LAPORAN PRATIKUM TEKNIK RESERVOIR I VISKOSITAS KINEMATIK

LAPORAN PRATIKUM TEKNIK RESERVOIR I

VISKOSITAS KINEMATIK

(ASTM D-445)

DISUSUN OLEH:

NAMA            : GISKA DEOVELWAN

NPM               : 1103028

LABORATORIUM TEKNIK RESERVOIR

PRODI TEK. EKSPLORASI PRODUKSI MIGAS

POLITEKNIK AKAMIGAS PALEMBANG

TA.2011/2012

KATA PENGANTAR

            Puji dan syukur saya panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan anugrah-Nyalah saya dapat menyelesaikan makalah ini. Karunia-Nya merupakan inspirasi yang tak terperi dalam penyelesaian laporan tentang viskositas.

            Sebagai pegangan ilmu dalam praktikum reservoir. Kami banyak mencari materi yang harus di pelajari lebih dalam,Oleh karena itu saya selaku penulis banyak melakukan pencarian data mengenai lebih dalam ilmu viskositas yang disajikan dalam makalah ini.

            Pada kesempatan ini, saya selaku penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada asisten praktikum reservoir yang telah  banyak membantu kami mulai dari perencanaan hingga sampai penyusunan. Saya pun berbahagia seandainya mahasiswa Akamigas  semakin antusias mengikuti perkembangan ilmu dan teknologi dalam dunia perminyakan.

            Saya selaku penulis  memohon maaf apabila terdapat kesalahan dalam bentuk penyajian maupun dalam bentuk ilmiah yang saya sajikan dan meminta kepada semua pihak agar memberikan kritik dan sarannya, guna menyempurnakan laporan  ini. Saya berharap ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa/i Akamigas khususnya bagi jurusan Teknik Eksplorasi dan Produksi Migas.

                

Palembang, 18 Juni 2011

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Judul…………………………………………………………………

Kata Pengantar………………………………………………………………...

Daftar Isi……………………………………………………………………....

BAB I. PENDAHULUAN................................................................................

    I.1 Latar Belakang..........................................................................................

    I.2. Tujuan dan Manfaat..................................................................................

    I.3 Metodelogi Penulisan ...............................................................................

    I.4 Sistematik Penulisan ................................................................................

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA......................................................................

BAB III. PEMBAHASAN................................................................................

BAB IV. PENUTUP........................................................................................

    IV.1 Kesimpulan ........................................................................................

    IV.2 Saran...................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Dalam ilmu industri perminyakan, praktikum ini sangat bermaanfaat bagi mahasiswa khususnya mahasiswa TEKNIK EKSPLORASI PRODUKSI MIGAS, viskositas sangat berperan penting dalam menentukan kekentalan minyak baik yang trasparan maupun opaque dalam trayek 0,2 Cs dan lebih besar dari 0,2Cs

I.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan :

o   Agar mahasiswa/i dapat menentukan, viskositas sangat berperan penting dalam menghitung kekentalan minyak baik yang trasparan maupun opaque dalam trayek 0,2 Cs dan lebih besar dari 0,2 Cs.

Manfaat :

o   Lebih mengenalkan mahasiswa/i Polteknik Akamigas Palembang bagaimana cara kerja menghitung viskositas dalam suatu fluida.

o   Agar mahasiswa mengetahui apa saja peralatan yg di gunakan dalam praktikum viskositas.

I.3 Metodelogi Penulisan

Adapun metodelogi penulisan yang penulis gunakan adalah :

Ø Library Research, yaitu penulis mengumpulkan data-data yang diperlukan dari buku-buku dan internet yang sesuai dengan masalah yang akan dibahas.

I.4 Sistematik Penulisan

BAB I, merupakan penjelasan dari latar belakang dibuatnya laporan ini, tujuan dan manfaat dari pembuatan laporan, metodelogi penulisan serta sistematik penulisan.

BAB II, berisi tentang tinjauan pustaka baik itu dasar-dasar teori yang bersangkutan dengan judul maupun gambar-gambar

BAB III, pembahasan tentang viskositas kiematik

BAB IV, yaitu penutup yang terdiri dari kesimpulan, saran dan terakhir daftar pustaka

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluida terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai "kekentalan" atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid. Air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi. Gaya tarik menarik antar molekul yang besar dalam cairan menghasilkan viskositas yang tinggi.

·         Teori Newton                                                                                                                                    Ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah benda padat, badan itu akan berubah bentuk sampai mengakibatkan gaya yang berlawanan untuk mengimbangkan, sebuah ekuilibrium. Namun, ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah fluid, seperti angin bertiup di atas permukaan samudra, fluid mengalir, dan berlanjut mengalir ketika tekanan diterapkan. Ketika tekanan dihilangkan, umumnya aliran berkurang karena perubahan internal energi viskositas cairan newton, Viskositas tiap fluida memiliki resistansi tehadap gaya geser atau viskositas yang berbeda. Makin besar tegangan geser yang terjadi maka makin kecil viskositasnya. Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Tekanan uap seperti dalam kasus gas, energi kinetik molekul cairan tidak seragam tetapi bervariasi. Terdapat keteraturan dalam keragaman ini dan distribusi mahasiswa dapat menjelaskan pengertian viskositas dan sifat alir cairan Viskositas dan sifat alir Cairan Newton Viskositas dinamik, Viskositas kinematik. Viskositas merupakan suatu pernyataan tahanan dari suatu cairan untuk mengalir. Viskositas Kinematik adalah viskositas absolut dibagi kerapatan cairan ( bobot Cairan hijau di bagian kiri mempunyai tingkat viskositas yang lebih Teori Newton). Ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah benda padat, badan itu akan sampai di sini yang telah dibahas adalah cairan satu komponen yakni cairan murni. Fasa cair yang berupa sistem dua atau multi komponen, yakni larutan juga.

Cairan Non Newton mempunyai tiga sub grup yaitu:
1. Cairan dimana tegangan geser hanya tergantung pada gradien kecepatan
saja, dan walaupun hubungan antara tegangan geser dan gradien kecepatan tidak linier, namun tidak tergantung pada waktu setelah cairan menggeser.
2. Cairan dimana tegangan geser tidak hanya tergantung pada gradien
kecepatan tetapi tergantung pula pada waktu cairan menggeser atau pada kondisi sebelumnya.
3. Cairan visco-elastis yang menunjukkan karakteristik dari zat pada elastis dan cairan viskus.
Kemiringan garis tersebut menunjukkan besarnya viskositas.
Prinsip dasar persamaan kontinuitas adalah massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, dimana massa dalam suatu sistem yang konstan dapat dinyatakan dalam rumus:
                                 ρ1.v1.dA1 = ρ2.v2.dA2

Perilaku dari fluida yang mengalir bergantung pada sifat dari fluida yang bervariasi. Viskositas adalah salah satu sifat yang penting berpengaruh pada tegangan geser yang terjadi pada fluida yang bergerak. Meskipun kedua fluida terlihat sama (keduanya mempunyai cairan yang bening dan mempunyai spesifik gravitasi, mereka berperilaku sangat berbeda pada saat bergerak. Viskositas yang paling kental adalah sekitar 10.000 kali daripada air. Fluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi) secara permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluida tersebut akan terbentuk lapisan-lapisan di mana lapisan yang satu akan mengalir di atas lapisan yang lain, sehingga tercapai bentuk baru. Selama perubahan bentuk tersebut, terdapat tegangan geser (shear stress) yang besarnya bergantung pada viskositas fluida dan laju alir fluida relatif terhadap arah tertentu. Bila fluida telah mendapatkan bentuk akhirnya, semua tegangan geser tersebut akan hilang sehingga fluida berada dalam keadaan kesetimbangan.

Pada temperatur dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyai densitas tertentu. Jika densitas hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan suhu dan tekanan yang relatif besar, fluida tersebut bersifat incompressible. Tetapi jika densitasnya peka terhadap perubahan variabel temperatur dan tekanan. Fluida tersebut digolongkan compresible. Zat cair biasanya dianggap zat yang incompresible, sedangkan gas umumnya dikenal sebagai zat yang compresible.
Kemampuan mampat fluida (Compressibility of fluids) adalah salah satu sifat fluida yaitu seberapa mudah volume dari suatu massa fluida dapat diubah apabila terjadi perubahan tekana  artinya seberapa mampu mampatkah fluida tersebut. Sebuah sifat yang biasa dipakai untuk mengetahui kemampuan mampatan fluida adalah bulk modulus.

Ev.Ev=dp/(dp/p)
Hasil nilai modulus yang besar menunjukan bahwa fluida relatif tidak mampu mampat. Tidak mampu mampat artinya dibutuhkan perubahan tekanan yang besar untuk menghasilkan perubahan volume yang kecil.

SISTEM  NEWTONIAN

            Diasumsikan adalah sebuah balok cairan yang terdiri dari lapisan-lapisan molekul paralel, bagaikan setumpuk kartu. Jika bidang cairan paling atas bergerak dengan suatu kecepatan konstan, setiap lapisan di bawahnya akan bergerak dengan suatu kecepatan yang berbanding lurus dengan jarak dari lapisan dasar yang diam.
Digunakan istilah :
Rate of shear (D) dv/dr untuk menyatakan perbedaan kecepatan (dv) antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil (dr).
Shearing stress (τ atau F ) F’/A untuk menyatakan gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran.
F’/A = η dv/dr
η= F’/A = Fdv/dr G

Viskositas (η) merupakan perbandingan antara Shearing stress F’/A dan Rate of shear dv/dr. Satuan viskositas adalah poise atau dyne detik cm^-2
Fluiditas merupakan kebalikan dari viskositas. Satuan fluiditas adalah centipoise (cps). 1cps= 0,01poise , f = 1/η

Viskositas Kinematik adalah viskositas absolut dibagi kerapatan cairan (bobot jenis). Satuannya adalah stokes, s atau centistokes, cs. Viskositas kinematik = η /r. Besarnya Rate of shear sebanding dengan Shearing stress.

Pengaruh Suhu terhadap Viskositas
RUMUS ARRHENIUS :
h = A.eEv/RT

Dimana:
A = konstanta tergantung pada berat molekul dan molar volume cairan
Ev = energi aktivasi yang diperlukan untuk menginisiasi aliran antar molekul

            Dibutuhkan lebih banyak energi untuk memecah ikatan dan membuat cairan tersebut mengalir, karena cairan tersebut tersusun dari molekul-molekul yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen. Tetapi ikatan ini akan dipecahkan pada temperatur yang tinggi oleh perpindahan panas dan Ev akan menurun dengan nyata. Viskositas cairan akan menurun jika suhu diturunkan, sedangkan viskositas gas meningkat jika suhu dinaikkan.

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer.

Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :

1.      Viskometer k apiler / Ostwald
            Viskositas dari cairan newton bias ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketikaia 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
Berdasrkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan 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).
Viskometer Cup dan Bob
         Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalamdari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi.Penurunan konsentras iini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan kelua rmemadat.Hal ini disebt aliran sumbat (Moechtar,1990).

3.      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).

Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s). Ketika Anda berbicara viskositas Anda berbicara tentang fluida sejati. Fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan fluida dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda. Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun 1845, Sir George Stokes menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai k = 6 π r. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh persamaan seperti berikut:

Gambar Alat dan Rangkaian Percobaan

1.      Viskosimeter Dua Kaki                                   2.  Viskosimeter Tiga Kaki

                     

Rangkaian Percobaan

BAB III

                                                    PEMBAHASAN

Pada kali ini saya mengangkat masalah mengenai koefisien viskositas didefinisikan sebagai hambatan pada aliran cairan. Gas juga memiliki viskositas, tetapi nilainya sangat kecil. Dalam kasus tertentu viskositas gas memiliki peran penting, misalnya dalam peawat terbang.

1.      Viskositas cairan yang partikelnya besar dan berbentuk tak teratur lebih tinggi dari pada yang partikelnya kecil dan bentuknya teratur.

2.      Semakin tinggi suhu cairan, semakin kecil viskositasnya.

Dua poin ini dapat dijelaskan dengan teori kinetik. Tumbukan antara partikel yang berbentuk bola atau dekat dengan bentuk bola adalah tumbukan elastik atau hampir elastik. Namun tumbukan antara partikel yang bentuknya tidak beraturan cenderung tidak elastik. Dalam tumbukan tidak elastik, sebagian energi translasi diubah menjadi energi vibrasi, dan akibatnya partikel menjadi lebih sukar bergerak dan cenderung berkoagulasi. Efek suhu mirip dengan efek suhu pada gas. Koefisien viskositas juga kadang secara singkat disebut dengan viskositas dan diungkapkan dalam N s m^-2 dalam satuan SI. Bila sebuah bola berjari-jari r bergerak dalam cairan dengan viskositas η dengan kecepatan U, hambatan D terhadap bola tadi diungkapkan sebagai.berikut:

D = 6πhrU

Hubungan ini (hukum Stokes) ditemukan oleh fisikawan Inggris Gabriel Stokes (1819-1903). Viskosotas atau kekentalan dapat dibayangkan sebagai gesekan antara satu lapisan dengan lapisan lain di dalam fluida. Dalam fluida tidak kental (fluida ideal) tidak ada viskositas yang menghambat lapisan-lapisan fluida ketika laipsan-lapisan tersebut bergeser sedangkan dalma fluida kental viskositas/kekentalan itu ada. Akibatnya dalam suatu pipa yang luas penampangnya serba sama, setiap lapisan fluida tidak kental bergerak dengan kecepatan yang sama, demikian pula lapisan fluida yang dekat dengan dinding pipa, sedangkan dalam fluida kental lapisan-lapisan fluida bergerak dengan kecepatan yang tidak seluruhnya sama. Bahkan lapisan fluida yang terdekat dengan dinding tidak bergerak sama sekali . Dalam fluida yang kental kita perlu gaya untuk menggeser satu lapisan fluida terhadap yang lain .Fluida ideal tidak mempunyai viskositas alias kekentalan. Jika kita mengandaikan suatu fluida ideal mengalir dalam sebuah pipa, setiap bagian fluida tersebut bergerak dengan laju (v) yang sama. Berbeda dengan fluida ideal, fluida riil alias fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari mempunyai viskositas.Karena mempunyai viskositas, maka ketika mengalir dalam sebuah pipa, misalnya, laju setiap bagian fluida berbeda-beda. Lapisan fluida yang berada tengah-tengah bergerak lebih cepat (v besar), sebaliknya lapisan fluida yang nempel dengan pipa tidak bergerak alias diam (v = 0). Jadi dari tengah ke pinggir pipa, setiap bagian fluida tersebut bergerak dengan laju yang berbeda-beda.  

Keterangan :

R = jari-jari pipa/tabung v                                                                                                                          1 = laju aliran fluida yang berada di tengah/sumbu tabung v                                                             2 = laju aliran fluida yang berjarak r2 dari pinggir tabung v                                                                   3 = laju aliran fluida yang berjarak r3 dari pinggir tabung v                                                                     4 = laju aliran fluida yang berjarak r4 dari pinggir tabung r

Besarnya gaya yang diperlukan untuk menggerakkan suatu lapisan fluida dengan kelajuan tetap v untuk luas keeping yang bersentuhan dengan fluida A, dan berjarak L dari keeping yang diam dirumuskan dengan. Dengan  F = gaya yang bekerja (newton(N) A = luas penampang yang bersentuhan dengan fluida (m2 )

V= kelajuan (m/s) L = jarak antara dua keeping (m)

η =koefisien viskositas [kgm-1s-1 atau Pa s (pascal sekon )] 

nilai koefisien viskositas (η) berubah sesuai dengan perubahan temperature. Jika temperature naik viskositas zat cair turun sedangkan untuk gas akan naik dan sebaliknya jika temperature turun viskositas zat cair naik sedangkan untuk gas turun.

Hukum stokes untuk fluida kental

Bagaimana pengaruh fluida kental terhadap benda yang bergerak di dalamnya. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan tertentu dalam suatu fluida kental, maka benda tersebut akan terhambat gerakannya oleh gaya gesekan fluida pada benda tersebut. Seorang dengan nama sir George Stokes pada tahun 1845 menunjukkan bahwa gaya hambatan F yang dialami oleh benda berbentuk bola yang bergerak relative terhadap fluida diberikan oleh hubungan 

Dengan

Fs= gaya hambatan (N)

η =koefisien viskositas [kgm-1s-1 atau Pa s (pascal sekon )]

r= jari-jari bola (m)

v = kelajuan relative benda terhadap fluida (m/s)

π = 3,14 atau 222

Hukum Stokes

Suatu benda yang dijatuhkan bebas dalam suatu fluida kental, kecepatannya makin besar sampai mencapai suatu kecepatan maksimum yang tetap. Kecepatan maksimum yang tetap ini dinamakan kecepatan terminal. Pada benda yang jatuh bebas dalam fluida kental, selama geraknya bekerja tiga buah gaya yaitu:

1. Gaya berat w= m. G  yang arahnya ke bawah

2. Gaya keatas fa= vf. Ρf G yang arahnya keatas 

3. Gaya hambatan/gesekan yang dikerjakan fluida.  Fs

Kecepatan terminal dicapai setelah gaya-gaya yang bekerja seimbang

 W –fs–f a = 0

Untuk benda berbentuk bola, kecepatan terminal (vt) dirumuskan dengan 

Dengan:

vt= kecepatan terminal (m/s)

r = jari-jari bola (m)

η= koefisien viskositas fluida (kg m-1 s-1)

ρb= massa jenis benda (kg/m3)

ρf = massa jenis benda (kg/m3)

g = gravitasi (m/s)

BAB IV

PENUTUP

VI.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian bahasan “viskositas” dapat disimpulkan bahwa:

1. Peranan viskositas di industry migas sangat penting.

2. Viskositas sangat penting dan harus cermat dalam menentukan                  kekentalan Minyak baik yang transparan maupun opaque.

VI.    II  Saran
1. Sebaiknya alat dan bahan digunakan sesuai dengan tujuan dan fungsinya.

        2. Sample ke 3 harus di lengkapi

       

DAFTAR  PUSTAKA

Ir.H.hamid,abdul. dkk. Buku Penuntun PratikumTeknik Reservoir I. LaboratoriumTeknik Reservoir I.2011/2012: Palembang

http://www.shinhan.com/product/catalog/gecil_astm_method_D6304%20%2800%29.PDF

http : //www.kyoto-kem.com/en/pdf/viskositas/kekentalan.pdfp

http ://www.intertekcb.com/Thailand/documents/viskositas_kinematik.pdf

 http ://www.energyinstpubs.org.uk/pdfs/1657.pdf

http ://www.expotechusa.com/viskositas.pdf