viskometer dari batas atas sampai batas bawah.

4) Menentukan massa jenis masing- masing cairan.

5) Mengukur temperatur viskometer hoppler.

6) Mengisi tabung dengan cairan sampel dan dimasukkan bola.

7) Menyalakan stopwatch pada saat bola di batas atas light barrier.

8) Mematikan stopwatch pada saat bola di batas bawah lightbarrier.

9) Mencatat waktu bola jatuh dari batas atas sampai batas bawah.

10) Mengulangi prosedur 7-9 sebanyak 10 kali berturut- turut, pada temperatur yang berbeda. 

d. Viscometer Cone and Plate (Brookfield).

Viskometer Cone and Plate atau Brookfield merupakan alat ukur kekentalan untuk menentukan viskositas absolut cairan dalam volume sampel kecil dan dapat mengukur level viskositasnya dengan presisi. Cone dan plate memberikan ketelitian yang diperlukan untuk pengembangan data rheologi lengkap. Dan saat ini termasuk yang paling canggih dan sering digunakan,  Kegunaan Viskometer Cone and Plate (Brookfield) Viskometer Cone and Plate dapat menentukan laju geser (Shear Rate) dan tekanan geser (Shear stress).

Fungsi dan Bagian-bagian dari Viskometer Cone and Plate (Brookfield):

- Layar : Untuk menampilkan hasil pembacaan alat

- Handle : Untuk menurunkan dan menaikkan alat

- Guard Leg : Sebagai pelindung pengaduk

- Spindle : Sebagai pengaduk sampel

- Buttons : Tombol yang tertera dibawah layar 

1. Print : Untuk mencetak hasil pembacaan

2. Set Spindle : Untuk mengatur pengaduk

3. Enter and Auto Range : Pengukuran otomatis

4. Select Display : Untuk memilih tampilan

5. Set Speed : Untuk mengatur kecepatan (rpm)

6. On and Off : Untuk mengaktifkan dan menonaktifkan viskometer

7. Option and Tab : Pengaturan viskometer

8. Cross Up and Down : Tombol atas dan bawah 

Cara menggunakan Viskometer Cone and Plate (Brookfield) adalah : Sampel ditempatkan pada wadah (sampel container) Kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut / pengaduk. Kerucut/pengaduk digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser didalam ruang sempit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.

Prinsip kerja dari viscometer Brookfield ini adalah semakin kuat putaran semakin tinggi viskositasnya sehingga hambatannya semakin besar. Pada metode ini sebuah spindle dicelupkan ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya. Gaya gesek antara permukaan spindle dengan cairan akan menentukan tingkat viskositas cairan, jadi semakin kuat putaran semakin tinggi viskositasnya sehingga hambatannya semakin besar.

Kelebihan dan Kekurangan Viskometer Cone and Plate (Brookfield):

- Kelebihan : Memiliki spindle yang sesuai dengan tingkat kekentalan sampel Dapat mengetahui kekentalan sampel yang tinggi Dapat menguji sampel yang berwarna maupun tidak berwarna. 

- Kekurangan : Cairan silikon murninya harus diganti setiap tahun.

Untuk menentukan viskositas dengan methode pengukuran Rotational harus dipenuhi beberapa hal sbb. :

§  Jenis Spindle, Spindel 1,2, 3 ...dst

§  Kecepatan putar Spindle (rpm)

§  Type Viscometert..

§  Suhu sample, diusahakan pengukuran viskositas dilakukan pada suhu ruang (25°C)

§  Shear Rate (bila diketahui)

§  Lama waktu pengukuran 

Semakin tinggi nomor spindle, maka semakin besar alat pemutarnya dan berpengaruh terhadap nilai kecepatan putar (rpm). Semakin besar spindle, maka semakin besar gaya yang diperlukan untuk memutar alat, sehingga kecepatan putar menurun dan nilai viskositas juga menurun (encer).

n  ALIRAN VISCOUS

            Pengaruh kekentalan : kecepatan aliran  fluida tidak  sama di  semua titik   penampang

     Kecepatan Aliran pada pipa:

   Dimana: 
P1 – P2 = beda tekanan antara kedua  ujung pipa

L = panjang pipa
R = jari-jari pipa

r  = jarak titik dari sumbu pipa

   
Debit alir (volume per detik)

Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd:

•          Panjang pembuluh

•          Diameter pembuluh

•          Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan 3.5 kali air)

•          :Tekanan 

Keterangan :
ɳ= Viskousitas = 10^-3 Pa (air) = 3 – 4 .10^-3 Pa (darah)

r = jari-jari pembuluh, 
L = Panjang

P = Tekanan, V = Volume, 
t = Waktu

Koefisien viskositas fluida dihitung dengan persamaan:

Keterangan:

           =   koefisien viskositas (Ns/m2)

r           =   jari-jari bola (m)

v           =   kecepatan maksimum bola (m/s)

P           =   massa jenis bola (kg/m3)

’          =   massa jenis fluida (kg/m3)

Sumber:

- www.google.com

- Materi kuliah Ir. Lubena, universitas Jayabaya

- www.ibs.co.id

*Ilmu tanpa amal, bagaikan pohon tanpa Buah.. maka berbagilah.. 😊