Perbandingan Viskositas Minyak Jarak Dan Minyak Diala-C

PERBANDINGAN VISKOSITAS MINYAK JARAK

DAN MINYAK DIALA-C

TUGAS AKHIR

Tugas Akhir ini diajukan guna melengkapi syarat untuk memperoleh gelar sarjana (S-1) Teknik Elektro Di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

OLEH : 050422008

FRANS DESANA SEBAYANG

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

PERBANDINGAN VISKOSITAS MINYAK JARAK

DAN MINYAK DIALA-C

OLEH : 050422008

FRANS DESANA SEBAYANG

Disetujui Oleh : Pembimbing

NIP : 130 809 911 Ir. Eddy Warman

Diketahui Oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara

NIP : 131 459 554 Ir. Nasrul Abdi, MT

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

PERBANDINGAN VISKOSITAS MINYAK JARAK

DAN MINYAK DIALA-C

TUGAS AKHIR

Tugas Akhir ini diajukan guna melengkapi syarat untuk memperoleh gelar sarjana (S-1) Teknik Elektro Di Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

OLEH : 050422008

FRANS DESANA SEBAYANG

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

PERBANDINGAN VISKOSITAS MINYAK JARAK

DAN MINYAK DIALA-C

OLEH : 050422008

FRANS DESANA SEBAYANG

Disetujui Oleh : Pembimbing

NIP : 130 809 911

Ir. Eddy Warman

Diketahui Oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara

NIP : 131 459 554

Ir. Nasrul Abdi, MT

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

ABSTRAK

Tugas akhir ini merupakan penelitian untuk membandingan minyak jarak dengan minyak diala-c ditinjau dari segi viskositas atau kekentalannya. Dari hasil penelitian didapat viskositas minyak jarak adalah 28,2 saybolt pada suhu 38oc yang berarti masih memenuhi syarat viskositas minyak sebagai pendingin trafo yaitu maksimal sebesar 40 saybolt pada suhu 40 0c.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan kepada penulis: kesehatan, hikmat / ilmu pengetahuan, kecukupan materi dan waktu untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah ” Perbandingan Viskositas Minyak Jarak Dan Minyak Diala-C”.

Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada orang tua Penulis P.Sebayang dan E.br Ginting juga kepada adik-adikku Robby, Theresia dan Citra yang telah memberikan moral, pemikiran dan materi yang sangat berarti.

Penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada :

1. Ayahanda dan Ibunda yang tercinta dan seluruh anggota keluarga telah banyak membantu dari segi materil maupun moril sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Nasrul Abdi MT selaku Ketua Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Rahmad Fauzi ST, MT, selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Eddy Warman , selaku Pembimbing Tugas Akhir atas segala bimbingan dan motivasinya.

5. Bapak Ir. R.Sugih Arto Yusuf selaku dosen wali.

6. Seluruh staff pengajar khususnya konsentrasi Teknik Energi Listrik Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara.

7. Semua Pegawai dan karyawan Departmen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Bang Krista Sebayang , selaku Kepala Laboratorium Fisika Lanjutan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara dan Bapak Irwansyah selaku Kepala Laboratorium Instrumentasi Perguruan Teknologi Kimia Industri (PTKI), yang telah memberikan sarana pendukung dan bimbingannya .

9. Rekan-rekan mahasiswa program pendidikan ekstensi di Departemen Teknik Elektro angkatan 2005 .

10. Rekan-rekan kerja di PT. PLN (PERSERO) Cab.Lubuk Pakam Ranting Deli Tua. Yang telah banyak membantu dari segi moril dan waktu yang diberikan. 11. Semua pihak yang tidak disebutkan yang turut membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.

Kesempurnaan tiada batas, namun Penulis telah melakukan dengan setia segala usaha yang mungkin untuk memberikan yang terbaik dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat.

Medan, September 2008 Penulis

Frans Desana Sby. Nim : 050422008

DAFTAR ISI

“PERBANDINGAN VISKOSITAS MINYAK JARAK DAN MINYAK DIALA-C”

ABSTRAK...i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI...iv

DAFTAR GAMBAR...vi

DAFTAR TABEL...vii

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ...1

I.2. Tujuan Penelitian...2

I.3. Batasan Masalah...2

I.4. Metodologi Penelitian...2

BAB II DASAR TEORI II.1 Definisi Viskositas...4

II.2 Minyak Jarak...6

II.3 Minyak Diala-C...8

II.4 Hubungan Viskositas Dengan Pendingin Transformator...9

II.4.1. Sebab Timbul Panas Pada Transformator...9

II.4.2. Minyak Sebagai Pendingin Transformator...12

BAB III PENGUKURAN VISKOSITAS MINYAK JARAK DAN MINYAK DIALA-C III.1. Umum...16

III.2. Pengukuran Viskositas ...17

III.3. Prosedur Pengukuran... ...19

III.4. Hasil Pengukuran... ...21

BAB IV ANALISIS DATA IV.1. Kekentalan Minyak (Viskositas)...23

IV.1.1. Minyak Jarak...23

IV.1.2. Minyak Diala-C...25

IV.2. Grafik Viskositas Minyak...26

IV.3. Analisis Grafik Viskositas Minyak...27

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan...28

V.2 Saran...28

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 ...7

Gambar 2.2 ...8

Gambar 2.3 ...9

Gambar 2.4 ...10

Gambar 2.5 ...12

Gambar 2.6 ...12

Gambar 2.7 ...13

Gambar 2.8 ...13

Gambar 3.1 ...16

Gambar 3.2 ...17

Gambar 3.3 ...18

Gambar 3.4 ...19

Gambar 3.5 ...21

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1...14

Tabel 2.2...15

Tabel 3.1...21

Tabel 3.2...22

ABSTRAK

Tugas akhir ini merupakan penelitian untuk membandingan minyak jarak dengan minyak diala-c ditinjau dari segi viskositas atau kekentalannya. Dari hasil penelitian didapat viskositas minyak jarak adalah 28,2 saybolt pada suhu 38oc yang berarti masih memenuhi syarat viskositas minyak sebagai pendingin trafo yaitu maksimal sebesar 40 saybolt pada suhu 40 0c.

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. LATAR BELAKANG

Upaya yang dilakukan untuk menstabilkan suhu pada kumparan dan inti transformator tersebut adalah dengan cara mendinginkan kumparan trafo. Minyak banyak digunakan sebagai salah satu cara utuk mendinginkan kumparan trafo, dimana kumparan dan inti trafo dicelupkan kedalam wadah minyak. Jenis minyak yang biasa digunakan sebagai pendingin trafo antara lain adalah A, Diala-B, Diala-C, Gulf, Nynas dan lain-lain. Dari sekian banyaknya jenis minyak yang digunakan sebagai pendingin trafo, minyak biji jarak merupakan salah satu minyak yang dapat digunakan sebagai media isolasi, karena tegangan tembus dari miyak biji jarak ini sangat tinggi yaitu sebesar 17,3 KV/mm (berdasarkan data dari blog Agung Rakhmawan). Sedangkan sebagai pendingin trafo, minyak biji jarak belum ada data pasti yang menunjukkan kalau minyak biji jarak ini memenuhi syarat sebagai pendingin trafo. Salah satu yang menjadi persyaratan dari suatu minyak pendingin trafo adalah berdasarkan nilai viskositasnya. Beberapa sifat fisis minyak trafo adalah : tegangan tembus minimal 120kV/cm, viskositas < 40 saybolt pada suhu 40 oc, Coeficient volume = 0,069% per 1 oc,dll. Oleh karena itu penulis akan melakukan penelitian terhadap minyak biji jarak ditinjau dari segi viskositas atau tingkat kekentalan minyak, sehingga dapat diketahui apakah minyak biji jarak layak atau tidak digunakan sebagai pendingin trafo ditinjau dari segi viskositasnya. Tingkat kekentalan dari minyak biji jarak ini akan dibandingkan dengan tingkat kekentalan minyak diala-c.

I.2. TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan penulisan ini untuk:

• Untuk mengetahui apakah minyak jarak layak dijadikan sebagai minyak pendingin transformator ditinjau dari viskositasnya.

I.3 BATASAN MASALAH

Parameter-parameter yang biasa digunakan sebagai minyak pendingin transformator antara lain adalah : Berat jenis (spesific grafity), Viscositas (kekentalan), Suhu titik didih , Suhu titik beku , Coefisien volume (cv ), Titik api, Titik nyala (burning point) dan Kelembaban terhadap uap air (moisture).

Mengingat begitu banyaknyaya parameter yang diperlukan untuk minyak sebagai pendingin transformator, maka pada penelitian ini, saya hanya membatasi pada satu parameter saja yaitu tingkat kekentalan (viskositas). Hasil dari tingkat kekentalan (viskositas) minyak jarak ini akan dibandingkan dengan minyak diala-c yang biasa digunakan sebagai minyak trafo.

I.4. METODOLOGI PENELITIAN

1. Studi Percobaan Praktik

Studi dilakukan dengan membandingkan tingkat kekentalan (viskositas) antara minyak transformator biasa (diala-c) dengan minyak biji jarak. Pengujian dilakukan di Laboratorium Fisika lanjutan, Departemen Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara dan hasil pengujian disajikan dalam bentuk data dan grafik.

2. Studi Literatur

Dengan membaca buku – buku referensi, artikel dan bahan kuliah yang mendukung dan yang berkaitan dengan topik Tugas Akhir ini.

3. Studi Bimbingan / Diskusi

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Definisi Viskositas

Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara moekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah dan sebaliknya cairan yang sulit mengalir memiliki viskositas yang tinggi. Setiap benda yang bergerak relatif terhadap benda lain selalu mengalami gaya gesek. Demikian pula halnya dengan sebuah benda yang bergerak dalam sebuah fluida juga mengalami gesekan. Hal ini dikarenakan sifat kekentalan dari fluida tersebut. Koefisien kekentalan suatu fluida (cairan) dapat diperoleh dengan menggunakan percobaan bola jatuh di dalam fluida itu tersebut. Gaya gesek yang bekerja pada suatu benda yang bergerak relatif terhadap suatu fluida akan sebanding dengan kecepatan relatif benda terhadap fluida :

F = -b v ...2.1 Dimana : F = Gaya gesek yang dialami benda

b = Konstanta gesekan v = kecepatan benda

Khusus untuk benda yang berbentuk bola dan bergerak dalam fluidayang sifat-sifatnya tetap, gaya gesek tersebut memenuhi hukum stokes sebagai berikut : Rumus hukum stokes adalah :

Dimana : F = hambatan yang dialami oleh bola (newton) r = jari-jari bola yang jatuh bebas (cm)

u = viskositasnya (saybolt) v.= kecepatan jatuh bola (m/s)

Rumus stokes hanya berlaku bila bilangan Reynolds untuk aliran kurang dari (sekitar 1), fluida tidak berolak (tidak terjadi turbulensi), dan luas penampang tempat fluida cukup besar dibanding ukuran bola.

Diantara semua sifat-sifat fluida, viskositas memerlukan perhatian yang terbesar dalam telahaan tentang aliran fluida. Viskositas adalah sifat fluida yang mendasar diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan adalah berbanding lurus dengan viskositas. Gula (tetes = molasse), dan (ter = tar) merupakan contoh cairan yang sangat viskos : air dan udara mempunyai viskositas yang sangat kecil.

Viskositas gas terikat oleh suhu, tetapi viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu. Perbedaan dalam kecenderungan terhadap suhu tersebut dapat diterangkan dengan menyimak penyebab-penyebab viskositas. Tahanan suatu fluida terhadap tegangan geser tergantung pada kohesinya dan pada laju perpindahan momentum molekularnya. Cairan, dengan molekul-molekul yang jauh lebih rapat dari pada gas. kohesi nampaknya merupakan penyebab utama viskositas dalam cairan, dan karena kohesi berkurang dengan naiknya suhu, maka demikian pulalah viskositas. Sebaliknya gas mempunyai gaya-gaya kohesi yang sangat kecil. Sebahagian besar dari tahanannya terhadap tegangan geser merupakan akibat perpindahan momentum molekular.

2.2. Minyak Jarak

Konsumsi dan permintaan terhadap minyak bumi semakin meningkat akan tetapi persediaannya kian menipis. Oleh karena itu, saat ini biodisel mulai diteliti sebagai bahan bakar alternatif. Biodisel bersifat biodegradable, terbarukan dan dan menghasilkan lebih sedikit emisi zat berbahaya dibandingkan bahan bakar fosil. Pohon jarak ini berasal dari Afrika Selatan, dan sudah dikenal oleh bangsa Indonesia sejak tahun 1940-an, saat penjajah Jepang menggunakan minyak jarak untuk penerangan di rumah-rumah penduduk dan sumber-sumber energi untuk penggerak alat perang.

Minyak jarak merupakan jenis minyak baru tersebut, yang sekarang ini sedang dipopulerkan untuk menjadi minyak biodiesel pengganti bahan bakar di masa depan. Minyak jarak merupakan minyak nabati, yang artinya diperoleh dari biji buah jarak (Jatropha curcas) yang melalui proses ekstraksi dengan menggunakan mesin pengepres minyak. Ekstraksi minyak dari buah jarak meningkatkan nilai ekonomi dari pohon jarak. Tanaman jarak dapat menghasilkan 40 ton biji per hektar dengan harga jual Rp.2000/Kg.

Proses pengolahan minyak biji jarak dari buah jarak dapat dilihat pada Gambar 2.1, yang meliputi : pengeringan buah jarak untuk mengeluarkan biji dari buah jarak, pengeringan biji jarak hingga diperoleh kadar air biji 6%, selanjutnya pemisahan kulit biji cangkang dengan daging biji yang dapat dilakukan secara manual atau menggunakan mesin pemisah biji jarak, proses pemanasan daging biji (steam) pada suhu 170 oc selama 30 menit, penghancuran daging biji, pengepresan minyak dengan menggunakan mesin pengeperes dan penyaringan

minyak, sehingga dipeoleh minyak jarak murni seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Pengeringan Buah Jarak

Pengeringan Biji Jarak

Pemisahan Kulit Biji

dengan Daging Biji

Pemanasan Daging Biji

Penghancuran Daging Biji

Pengeperesan

Penyaringan

Untuk mengeluarkan biji dari buah

Hingga kadar air biji = 6 persen

Dapat dilakukan dengan mesin atau manual

Dilakukan selama 30 menit pada suhu 170 derajat celcius

Proses akhir sebelum pengeperesan

Untuk mengeluarkan minyak dari biji jarak

Gambar 2.2 Minyak Jarak

2.3. Minyak Diala-C

Minyak diala-c merupakan salah satu jenis minyak yang sering digunakan sebagai minyak trafo. Minyak trafo berfungsi sebagai : minyak isolasi dan sebagai media pendingin transformator. Biasanya minyak isolasi trafo dikelompokkan menjadi dua bagian berdasarkan bahan dasarnya, yaitu : minyak isolasi mineral dan minyak isolasi sintesis. Minyak Diala-C digolongkan menjadi minyak jenis mineral.

Minyak isolasi mineral adalah jenis minyak isolasi yang bahan dasarnya adalah dari minyak bumi yang diproses dengan cara destilasi. Minyak isolasi hasil destilasi ini masih harus dimoifikasi agar tahanan isolasinya tinggi, stabilitas panasnya baik dan mempunyai karakteristik panas yang stabil serta memenuhi syarat-syarat teknis yang lain. Pada gambar 2.3 ditunjukkan minyak jenis diala-c.

Gambar 2.3 Minyak Diala-C

2.4. Hubungan Viskositas Dengan Pendingin Transformator

Transformator adalah suatu alat listrik yang digunakan untuk mentransformasikan daya atau energi listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, Pada trafo yang kapasitas besar menghasilkan rugi-rugi daya yang besar pada kumparan trafo, dimana rugi-rugi daya tersebut didisipasikan dalam bentuk panas, sehingga suhu pada trafo akan meningkat yang dapat menyebabkan kerusakan pada trafo . Pada bab ini akan dijelaskan secara umum tentang : prinsip rugi-rugi daya pada trafo, minyak sebagai pendingin trafo.

2.4.1Sebab-Sebab Timbul Panas Pada Transformator

Pada Gambar 2.4 ditunjukkan rangkaian pengganti dari suatu trafo daya, dimana pada kumparan tersebut terdiri dari resistansi dan reaktansi. Resistansi

tersebut menyebabkan rugi-rugi daya bila dialiri arus listrik. Rugi-rugi daya ini yang menyebabkan timbulnya panas pada kumparan.

Bila trafo dalam keadaan berbeban maka pada sisi primer akan mengalir arus I1 dan pada sisi sekunder akan mengalir arus I21 , sedangkan pada inti nya akan mengalir arus I0.

i1 i2l

V1 X2 R2 E2 E1 R1 X1 Rc Xm V2 ZL i1 io

i2l

ic im aV2 ZL V1 R1 X1 Rc

Xm a2R2 a2X2

io

Gambar 2.4 Rangkaian Ekivalen Transformator

Rugi-rugi daya terjadi pada kumparan primer dan kumparan sekunder. Rugi-rugi daya tersebut adalah :

• Sisi primer

Pcu= I12 R1 ...2.3 • Sisi sekunder

Pcu= I22 R2 ...2.4 Dimana :

Pcu = rugi tembaga (watt)

I2 = arus yang mengalir pada kumparan sekunder (ampere)

R1 = tahanan kumparan primer (ohm) R2 = tahanan kumparan sekunder (ohm)

Selain rugi pada kumparan primer dan sekunder terdapat pula rugi pada inti besi yang terdiri dari :

(1) Rugi histerisis, yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak balik pada inti besi, yang dinyatakan sebagai :

Ph = KhƒBmaks ...2.5

(2) Rugi ‘Eddy current’ yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi. Dirumuskan sebagai :

Pe = KeƒBmaks ...2.6 Jadi rugi besi (rugi inti) adalah:

Pi= Ph + Pe ...2.7 Dimana :

Pi = rugi inti (watt) Ph = rugi histerisis (watt) Pe = rugi eddy current (watt) Kh = konstanta histerisis

Bmaks = fluks maksimum ( webber ) f = frekwensi (Hz)

Ke = konstanta eddy current

Secara diagram rugi-rugi pada transformator dapat dijelaskan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.5. Rugi rugi pada transformator.

2.4.2 Minyak Sebagai Pendingin Transformator

Fungsi utama dari minyak trafo adalah sebagai media isolasi, sedangkan fungsi lainnya adalah sebagai pendingin. Pada Gambar 2.3, Gambar 2.4, dan Gambar 2.6 ditunjukkan sistem pendinginan trafo dengan minyak yang dikombinasikan dengan udara.

Gambar 2.6. Sistem Pendingin Jenis OFB

SUMBER KUMPARAN

PRIMER

FLUKS BERSAMA

KUMPARAN SEKUNDER Rugi

Tembaga

Fluks bocor

Rugi besi Histeresis, Eddy current

Output Rugi

Sistem pendingin jenis ini dilengkapi dengan pompa, dimana pompa tersebut berfungsi untuk mengalirkan minyak sehingga minyak dalam trafo bersikulasi terus menerus. Sedangkan fan berfungsi mendinginkan minyak dari luar.

Gambar 2.7 Sistem Ppendingin Jenis ON

Sedangkan system pendingin jenis ON (oil natural) hanya memanfaatkan udara luar sebagai pendingin minyak tersebut tanpa dilengkapi pompa atau pun fan. Dengan kata lain minyak dalam trafo tidak bersirkulasi.

Sama dengan system trafo jenis ON, system trafo jenis OB (oil blast) minyak dalam trafo juga tidak bersirkulasi tetapi pendingin minyaknya dibantu dari luar dengan fan.

Telah dijelaskan sebelumnya pada sub.bab 2.4.1 bahwa pada trafo terjadi rugi-rugi daya yang didisipasikan ke dalam bentuk panas. Panas tersebut dapat menyebabkan kenaikan temperatur pada trafo.

Kenaikan suhu dari kumparan, minyak dan inti trafo menurut B.S (British standard) adalah seperti pada Tabel 2.1 :

Tabel 2.1 Data kenaikan Suhu kumparan, minyak dan inti trafo menurut B.S MACAM

PENDINGIN

KUMPARAN

MINYAK INTI CLASS A CLASS B

AN, AB 550C 750C

Sesuai dengan kumparan yang terdekat

ON, OB, OW 600C - 500C

OFN, OFB 650 C - 500C

OFW 700C 600C

Dimana :

AN : Pendingin alam (natural cooling) oleh sirkulasi udara sekitarnya tanpa alat- alat khusus. Inti dan kumparan trafo terbuka, tanpa minyak. Sistim ini digunakan untuk trafo-trafo kecil dan bertegangan rendah, misalnya step-up trafo dirumah-rumah.

AB : Pendinginan oleh udara (air blast) langsung yang dihasilkan oleh fan (kipas angin) . Sistim ini juga tidak mengunakan minyak.

ON : Pendingin minyak (oil natural) disertai pendingin alam (natural cooling). Panas yang ditimbulkan oleh pada inti dan kumparan diteruskan melalui minyak kedinding trafo yang kemudian didinginkan oleh udara luar sekitarnya.

OB : Sistim ini adalah sama dengan hembusan sistim ON yang dilengkapi dengan hembusan angin dari fan pada dinding trafo.

OFN :Pendinginan ini sama dengan sistim ON, tetapi untuk sirkulasi minyaknya melalui radiator mengunakan suatu cara. Pada sistim ini tidak ada fan. OFB :Adalah sistim OFN yang dilengkapi hembusan angin dari fan. Digunakan

untuk trafo-trafo yang berkapasitas besar. OF : a. Sama dengan OFB, tetapi tanpa fan.

b. Minyak dialirkan keradiator oleh suatu pompa.

c. Dinding luar radiator didinginkan oleh sirkulai air sebagai penganti fan.

Beberapa spesifikasi atau karakteristik minyak trafo antara lain dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Tabel Spesifikasi Minyak Trafo

NO Sifat Kelas 1 Kelas 2 Metode Uji

1 Tegangan Tembus (kV/2,5mm) >30 >30 IEC 296

2 Viskositas 40 0c < 40 <25 IEC 296

3 Massa Jjenis 20 0c (gr/cm3) <0,895 <0,895 IEC 296

4 Titik Bakar (0c) > 140 IEC 296A

BAB III

PENGUKURAN VISKOSITAS MINYAK JARAK DAN

MINYAK DIALA-C

3.1. Umum

Pengukuran dilakukan di Laboratorium Fisika Lanjutan, Departemen Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara. Pengujian dilakukan terhadap minyak transformator diala-c dan minyak biji jarak pagar. Pada Gambar 3.1 diperlihatkan minyak yang menjadi objek penelitian. Gamabar sebelah kanan diperlihatkan tempat penyimpanan minyak biji jarak yang tertutup rapat dalam suatu botol

Gambar 3.2. Minyak Diala-C Sebelum Dilaksanakannya Pengukuran

3.2. Pengukuran Viskositas

Adapun peralatan yang digunakan dalam pengukuran ini adalah :

o Viskosimeter

o Stopwatch

o Termometer

o Bejana ukur

o Timbangan ukur

o Tangki pemanas

o Pipa kapiler

o Bola yang dicelupkan dalam minyak.

Gambar 3.2 dibawah menunjukkan alat-alat yang diperlukan dalam mengukur viskositas minyak.

Gambar 3.3 Peralatan ukur viskositas

Peralatan untuk mengukur viskositas disebut viskosimeter. Terdapat berbagai jenis viskosimeter yang berbeda, tetapi karena sasarannya adalah untuk membuktikan prinsip-prinsip tertentu dari hidrolika bukan untuk menjelaskan permesinan hidrolik dan peralatannya, maka hal ini dapat dicari pada sumber lain. Untuk mempermudah disebutkan tiga cara untuk menentukan yaitu :

a. Dengan viskosimeter torsi

b. Dengan pengukuran penurunan tekanan dalam aliran pipa. c. Dengan hukum stokes untuk bola jatuh.

Pada pengukuran viskositas minyak jarak ini digunakan pengukuran dengan hukum stokes untuk bola jatuh.

Rumus hukum stokes adalah : F = 3 π u d v

F adalah hambatan yang dialami oleh bola sangat kecil dengan jari-jari r yang jatuh bebas melalui cairan yang viskositasnya u dengan kecepatan v. Rumus stokes hanya berlaku bila bilangan Reynolds untuk aliran kurang dari (sekitar 1), bilangan Reynolds didefinisikan sebagai :

Re = vd/ v

d adalah diameter dari bola. Dengan kata lain, rumus hukum stokes hanya berlaku pada kecepatan sangat kecil tetapi bagaimana kecilnya juga tergantung pada v dan d.

3.3. Prosedur Pengukuran

Untuk mendapatkan harga / nilai viskositas suatu minyak, maka harus dilakukan pengujian terlebih dahulu. Pada pengukuran viskositas ini dipergunakan metode bola jatuh, gambar rangkaian pengukuran viskositas dengan metode tersebut dapat dilihat seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3.4.

Termometer

Tangki pemanas (terisi air)

Pengatur Suhu

Pipa kapiler in

Pipa kapiler out

stopwatch Bola besi Bejana ukur

viskositas

Minyak yg akan diukur

Ada beberapa cara untuk mendapatkan nilai viskositas suatu minyak, salah satunya adalah dengan metode bola jatuh. Adapun prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1 Mempersiapkan peralatan ukur dan objek penelitian . 2 Menimbang massa beaker glass

3 Menuangkan minyak jarak sebanyak 100 ml ke dalam beaker glass 4 Menimbang beaker glass yang telah berisi minyak jarak

5 Menuangkan sampel ke dalam tabung viskositas, seperti terlihat pada Gambar 3.5 hingga tabung terisi penuh

6 Memasukkan bola ke dalam tabung viskositas, kemudian ditutup tabungnya dengan penutup tabung.

7 Memasukkan air ke dalam tangki pemanas, kemudian dimasukkan pula termometer untuk mengetahui suhu air tersebut

8 Menghubungkan pipa kapiler dengan tabung viskositas hingga air di dalam tabung penuh

9 Menghidupkan control temperatur, kemudian menghitung waktu jatuhnya bola dari permukaan hingga ke dasar dengan menggunakan stopwatch, sesuai dengan suhu yang telah ditentukan pada tabel hasil percobaan . 10 Mengulangi langkah prosedur percobaan no.9 sebanyak tiga kali, agar

diperoleh waktu rata-rata nya, lalu mencatat data pengukuran nya pada tabel hasil pengukuran.

11 Menaikkan suhunya, kemudian melakukan prosedur percobaan seperti no.9 dan 10.

12 Membersihkan tabung viskositas minyak, kemudian menggantinya dengan minyak diala-c.

13 Mengulangi prosedur percobaan no.3 hingga 10 untuk jenis minyak diala-c, sehingga diperoleh data hasil pengukuran minyak jarak dan minyak diala-c.

14 Percobaan selesai, selanjutnya membersihkan peralatan ukur dari minyak dan menyimpan peralatan tersebut pada lemari penyimpanan.

Gambar 3.5. Bejana ukur viskositas

3.4. Hasil Pengukuran

Hasil pengukuran waktu jatuhnya bola dan suhu minyak untuk minyak biji jarak dan minyak diala-c diperlihatkan pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2.

Tabel 3.1 Data Pengukuran Minyak Jarak waktu (detik)

suhu (oc) T1 t2 t3 t rata-rata

28 15.5 15.8 16.6 15.97

38 8.8 6.7 8.1 7.87

48 5.1 5.1 5.4 5.2

58 3.1 3.2 3.2 3.17

Tabel 3.2 Data Pengukuran Minyak Diala-C Waktu (detik)

suhu (oc) T1 t2 t3 t rata-rata

28 1.8 1.8 1.8 1.8

38 1.2 1.6 1.4 1.4

48 1.2 1.2 1.3 1.23

58 1 0.8 0.8 0.86

BAB IV

ANALISIS DATA

IV.1. Kekentalan Minyak (Viskositas)

Dari hasil pengukuran menunjukkan waktu jatuh bola terhadap perubahan suhu minyak trafo. Data tersebut perlu diolah, sehingga didapat nilai viskositas minyak biji jarak dan minyak diala-c. Viskositas dengan metode bola jatuh dapat dihitung dengan rumus :

ŋ = t (ρb – ρs) k dimana :

ŋ = viskositas (saybolt)

t = waktu jatuh bola dalam medium minyak (detik) ρb = massa jenis bola (gr/cm3)

ρs = massa jenis minyak (gr/cm3) k = konstanta viskosimeter

berikut akan dihitung nilai viskositas minyak biji jarak dan minyak diala-c berdasarkan data pada tabel 3.1 dan tabel 3.2

4.1.1. Minyak Jarak

Berdasarkan tabel 3.1, maka dihitung nilai viskositas untuk tiap-tiap suhu minyak pengukuran. Sebagai berikut :

Dari tabel 3.1 telah dihitung waktu rata-rata jatunya bola dari tiga kali percobaan, sehingga viskositas untuk tiap perubahan suhu adalah :

k = 0,5

ρb = 8,1 gr/cm3 ρs = 92,08/100 = 0,92 gr/cm3

sehingga viskositas minyak jarak pada suhu 28oc. ŋ1 = t1(ρb – ρs) k

= 15,97 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 57,33 Saybolt

2. Dik : t = 7,87 detik, untuk suhu minyak 38 oc

Untuk suhu 38 oc

Ŋ2 = t2(ρb – ρs) k

= 7,87 (8,1 – 92,08/100) 0,5

= 28,25 Saybolt

3. Dik : t = 5,2 detik, untuk suhu minyak 48 oc

Untuk suhu 48 oc

Ŋ3 = t3(ρb – ρs) k

= 5,2 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 18,67 Saybolt

4. Dik : t = 3,17 detik, untuk suhu minyak 58 oc

Untuk suhu 58 oc

Ŋ4 = t4(ρb – ρs) k

= 3,17 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 11,38 Saybolt

5. Dik : t = 1,73 detik, untuk suhu minyak 68 oc

Untuk suhu 68 oc

Ŋ5 = t5(ρb – ρs) k

= 1,73 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 6,21 Saybolt

4.1.2. Minyak Diala - C

Pada pengukuran viskositas minyak diala-c dapat dilakukan dengan cara yang sama seperti pada minyak biji jarak. Nilai viskositas minyak diala-c berdasarkan tabel 3.2 adalah sebagai berikut :

1. Dik : t = 1,8 detik, untuk suhu minyak 28 oc k = 0,5

ρb = 8,1 gr/cm3 ρs = 151,77/100 = 1,51 gr/cm3

sehingga viskositas minyak diala-c pada suhu 28oc.

Untuk suhu 28 oc

ŋ1 = t1(ρb – ρs) k

= 1,8 (8,1 – 1,51) 0,5

= 5,92 Saybolt

2. Dik : t = 1,4 detik, untuk suhu minyak 38 oc

Untuk suhu 38 oc

Ŋ2 = t2(ρb – ρs) k = 1,4 (8,1 – 1,51) 0,5

= 4,608 Saybolt

3. Dik : t = 1,23 detik, untuk suhu minyak 48 oc

Untuk suhu 48 oc

Ŋ3 = t3(ρb – ρs) k

= 1,23 (8,1 – 1,51) 0,5

= 4,05 Saybolt

4. Dik : t = 0,86 detik, untuk suhu minyak 58 oc

Untuk suhu 58 oc

= 0,86 (8,1 – 1,51) 0,5 = 2,83 Saybolt

5. Dik : t = 0,7 detik, untuk suhu minyak 68 oc

Untuk suhu 68 oc

Ŋ5 = t5(ρb – ρs) k = 0,7 (8,1 – 1,51) 0,5

= 2,30 Saybolt

Dari hasil perhitungan viskositas terhadap suhu dapat dilihat pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hubungan Viskositas Terhadap Temperatur Minyak Suhu Minyak

(oc)

Viskositas Minyak Jarak (saybolt)

Viskositas Minyak Diala-c (saybolt)

28 57,33 5,92

38 28,25 4,608

48 18,67 4,05

58 11,38 2,83

68 6,21 2,30

4.2. Grafik Viskositas Minyak

Dari tabel 4.1 dapat dibuat suatu kurva yang menyatakan hubungan antara suhu minyak terhadap viskositas pada minyak biji jarak dan minyak diala-c. Kurva yang dimaksud seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Hubungan Viskositas Vs Suhu

0 10 20 30 40 50 60 70

28 38 48 58 68

Suhu (celcius) V is k o s it a s ( S a y b o lt ) Minyak Jarak Minyak

Diala-Gambar 4.1 Grafik Hubungan Viskositas terhadap Suhu

4.3. Analisis Grafik Viskositas Minyak

Berdasarkan gambar grafik 4.1 maka dapat dianalisis, untuk minyak biji jarak dan diala-c, semakin tinggi suhu minyak maka viskositasnya akan semakin turun. Penurunan viskositas untuk minyak jarak lebih cepat diabndingkan minyak diala-c pada perubahan temperatur yang sama. Dari analisis ini dapat dikatakan, minyak diala-c memiliki viskositas yang lebih baik dibanding minyak biji jarak.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

Dari hasil pengukuran didapat kesimpulan sebagai berikut :

1. Bahwa semakin besar atau tinggi suhu minyak maka tingkat viskositasnya akan semakin rendah, atau dengan kata lain minyak akan semakin encer bila dipanaskan terus-menerus.

2. Bahwa minyak jarak layak dijadikan sebagai pendingin trafo berdasarkan nilai viskositasnya yang berada di bawah 40 saybolt pada suhu 40 0c.

3. Bahwa tingkat viskositas minyak diala-c lebih kecil dibandingkan minyak jarak.

4. Jadi dari segi viskositas minyak diala-c masih lebih baik dibandingkan minyak jarak.

5.1. SARAN

1. Karena keterbatasan waktu dan peralatan ukur , jika ada yang ingin melanjutkan pengujian ini ada beberapa hal lain yang dapat diamati dari sifat minyak trafo seperti: specific gravity, bolt point, heat transfer, coeficient of thermal expansion, dll

2. Untuk hasil yang lebih akurat sebaiknya dilakukan pengukuran pada suhu yang lebih tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunandar Artono, Dr dan Kuwahara Susumu, Dr,

Buku

Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid 1

, PT.Pradnya Paramita,

Jakarta 2004.

2. Daryanto, Drs,

Pengetahuan Teknik Listrik

, Bumi Aksara, 2002.

3. Holmann, JP,

Heat Transfer Sixth Edition,

1986.

4. Holmann, JP,

Metode Pengukuran Teknik,

1992.

5. Kadir Abdul,

Transformator

, PT.Pradnya Paramita

6. Linsley Trevor,

Instalasi Listrik Tingkat Lanjut JILID 3

,

Erlangga , Jakarta 2004 .

7. Reagents Chemicals,

Katalog,

Merck, Germany, 2002.

8. Sumber Internet (http//www.google/blog agung rakhmawan.com//)

9. Tim Departemen Teknologi Pertanian,

Laporan Penelitian Proses

Pembuatan Minyak Jarak Sebagai Energi Alternative

,

k = 0,5

ρb = 8,1 gr/cm3 ρs = 92,08/100 = 0,92 gr/cm3

sehingga viskositas minyak jarak pada suhu 28oc. ŋ1 = t1(ρb – ρs) k

= 15,97 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 57,33 Saybolt

2. Dik : t = 7,87 detik, untuk suhu minyak 38 oc Untuk suhu 38 oc

Ŋ2 = t2(ρb – ρs) k

= 7,87 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 28,25 Saybolt

3. Dik : t = 5,2 detik, untuk suhu minyak 48 oc Untuk suhu 48 oc

Ŋ3 = t3(ρb – ρs) k

= 5,2 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 18,67 Saybolt

4. Dik : t = 3,17 detik, untuk suhu minyak 58 oc Untuk suhu 58 oc

Ŋ4 = t4(ρb – ρs) k

= 3,17 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 11,38 Saybolt

5. Dik : t = 1,73 detik, untuk suhu minyak 68 oc Untuk suhu 68 oc

Ŋ5 = t5(ρb – ρs) k

= 1,73 (8,1 – 92,08/100) 0,5 = 6,21 Saybolt

4.1.2. Minyak Diala - C

Pada pengukuran viskositas minyak diala-c dapat dilakukan dengan cara yang sama seperti pada minyak biji jarak. Nilai viskositas minyak diala-c berdasarkan tabel 3.2 adalah sebagai berikut :

1. Dik : t = 1,8 detik, untuk suhu minyak 28 oc k = 0,5

ρb = 8,1 gr/cm3 ρs = 151,77/100 = 1,51 gr/cm3

sehingga viskositas minyak diala-c pada suhu 28oc. Untuk suhu 28 oc

ŋ1 = t1(ρb – ρs) k

= 1,8 (8,1 – 1,51) 0,5

= 5,92 Saybolt

2. Dik : t = 1,4 detik, untuk suhu minyak 38 oc Untuk suhu 38 oc

Ŋ2 = t2(ρb – ρs) k = 1,4 (8,1 – 1,51) 0,5

= 4,608 Saybolt

3. Dik : t = 1,23 detik, untuk suhu minyak 48 oc Untuk suhu 48 oc

Ŋ3 = t3(ρb – ρs) k

= 1,23 (8,1 – 1,51) 0,5

= 4,05 Saybolt

= 0,86 (8,1 – 1,51) 0,5 = 2,83 Saybolt

5. Dik : t = 0,7 detik, untuk suhu minyak 68 oc Untuk suhu 68 oc

Ŋ5 = t5(ρb – ρs) k = 0,7 (8,1 – 1,51) 0,5

= 2,30 Saybolt

Dari hasil perhitungan viskositas terhadap suhu dapat dilihat pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hubungan Viskositas Terhadap Temperatur Minyak Suhu Minyak

(oc)

Viskositas Minyak Jarak (saybolt)

Viskositas Minyak Diala-c (saybolt)

28 57,33 5,92

38 28,25 4,608

48 18,67 4,05

58 11,38 2,83

68 6,21 2,30

4.2. Grafik Viskositas Minyak

Dari tabel 4.1 dapat dibuat suatu kurva yang menyatakan hubungan antara suhu minyak terhadap viskositas pada minyak biji jarak dan minyak diala-c. Kurva yang dimaksud seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Hubungan Viskositas Vs Suhu

0 10 20 30 40 50 60 70

28 38 48 58 68

Suhu (celcius)

V

is

k

o

s

it

a

s

(

S

a

y

b

o

lt

)

Minyak Jarak Minyak

Diala-Gambar 4.1 Grafik Hubungan Viskositas terhadap Suhu

4.3. Analisis Grafik Viskositas Minyak

Berdasarkan gambar grafik 4.1 maka dapat dianalisis, untuk minyak biji jarak dan diala-c, semakin tinggi suhu minyak maka viskositasnya akan semakin turun. Penurunan viskositas untuk minyak jarak lebih cepat diabndingkan minyak diala-c pada perubahan temperatur yang sama. Dari analisis ini dapat dikatakan, minyak diala-c memiliki viskositas yang lebih baik dibanding minyak biji jarak.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

Dari hasil pengukuran didapat kesimpulan sebagai berikut :

1. Bahwa semakin besar atau tinggi suhu minyak maka tingkat viskositasnya akan semakin rendah, atau dengan kata lain minyak akan semakin encer bila dipanaskan terus-menerus.

2. Bahwa minyak jarak layak dijadikan sebagai pendingin trafo berdasarkan nilai viskositasnya yang berada di bawah 40 saybolt pada suhu 40 0c.

3. Bahwa tingkat viskositas minyak diala-c lebih kecil dibandingkan minyak jarak.

4. Jadi dari segi viskositas minyak diala-c masih lebih baik dibandingkan minyak jarak.

5.1. SARAN

1. Karena keterbatasan waktu dan peralatan ukur , jika ada yang ingin melanjutkan pengujian ini ada beberapa hal lain yang dapat diamati dari sifat minyak trafo seperti: specific gravity, bolt point, heat transfer, coeficient of thermal expansion, dll

2. Untuk hasil yang lebih akurat sebaiknya dilakukan pengukuran pada suhu yang lebih tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunandar Artono, Dr dan Kuwahara Susumu, Dr,

Buku

Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid 1

, PT.Pradnya Paramita,

Jakarta 2004.

2. Daryanto, Drs,

Pengetahuan Teknik Listrik

, Bumi Aksara, 2002.

3. Holmann, JP,

Heat Transfer Sixth Edition,

1986.

4. Holmann, JP,

Metode Pengukuran Teknik,

1992.

5. Kadir Abdul,

Transformator

, PT.Pradnya Paramita

6. Linsley Trevor,

Instalasi Listrik Tingkat Lanjut JILID 3

,

Erlangga , Jakarta 2004 .

7. Reagents Chemicals,

Katalog,

Merck, Germany, 2002.

8. Sumber Internet

(http//www.google/blog agung rakhmawan.com//)

9. Tim Departemen Teknologi Pertanian,

Laporan Penelitian Proses

Pembuatan Minyak Jarak Sebagai Energi Alternative,