ALAT SENTRIFUGASI

Secara umum sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal. Sentrifugasi digunakan untuk memisahkan suspensi yang jumlahnya sedikit. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat cair tersuspensi maupun campuran berfasa cair-cair. Pada pemisahan dua fasa cair dapat dilakukan apabila kedua cairan mempunyai perbedaan rapat massa. Semakin besar perbedaan rapat massa dari kedua cairan semakin mudah dipisahkan dengan cara sentrifugasi. Semakin mudah dipisahkan yang dimaksud adalah semakin kecil energi yang diperlukan untuk proses pemisahannya. Dua cairan yang dipisahkan dengan metode sentrifugasi biasanya berbentuk dua fasa cair yang teremulsi. Proses sentrifugal adalah suatu proses yang relatif sulit karena disini kita dihadapkan pada pengaturan percepatan dan perlambatan dari beban yang memiliki inertia yang tinggi dan berubah pada setiap tahapan dalam satu siklus operasional sebuah mesin sentrifugal. Alat yang digunakan adalah alat sentrifugasi. Prinsip sentrifugasi adalah pemusingan yang cepat menghasilkan gaya sentrifugal lebih besar dari gaya grafitasi, akibatnya partikel-partikel tersuspensi akan mengendap di dasar tabung, selanjutnya filtrat di dekantasi (dituang atau di pipet secara hati-hati).

Alat sentrifugasi ini dapat dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan hasil yang didapatkan, yaitu :

1. Alat sentrifugasi filtrasi (pengendapan)

2. Alat sentrifugasi penjernih (Dekanter, klarifier)

1. Alat sentrifugasi filtrasiAlat jenis ini biasanya digunakan untuk memisahkan campuran padatan dan cairan dengan padatan yang lebih banyak dibandingkan cairannya.

Prinsip pemisahan untuk alat ini adalah campuran padat/ cair dimasukkan ke dalam sebuah tromol yang dilengkapi dengan dinding saring. Pada waktu memutar, at cair didorong keluar, sedangkan padatan tetap tinggal di dalam dinding saring tromol. Jadi disini sentrifugal berfungsi sebagai penyaring (filtrasi).

Alat sentrifugasi filtrasi yang paling sederhana terdiri dari sebuah keranjang ayak yang berputar cepat di dalam sebuah rumah keranjang bagian dalam dilapisi dengan mdia filter (kain saringan). Keranjang dapat digerakkan/ diputar secara listrik atau hidraulik. Alat ini bisa dipasang secara vertikal atau horizontal.a. Perforated basket centrifuge

Perforated basket adalah salah satu contoh alat sentrifugasi filtrasi yang dipasang secara vertikal. Perforated basket merupakan alat setrifugal filtrasi yang sederhana dan bekerja secara tak kontinu, terdiri dari keranjang ayak yang berputar cepat dalam sebuah rumah. Alat ini dapat di pasang secara tegak, di dalam keranjang ayak di pasang kain saring (media filter).Perforated basket mempunyai lubang dengan diameter 1/8 - 3/16 inci, dengan jarak antar lubang - 3/4 inci, tebal dinding perforated basket inci dengan diameter 18-84 inci (yang standart 30 inci). Kecepatan putarannya sebesar 800-1800 rpm dan kapasitasnya dapat melebihi 100 lb.Keranjangnya dapat terbuat dari baja, stainless steel atau brass. Sentrifugal jenis ini banyak di pakai untuk slurry yang viscous (industri gula, tekstil, benang).

Gambar 1.1 Perforated Basket CentrifugeCARA KERJA:

menit permulaan, sentrifugal diputar hingga kecepatan 500 rpm, lalu slurry di masukkan, dan perputaran dinaikkan menjadi 1500 rpm. Karena adanya putaran, padatan (kue) akan tertinggal pada keranjang ayak sedang filtratnya masuk ke dalam rumah dengan menembus kain filter dan lubang lubang keranjang ayak, filtrat kemudian keluar melalui pipa pembuangan. Setelah beberapa waktu (kue membentuk ketebalan tertentu) pemasukan slurry dihentikan sebelum kue dikeluarkan seringkali kue yang terbentuk memerlukan pencucian (alat masih tetap berputar). Pada proses ini, cairan pencuci dipercikkan secara merata di atas kue. Setelah pencucian selesai, perputaran dihentikan dan kue dikeluarkan. Cara pengeluarannya bisa dengan tangan atau dengan bantuan pisau pengeruk atau bisa juga diambil dengan mengangkat kantong-kantong filter yang telah berisi kue.Satu cycle operasi kira-kira 18 menit, dan setelah 20 menit menjadi kosong dan siap operasi kembali.Tujuan pengisian slurry pada kecepatn 500 rpm adalah jika pada perputaran 1500 rpm, maka nanti kristalnya akan pecah/ menjadi lebih halus. Dan jika pada perputaran 1500 rpm, cakenya sudah bisa menempel.

b. Ter meer centrifuge with pusher (alat sentrifugasi sorong)Alat ini termasuk dalam jenis alat sentrifugasi perforated basket yang dilengkapi dengan pusher (alat pendorong) untuk mengeluarkan kue sehingga alat bisa bekerja secara terus-menerus (kontinu). Ukuran basket biasanya berdiameter 30 inci dengan panjang pusher 12 inci. Karena alat bekerja secara kontinu, maka kapasitasnya besar dengan pergerakan pusher 15-30 kali per menit.

CARA KERJA :

Corong pengumpan dan keranjang ayak berputar, sedangkan rumah kue dan rumah filtrat tidak berputar. Melalui sebuah pipa saluran, slurry masuk ke corong pengumpan yang dipasang pada lantai sorong kemudian terdistribusi secara merata di dalam tromel. Filtrat dilontarkan dengan gaya sentrifugal menembus celah dan meninggalkan rumah sentrifugasi melalui sebuah lubang tersendiri. Kue filter yang terbentuk terbawa ke bagian tepi keranjang karena gerakan kian kemari dari pusher dan jatuh keluar melalui pipa pembuangan. Pencucian kue filter yang sewaktu-waktu diperlukan dapat dilakukan di dalam tromel yang dapat digerakkan secara aksial, berselingan dengan bagian yang diam di tempat.

Alat sentrifugasi sorong adalah jenis alat filtrasi yang dapat dipakai untuk produk-produk berbentuk kristal kasar yang mudah difiltrasi, yang tidak usah dicuci atau hanya perlu dibersihkan sekedarnya, biasanya sering digunakan di pabrik-pabrik gula atau garam.

c. Ter meer universal centrifuge

Sentrifugal ini sebenarnya merupakan sentrifugal semi kontinu, karena dalam operasinya mengalami pemberhentian aliran feed (slurry) tetapi alat masih tetap berputar. Kontruksi alatnya sama dengan perforated basket centrifugal, tetapi diletakkan secara horizontal dimana pemasukan slurry dan pengeluaran kue dilakukan dari samping, pengeluaran kuenya menggunakan pisau penggaruk.

CARA KERJA

Feed/ slurry dimasukkan pada saat basket dalam keadaan berputar. Karena adanya putaran, kue akan tertahan dan mengendap pada kain saringan, sedang filtrat menembus kain saringan dan keluar lewat pipa pengeluaran untuk filtrat.

Setelah beberapa waktu (kue mencapai ketebalan tertentu), pemasukan feed dihentikan. Kemudian dilakukan pencucian (sentrifugal tetap berputar). Setelah pencucian selesai, perputaran dikurangi kecepatannya. Kemudian kue dikeluarkan dengan pisau penggaruk dan langsung masuk ke pipa pengeluaran.

Kerugian pada alat sentrifugasi yang mempunyai pisau penggaruk adalah hanya bahan yang berbentuk pasir dan tidak melekat yang dapat dikeluarkan. Di samping itu, setiap kali terdapat lapisan kue yang tersisa pada kain filter. Lapisan ini pada saat-saat tertentu harus dikeluarkan dengan tangan. Jika tidak, dapat mengurangi daya filtrasi.

2. Alat sentrifugasi penjernihAlat jenis ini dapat digunakan untuk memisahkan cair/ cair atau cair/ cair dengan sedikit endapan, dimana cair/ cair tersebut tidak saling larut (ada perbedaan densitas) dan alat ini bisa beroperasi secara kontinu.

Berbeda dengan alat sentrifugasi penyaring/ filtrasi, tromol maupun rotor pada alat sentrifugasi penjernih dibuat bermantel penuh. Prinsipnya: pada alat ini pemisahan terjadi pada arah radial, sehingga karena percepatan yang besar, partikel berat membentuk lapisan yang terluar dan partikel yang lebih ringan ada di lapisan dalam.

a. Disk centrifuge (sentrifugasi piring)Alat sentrifugasi piring sangat efektif untuk pemisahan beberapa campuran liquida dan campuran liquida yang mengandung sedikit padatan. Bentuknya menyerupai silinder yang bulat dengan diameter 8 20 inci yang mempunyai sumbu berputar yang vertikal. Di dalam alat ini terdapat sejumlah besar piring berbentuk kerucut yang disusun satu diatas yang lain.

CARA KERJA

Campuran yang akan dipisahkan mengalir masuk ke ruang separasi di dalam tromol melalui pipa masukan yang tidak bergerak. Di dalam ruang ini terdapat sejumlah besar piring berbentuk kerucut yang disusun satu diatas yang lain. Dengan membuat lubang-lubang yang teratur pada piring-piring itu, tersusunlah saluran-saluran tegak lurus yang menembus seluruh perangkat piring. Campuran yang dimasukkan ke dalam akan mengalir ke atas melaui saluran-saluran tersebut dan kemudian terdistribusi ke dalam ruang-ruang sempit diantara piring. Cairan yang lebih ringan naik melewati tepi dalam piring ke saluran keluaran di atas. Sedangkan cairan yang lebih berat mengalir melewati tepi luar piring ke saluran pembuangan lain yang juga terdapat di atas. Endapan akan terkumpul di ruang lumpur di sekeliling tromol dan dapat dikeluarkan dengan perlengkapan penyalur khusus secara kontinu.

b. Alat sentrifugasi spiral pengangkutAlat ini dapat digunakan untuk memisahkan campuran padatan dan cairan yang lebih banyak padatannya, tapi karena dalam sistem peralatannya tidak menggunakan saringan ayak (filter), sehingga masuk pada sentrifugasi jenis penjernih.

Alat ini terdiri atas tromol (drum) yang berbentuk conical (kerucut silinder) yang berputar pada posisi horizontal yang di dalamnya terdapat screw/ spiral pengangkut yang berputar dengan kecepatan sedikit berbeda dengan kecepatan putar tromol, di antara tromol dan spiral terdapat celah yang sempit. Alat ini memisahkan campuran padat-cair dengan padatan yang mudah menjadi kering atau yang tidak higroskopis.

CARA KERJA

Drum/ tromol berputar (kurang lebih 3250 rpm), screw/ spiral juga berputar dengan arah yang sama (kurang lebih 3000 rpm).

Campuran cair-padat dimasukkan ke tengah-tengah alat sentrifugasi melalui sebuah pipa masukan yang khusus. Karena gaya sentrifugal yang besar, bahan-bahan padat yang berat jenisnya lebih besar akan terakumulasi pada dinding tromol. Oleh spiral, padatan tersebut diangkut dan dikeluarkan secara kontinu melalui ujung tromol yang lebih sempit dan berbentuk kerucut. Cairan terkumpul pada ujung tromol yang lain dan mengalir ke luar melewati sebuah tanggul yang dapat diatur ketinggiannya.

c. Solid bowl basket (Imperforated basket centrifugal)Sama dengan perforated basket, hanya basketnya tidak berlubang. Digunakan untuk pemisahan liquida dengan liquida dalam suspensi (misal minyak/ eteris).

Tujuan dinding yang berbentuk lekuk (bowl) agar cairan ikut berputar, dan pada putaran tetsebut terjadi 2 lapisan.

Karena sistem ini tidak kontinu, maka pada pabrik agar bisa menjadi sistem yang kontinu, sering dipasang beberapa centrifugal secara paralel, misalnya dipasang 4 buah, maka yang I diisi dahulu, setelah yang I mencapai operasi konstan (1500 rpm), yang II lalu diisi dan seterusnya. Ketika sampai di III atau IV, lalu I discharge. Jadi, kerjanya semi kontinu bila dtinjau dari seluruh penysunan alat tersebut.

Jenis-jenis sentrifugal yang digunakan untuk sedimentasi meliputi: hydrocyclone tubular bowl chamber bowl imperforate basket disk stack separator disk-bowl centrifuge decanter1. Gambar mesin dan Keterangannya Hydrocyclone

Hydrocyclone merupakan perangkat sederhana menggunakan gaya sentrifugal untuk mencapai pemisahan. Pemisahan sentrifugal yang dihasilkan oleh gerakan mengaduk, yang disebabkan oleh pengenalan tangensial dari bahan. Prinsipnya operasi didasarkan pada konsep kecepatan ketetapan henti dari sebuah partikel padat dalam bidang sentrifugal.

Gambar 1. HydrocyclonePrinsip dasar kerja hydro cylone

Dasar dasar operasional dari hydrocylone adalah memanfaatkan efek dari gaya centrifugal dan density fluida kerja. Fenomena fenomena dari efek tersebut diperlihatkan dengan fakta bahwa sebagian besar air yang mengikuti arus berputar di dalam hydrocyclone tergerak ke arah poros pusaran dan akan naik ke dalam vortex untuk menuju dome dan keluar meninggalkan hydrocyclone. Pada hakekatnya tiap partikel dari cracked mixture di dalam air, sebagai media yang bergerak mengikuti arus pusaran di dalam hydrocyclone dipengaruhi oleh 2 gaya yang berlawanan yaitu gaya centrifugal yaitu gaya yang mendorong partikel partikel cracked mixture ke dinding cone hydrocyclone dan gaya yang berlawanan arah dengan gaya centrifugal yaitu gaya yang mendorong menuju ke lobang dari vortex, dan berusaha untuk menghanyutkan partikel-partikel. Selain arus berputar, di dalam air yang sedang mengikuti gerak pusaran di dalam hydro cyclone juga ada arus non tangensial yang berlawanan arah dengan gaya centrifugal.

Partikel-partikel inti ( kernel ) dengan berat jenis ( specifik gravity ) yang lebih rendah dari pada fraksi cangkang ( shell ) dengan aliran tahanan yang lebih kecil akan hanyut ke poros putaran dan akan keluar dari hydrocyclone untuk keluar meninggalkan hydrocyclone melalui vortex. Partikel-partikel cangkang dengan berat jenis ( specifik gravity ) yang lebih besar daripada fraksi inti ( kernel ) dengan aliran tahanan yang lebih besar akan lebih banyak dipengaruhi oleh gaya centrifugal sehingga akan terdesak ke dinding hydrocyclone untuk selanjutnya turun dan keluar meninggalkan hydrocyclone melalui, lubang pengeluaran di ujung dasar cone.

2. Tubular bowl centrifuge

Tubular centrifuge digunakan utamanya untuk pemisahan secara kontinyu cairan dari cairan atau partikel yang sangat halus dari cairan, meskipun dalam beberapa kasus itu digunakan sebagai sentrifugal jenis batch. Tubular centrifuge adalah pengganti yang sangat baik bagi banyak filter dan membran aplikasi tradisional karena efisiensi yang tinggi (hampir tidak kehilangan produk) dan footprint kecil. Selain itu, tidak seperti filter tradisional, mereka tidak pernah memerlukan pra-coating atau back-pembilasan dan tidak pernah menyumbat.

Gambar 2. Tubular-bowl centrifuge3. Chamber bowl centrifuge

Chamber mangkuk centrifuge adalah salah satu mangkuk tubular yang diatur co-aksial. Memiliki mangkuk utama mengandung sisipan silinder yang membagi volume mangkuk menjadi serangkaian ruang annular, yang beroperasi secara seri.

Gambar 3. Chamber bowl centrifuge4. Imperforate basket centrifuge

The imperforata keranjang centrifuge digunakan ketika jika konten padat dari suspensi lebih tinggi. Ini terdiri dari keranjang berbentuk drum sederhana atau mangkuk, biasanya berputar di sekitar sumbu vertikal.

Gambar 4. Imperforate basket centrifuge5. Disk stack separator

Desain paling sederhana adalah mangkuk tertutup, yang berisi disk stack, dengan padatan mengumpul di bagian luar mangkuk, dari mana mereka harus dihilangkan secara manual setelah menghentikan rotasi. Padatan dikeluarkan dari mangkuk dengan sejumlah metode , termasuk penggunaan dasar nozel, yang terbuka terus menerus. Dalam desain yang lebih rumit nozel valved terbuka secara otomatis ketika kedalaman solid dalam mangkuk mencapai nilai tertentu, dan kemudian tutup lagi ketika sebagian besar padatan telah habis.

Gambar 5. Disk stack separator6. Disk-bowl centrifugeDisk-mangkuk sentrifugal yang umum digunakan dalam bioseparation, karena menawarkan pemisahan kontinyu. Yang ditumpuk disk kerucut memungkinkan area sedimentasi besar dalam volume yang relatif kompak. Pakan memasuki kompartemen yang sebenarnya di bagian bawah mangkuk dan perjalanan ke atas melalui kecepatan vertikal lubang pakan, mengisi ruang antara cakram. Disc mangkuk sentrifugal adalah dangkal lebar silinder bawah didorong mangkuk berputar dengan kecepatan sedang dari 6000 rpm dalam casing stasioner dari 30 cm sampai 100 cm diameter.

Gambar 6. Disk-bowl centrifuge7. Decanter

Decanter centrifuge adalah satu-satunya centrifuge sedimentasi yang dirancang dari awal untuk menangani konsentrasi padatan yang signifikan dalam suspensi pakan. Pada saat yang sama dapat mencapai derajat klarifikasi cukup baik dari konsentrat cair. Meskipun sedikit rumit, mesin mencakup prinsip sederhana. Perbedaan kecepatan antara sekrup dan gulir memberikan gerakan menyampaikan untuk mengumpulkan dan menghapus padatan, yang menumpuk di dinding mangkuk.1. Cylindroconical bowl2. Helical extraction screw (scroll)3. Feed4. Distributor5. Ring space6. Settled product7. Liquid level8. Drying zone9. Clarified liquid10. Adjustable thresholds

Gambar 7. Decanter

MAKALAH PIP 2SENTRIFUGASI

OLEH :Kelompok: 7 (Tujuh)

Nama

:Esa Ahmeilawati

(061230401037)Wisman Dwingga

(061230401052)

Kelas

:3KIBDosen :

PembimbingJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYATAHUN AJARAN 2014/2015