alat ukur viskositas cairan menggunakan metode silinder
TRANSCRIPT
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
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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].
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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 :
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.
Mikrokontroler
Driver Motor
Solid State Relay
(SSR)
Heater Sensor Gaya
Penguat AD620
LM35
Penguat AD620
Push Button “OFF”
LCD
Push Button “ON”
Motor DC
Encoder
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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 :
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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,
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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
ŋ = 2373.2e-0.053T
ŋ = 2350.6e-0.053T
ŋ = 2278.7e-0.052T
ŋ = 2224.4e-0.052T
0
100
200
300
400
500
600
700
25 45 65 85 105
ŋ=
Vis
kosi
tas
(ce
nti
Po
ise
)
T=Temperatur (Celcius)
150.48 RPM
188.64 RPM
246.72 RPM
337.68 RPM
Expon. (150.48 RPM)
Expon. (188.64 RPM)
Expon. (246.72 RPM)
Expon. (337.68 RPM)
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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,
Gambar 8. Perubahan nilai viskositas oli SAE 15W-40 terhadap temperatur dengan empat variasi RPM yang
berbeda
ŋ = 331.86e-0.033T
ŋ = 334.19e-0.034T
ŋ = 325.84e-0.034T
ŋ = 340.38e-0.035T
0
20
40
60
80
100
120
140
160
25 45 65 85 105
ŋ=V
isko
sita
s (c
en
tiP
ois
e)
T=Temperatur (Celcius)
150.48 RPM
188.64 RPM
246.72 RPM
337.68 RPM
Expon. (150.48 RPM)
Expon. (188.64 RPM)
Expon. (246.72 RPM)
Expon. (337.68 RPM)
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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
ŋ = 381.19e-0.033T
ŋ = 368.12e-0.032T
ŋ = 381.86e-0.033T
ŋ = 391.28e-0.033T
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
25 45 65 85 105
ŋ=V
isko
sita
s (c
en
tiP
ois
e)
T=Temperatur (Celcius)
150.48 RPM
188.64 RPM
246.72 RPM
337.68 RPM
Expon. (150.48 RPM)
Expon. (188.64 RPM)
Expon. (246.72 RPM )
Expon. (337.68 RPM)
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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%.
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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 15W-
40 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.
Alat ukur viskositas..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013
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..., Muamar Khadafi, FMIPA UI, 2013