BAHAN KONSTRUKSI TEKNIK KIMIA

Kriteria Pemilihan Bahan Konstruksi Berdasarkan Biaya, Ketersediaan, dan Sifat Umum Bahan

Nama

: Habib Maulana YasmintoNIM

: 1407112616Makalah Ini Diselesaikan Sebagai Tugas Mata Kuliah

Bahan Konstruksi Teknik Kimia (BKTK)JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU2014

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah, tuhan semesta alam yang telah memberikan kemampuan dan kesanggupan untuk menyelesaikan tugas Bahan Konstruksi Teknik Kimia ini.

Makalah ini berisikan tentang dasar-dasar pemilihan bahan konstruksi sebagai landasan pemilihan bahan dalam industri kimia. Yaitu aspek biaya, aspek ketersediaan dan sifat-sifat umum dari bahan. Sebagai mahasiswa ingin memberikan penjelasan yang cukup akan kompetensi dasar yang harus dipenuhi, dan jelas akan materi yang disampaikan dalam makalah ini. Makalah ini masih belum bisa menjawab semua pertanyaan pembaca tentang Dasar-dasar dan Pengenalan Bahan Konstruksi Teknik Kimia, maka saya mengharapkan kritik dan saran yang membangun Untuk kesalahan yang terdapat dalam penulisan makalah ini, saya mohon maaf, dan ucapan terima kasih. BAB 1. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Seorang teknik kimia adalah sosok yang harus bertanggung jawab terhadap suatu proses industri kimia. Termasuk juga dalam pemilihan material konstruksi pabrik. Pemilihan material konstruksi untuk peralatan teknik kimia bukan masalah mudah. Pemilihan material mempengaruhi keselamatan, kehandalan, seumur hidup, dan biaya peralatan. Banyak kriteria yang harus dipertimbangkan, dan ada berbagai jenis bahan yang sedikit jumlah ketersediaannya.

Perancangan pabrik untuk industri kimia tentu harus memperhatikan berbagai macam pertimbangan. Hal semacam ini dilakukan untuk mengefektifkan dan mengefesienkan pengunaan bahan konstruksi kimia tersebut. Seorang sarjana teknik kimia harus mengedepankan aspek ekonomi dalam setiap rancangan yang dibuat. Menjadi satu keharusan bagi kita untuk mengetahui sifat-sifat dari bahan itu sendiri. Jadi diharapkan ketika kita mengenali sifat bahan yang kita gunakan, maka penggunaan yang nanti dilakukan akan efektif karena kita mengetahui kekurangan dan kelebihan bahan yang digunakan.

Dalam makalah ini ada beberapa aspek pertimbangan pemilihan Bahan Konstruksi Kimia sebagai landasan pemilihan bahan dalam industri kimia. Yaitu aspek biaya, aspek ketersediaan dan sifat-sifat umum bahan yang ditinjau dari sifat mekanik, sifat thermal, dan sifat listrik bahan

.B. TUJUAN

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah:

1. Sebagai bahan pembelajaran guna untuk menambah pengetahuan terutama dalam pembahasan pemilihan bahan konstruksi kimia

2. Memberikan informai kepada pembaca makalah ini tentang tinjauan aspek-aspek pemilihan bahan konstruksi kimia dari segi biaya, ketersediaan, dan sifat sifak bahan meliputi sifat mekanik dan sifat thermal

BAB 2. PEMBAHASAN

A. BIAYA

Aspek biaya menjadi salah satu yang dipertimbangkan dalam memilih bahan konstruksi. Karena seorang sarjana teknik kimia tidak lepas dengan yang namanya perhitungan ekonomi. Sehingga didapat bahan konstruksi yang bagus dan murah.Yang termasuk hal biaya dalam pemilihan bahan konstruksi adalah :

a. Biaya banyaknya bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan produk atau biaya kuantitas.

b. Biaya produksi, termasuk diantaranya biaya kemampuan di las, dibentuk dan diproses secara mesin maupun tradisional.

c. Umur pelayanan yang diharapkan.

Penambahan biaya mungkin baru bisa terasa efeknya pada saat pengadaan bahan tersebut yang meliputi biaya transportasi, penempatannya dilapangan dan biaya diluar dari biaya yang langsung tetap menjadi perhatian dalam aspek ekonominya.

Penambahan bahan dalam sebuah campuran konstruksi kimia atau tidak mengubah komposisi yang besar dari bahan yang lainnya, karena penggunaan bahan tambah cenderung merupakan pengganti atau substitusi dari dalam campuran konstruksi itu sendiri.OLOGIN KONSKarena tujuannya memperbaiki atau mengubah sifat dan karakteristik tertentu dari beton atau mortar yang akan dihasilkan, maka kecenderungan perubahan komposisi dalam berat volume tidak terasa secara langsung dibandingkan dengan komposisi awal konstruksi tanpa bahan tambah.

Peralatan dengan biaya fabrikasi rendah, dan dimana kegagalan prematur tidak akan menyebabkan serius bahaya. Misalnya, baja karbon dapat ditentukan untuk limbah cair baris

di tempat stainless steel, menerima kebutuhan kemungkinan untuk penggantian. Pipa Tebal

dinding akan dipantau in situ sering untuk menentukan kapan pengganti dibutuhkan.

Lebih mahal tahan korosi, paduan sering digunakan sebagai cladding pada baja karbon.Jika piring tebal diperlukan untuk kekuatan struktural, penggunaan bahan berpakaian secarasubstansial dapat mengurangi biaya.B. KETERSEDIAAN BAHAN

Adapun Yang dimaksud ketersediaan bahan disini adalah tersedianya peralatan untuk pabrikasi, dan tersedianya bahan baku dilingkungan sekitar yang cukup dekat, sehingga tidak perlu mendatangkan bahan dari tempat lain.

C. SIFAT UMUM BAHANYang dimaksud sifat-sifat umum bahan ialah :

Sifat mekanik

Sifat thermal

Sifat listrik

a. Sifat Mekanik Bahan

Sifat mekanik adalah salah satu sifat yang terpenting, karena sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban / gaya / energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan / komponen tersebut. Seringkali bila suatu bahan mempunya sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan berbagai cara yang diperlukan. Misalkan saja baja yang sering digunakan sebagai bahan dasar pemilihan bahan. Baja mempunyai sifat mekanik yang cukup baik, dimana baja memenuhi syarat untuk suatu pemakaian tetapi mempunyai sifat tahan terhadap korosi yang kurang baik. Untuk mengatasi hal itu seringkali dilakukan sifat yang kurang tahan terhadap korosi tersebut diperbaiki dengan cara pengecatan atau galvanising, dan cara lainnya. Jadi tidak harus mencari bahan lain seperti selain kuat juga harus tahan korosi, tetapi cukup mencari bahan yang syarat pada sifat mekaniknya sudah terpenuhi namun sifat kimianya kurang terpenuhi.

Berikut adalah beberapa sifat mekanik yang penting untuk diketahui :

Tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas.

Regangan yaitu besar deformasi persatuan luas.

Modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material.

Kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau kemampuan material untuk menahan deformasi.

Kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis.

Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula.

Keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah.

Ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan.

Kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan.

1. Kekerasan

Kekerasan adalah ukuran ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis lokal. Nilai kekerasan tersebut dihitung hanya pada tempat dilakukannya pengujian tersebut (lokal), sedangkan pada tempat lain bisa jadi kekerasan suatu material berbeda dengan tempat yang lainnya. Tetapi nilai kekerasan suatu material adalah homogen dan belum diperlakupanaskan secara teoritik akan sama untuk tiap-tiap titik.

2. Metoda Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan sering sekali dilakukan karena mengetahui kekerasan suatu material maka (secara umum) juga dapat diketahui beberapa sifat mekanik lainnya, seperti kekuatan. Pada pengujian kekerasan dengan metoda penekanan, penekan kecil (identor) ditekankan pada permukaan bahan yang akan diuji dengan penekanan tertentu. Kedalaman atau hasil penekanan merupakan fungsi dari nilai kekerasan, makin lunak suatu bahan makin luas dan makin dalam akibat penekanan tersebut, dan makin rendah nilai kekerasannya.

3. Uji TarikUji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Pada uji tarik benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah secara kontinu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjang yang dialami benda uji dengan extensometer

Gambar. Skema pengujian tarik dengan UTM

Tegangan yang didapatkan dari kurva tegangan teoritik adalah tegangan yang membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan tersebut diperoleh dengan cara membagi beban dengan luas awal penampang lintang benda uji itu.

( = P / Ao Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (( atau (L), dengan panjang awal.

e = (/ Lo = (L/ Lo = ( L - Lo ) / Lo Karena tegangan dan regangan dipeoleh dengan cara membagi beban dan perpanjangan dengan faktor yang konstan, kurva beban perpanjangan akan mempunyai bentuk yang sama .Kedua kurva sering dipergunakan.

Gambar. Kurva Tegangan Regangan teknik (( - ()

Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakukan panas, deformasi plastis yang pernah dialami, laju regangan, temperatur, dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan, dan pengurangan luas. Parameter pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan yang kedua menyatakan keuletan bahan.

4. Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strenght), adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan material. Untuk logam ulet, kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban lmaksimum, diman logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Pada tegangan yang lebih komplek, kaitan nilai tersebut dengan kekuatan logam, kecil sekali kegunaannya. Kecenderungan yang banyak ditemui adalah, mendasarkan rancangan statis logam ulet pada kekuatan luluhnya. Tetapi karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dipakai.

Kekuatan tarik adalah besarnya beban maksimum dibagi dengan luas penampang lintang awal benda uji.

(u = P maks / Ao Korelasi emperis yang diperluas antar kekuatan tarik dengan sifat mekanik lainnya seperti kekerasan dan kekuatan lelah, sering dipergunakan. Hubungan tersebut hanya terbatas pada hasil penelitian beberapa jenis material.

5. Kekuatan Luluh

Kekuatan luluh menyatakan besarnya tegangan yang dibutuhkan tegangan yang dibutuhkan untuk berdeformasi plastis material. Pengukuran besarnya tegangan pada saat mulai terjadi deformasi plastis atau batas luluh, tergantung pada kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar material mengalami perubahan sifat dari elastis menjadi plastis, yang berlangsung sedikit demi sedikit dan titik saat deformasi plastis mulai terjadi, sukar ditentukan secara teliti. Sehingga kekuatan luluh sering dinyatakan sebagai kekuatan luluh offset, yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan (regangan offset). Kekuatan luluh offset ditentukan tegangan pada perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis sejajar dengan kemiringan kurva pada regangan tertentu. Di Amerika Serikat regangan offset ditentukan sebesar 0,2 atau 0,1 % ( e = 0,002 atau 0,001 mm/mm)

(y = P(offset) / Ao

Gambar. Kurva tegangan regangan yang mengindikasikan kriteria luluh

Beberapa bahan pada dasarnya tidakmempunyai bagian linear pada kurva tegangan-regangan, misalnya tembaga lunak atau besi cor kelabu. Untuk bahan-bahan tersebut, metode offset tidak dapat digunakan dan untuk pemakaian praktis, kekuatan luluh didiefinisikan sebagai tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan regangan total tertentu, misalnya e = 0,5 %.6. Keuletan (e)Keuletan adalah suatu besaran kualitatif dan sifat subyektif suatu bahan, yang secara umum pengukurannya dilakukan untuk memenuhi tiga kepentingan, yaitu:

Menyatakan besarnya deformasi yang mampu dialami suatu material, tanpa terjadi patah. Hal ini penting untuk proses pembentukan logam, seperti pengerolan dan ekstruksi.

Menunjukkan kemampuan logam untuk mengalir secara plastis sebelum patah.Keuletan logam yang tinggi menunjukkan kemungkinan yang besar untuk berdeformasi secara lokal tanpa terjadi perpatahan.

Sebagai petunjuk adanya perubahan kondisi pengolahan.

Ukuran keuletan dapat digunakan untuk memperkirakan kualitas suatu bahan, walaupun tidak ada hubungan langsung antara keuletan dengan perilaku dalam pemakaian bahan.

Cara untuk menentukan keuletan yang diperoleh dari uji tarik adalah regangan teknis pada saat patah (ef), yang biasa disebut perpanjangan dan pengukuran luas penampang pada patahan (q). Kedua sifat ini didapat setelah terjadi patah, dengan cara menaruh benda uji kembali, kemudian diukur panjang akhir benda uji (Lf) dan diameter pada patahan (Df), untuk menghitung luas penampang patahan (Af).

ef = ( Lf Lo ) / Lo

q = ( Ao Af ) / Ao

Baik perpanjangan maupun pengurangan luas penampang, biasanya dinyatakan dalam persentase. Karena cukup besar bagian deformasi plastis yang akan terkonsentrasi pada daerah penyempitan setempat, maka harga ef akan bergantung pada panjang ukur awal (Lo). Makin kecil panjang ukur, makin besar pengaruhnya pada perpanjangan keseluruhan. Oleh karena itu bila diberikan harga persentase perpanjangan, maka panjang ukur Lo akan selalu disertakan.

7. Modulus Elastisitas ( E )

Gradien bagian linear awal kurva tegangan-regangan adalah modulus elastisitas atau modulus Young. Modulus elastisitas adalah ukuran kekakuan suatu bahan. Makin besar modulus elastisitas makin kecil regangan elastis yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.

Modulus elastisitas dirumuskan sebagai berikut :

E = ( / e

Modulus elastisitas biasanya diukur pada temperatur tinggi dengan metode dinamik.

8. Kelentingan (Resilience)Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu berdeformasi secara elastis dan kembali kebentuk awal apabila bebannya dihilangkan. Kelentingan biasa dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yaitu energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh. Modulus kelentingan (Resilience Mudulus) dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini :

UR = (o2 / 2E

9. Ketangguhan (Toughness)

Ketangguhan adalah jumlah energi yang diserap material sampai terjadi patah, yang dinyatakan dalam Joule. Energi yang diserap digunakan untuk berdeformasi, mengikuti arah pembebanan yang dialami. Pada umumnya ketangguahan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan..Terdapat beberapa pendekatan matematik untuk menentukan luas daerah dibawah kurva tegangan-regangan.

Untuk logam-logam ulet mempunyai kurva yang dapat didekati dengan persamaan-persamaan berikut:

UT ( (u .ef

UT ( ( (o + (u ) ef / 2

UT ( 2/3 ( (u ) ef

10. Kurva Tegangan Regangan Sesungguhnya

Kurva tegangan regangan teknik tidak memberikan indikasi karekteristik deformasi yang sesungguhnya, karena kurva tersebut semuanya berdasarkan pada dimensi awal benda uji, sedangkan selama pengujian terjadi perubahan dimensi. Pada tarik untuk logam liat, akan terjadi penyempitan setempat pada saat beban mencapai harga maksimum. Karena pada tahap ini luas penampang lintang benda uji turun secara cepat, maka beban yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi akan segera mengecil.

Kurva tegangan regangan teknik juga menurun setelah melewati beban maksimum. Keadaan sebenarnya menunjukkan, logam masih mengalami pengerasan regangan sampai patah sehingga tegangan yang dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi juga bertambah besar. Tegangan yang sesungguhnya ((s) adalah beban pada saat manapun dibagi dengan luas penampang lintang benda uji, Ao dimana beban itu bekerja.

Gambar. Perbandingan antara kurva tegangan regangan teknik

Dengan kurva tegangan regangan sesungguhnyaBeberapa sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan menurut cara pembebanannya, yaitu: :

a. Sifat mekanik statis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban statis yang besarnya tetap atau bebannya mengalami perubahan yang lambat.

b. Sifat mekanik dinamis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban dinamis yang besar berubah ubah, atau dapat juga dikatakan mengejut.

Ini perlu dibedakan karena tingkah laku bahan mungkin berbeda terhadap cara pembebanan yang berbeda.

b. Sifat Thermal BahanSifat termal bahan dikaitkan dengan perpindahan kalor.

Perpindahan kalor ada 2, yaitu :

-Keadaan tetap ( steady heat flow )

-Keadaan berubah ( transient heat flow)

1.Perpindahan Kalor Keadaan Tetap

Dalam keadaan yang sebenarnya perpindahan kalor bersifat rumit. Oleh karena itu untuk kepentingan praktis, persamaannya disederhanakan.

Perpindahan kalor suatu bahan tidak hanya tergantung pada tahanan ( resistance ) bahan tersebut tetapi tahanan dari kedua permukaan bahan tersebut, atau koefisien permukaan bahan tersebut.

Persamaan aliran kalor : q = UA ( t1-t2)

Dimana, q = aliran kalor

U= transmitan keseluruhan

A= luas bahan atau elemen

t1-t2=perbedaan suhu udara dua permukaan

Persamaan lain : q= 1/R A (t1-t2)

U=1/RU=__________1__________________

1/hi+1/ho+(d1/k1+d2/k2+...+dn/kn)

Dimana, hi= koefisien permukaan dalam

ho=koefisien permukaan luar

k=konduktifitas termal

d=tebal lapisanTahanan termal

R adalah jumlah dari tahanan termal dari kedua permukaan dan jumlah tahanan dari masing masing lapisan.

R=1/hi+1/ho+d1/k1+.....dn/kn

= Ri+Ro+R1+.......+Rn

Faktor-faktor yang mempengaruhi konduktifitas termal

1. Kandungan uap airKonduktifitas termal air sebesar 25x konduktifitas udara tenang.Oleh karena itu apabila suatu benda berpori diisi air maka akan berpengaruh terhadap konduktifitas termal.Konduktifitas termal yang rendah pada bahan insulasi adalah selaras dengan kandungan udara dalam bahan tersebut.

Hubungan antara konduktifitas termaldan kandungan uap air dituangkan dalam persamaan sbb:

Kh=Kd(1+0,0125h)

Dimana, Kh=Konduktifitas termal pada kandungan uap air h

Kd=Konduktifitas termal dalam keadaan kering

H=kandungan uap air (%berat)2. SuhuPengaruh suhu terhadap konduktifitas termal suatu bahan adalah kecil.

Namun secara umum dapat dikatakan bahwa konduktifitas termal akan meningkat apabila suhu meningkat.

3. Kepadatan dan Porositas

Konduktifitas termal berbeda pengaruh terhadap kepadatan apabila poro-pori bahan semakin banyak maka konduktifitas termak rendah. Perbedaan konduktifitas termal bahan dengan kepadatan yang sama, akan tergantung kepada perbedaan struktur, yang meliputi: ukuran, distribusi, hubungan pori/lubang.

Batas Konduktifitas Termal Bahan.

Konduktifitas termal bahan insulasi terbatas kepada konduktifitas gas dalam pori-por. Tidak mungkin bahan yang berpori memiliki konduktifitas termal lebih rendah dari udara tenang (still air).

Namun demikian ada bahan insulasi (foam) yang mempunyai konduktifitas termal lebih rendah dari udara tenang.

Beberapa sifat konduktifitas termal bahan dan sifat lainnya.

Klasifikasi Perincian

Berat jenisKalor spesifikkonduktifitas

Kgm/mKkal/kgmc.Kkal/m

Papan

Asbestos semen1602

0,20

0,56

Gypsum board 993

0,25

0,15

Tanah pengisi

Tanah

1201

0,20

0,32

Bahan lantai

Aspal

2243

0,22

1,12

Marmer

2723

0,20

2,16

Teraso

2435

0,20

1,49

Bahan kaca

Kaca

2483

0,16

0,64

Bahan insulasi Asbestos,selimut144

0,20

0,05

Asbes, Papan insulasi705

-

0,09

Papan gabus

96

0,47

0,04

Mineral wool

16-160

0,21

0,03

Bahan bata

Batu bata

1826

0,18

0,71

Beton (ringan)

320

0,21

0,07

Beton (padat)

2323

0,21

1,30

Plester

1762

0,22

0,58

Bahan atap

Atap genteng

1922

0,22

0,75

Tanah

-

-

Baja

7849

0,12

45,88

Kayu

Kayu

481

0,45

0,11

Koefisien Permukaan

Koefisien permukaan berpengaruh terhadap perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perpindahan kalor pada permukaan :

1.Emisifitas permukaan (e)

2. Kekasaran permukaan

3. Kecepatan udara diatasnya atau disebelahnya

4. Suhu

1.Emisifitas Permukaan

Emisifitas permukaan yang semakin tinggi akan menyebabkan peningkatan kalor yang hilang secara radiasi.

Apabila suatu permukaan memancarkan radiasi kepada suatu daerah yang memiliki suhu yang lebih rendah, maka koefisien permukaan akan meningkat.

2.Kecepatan udara yang semakin tinggi pada sebuah permukaan akan meningkatkan kadar aliran kalor secara konveksi paksa, dan meningkatkan koefisien permukaan.

3.Perbedaan Suhu antara permukaan dan udara diatasnya akan menyebabkan meningkatnya koefisien permukaan disebabkan perpindahan kalor secara konveksi.

4..Semakin kasar sebuah permukaan, akan menyebabkan meningkatnya perpindahan kalor secara konveksi yang juga menyebabkan koefisien permukaan meningkat, hal ini disebabkan terjadinya turbulensi (perputaran) udara yang mengalir didekatnya.

5.koefisien permukaan yang vertikal berbeda dengan koefisien permukaan yang horizontal. Perbedaan suhu antara dalam dan luar bangunan menyebabkan perpindahan kalor. Kadar kalor yang melalui setiap unsur bangunan bergantung kepada sifat termal bahan konstruksi bangunan. Bahagian berikut akan menerangkan sifat-sifat termal bahan yang merangkumi

kalor spesifik dan kapasitas termal,

konduksi termal dan konduktan,

tahanan dan resistan,

konduksi permukaan dan tahanan permukaan dan

emisiviti.

Kalor Spesifik dan Kapasitas Termal

Kalor spesifik sebuah bahan adalah sejumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebuah massa bahan sebanyak 1 0C. Unit kalor tentu adalah J kg-1 0C-1. Bahan yang lebih besar nilai kalor tentu akan menyerap kalor yang lebih besar untuk setiap unit kenaikan suhunya. Kapasitas termal, yang berkaitan dengan massa dan kalor tentu daripada unsur tersebut, memainkan peranan yang penting. Bagi dinding yang menggunakan konstruksi berat, diperlukan sejumlah kalor yang besar untuk menaikkan suhu unsur tersebut sebelum memindahkan kalornya ke sisi dalaman. Akibatnya, terdapat masa lambat antara gandaan kalor suria maksimum pada permukaan luar dan masa perpindahan kalor maksimum oleh permukaan ruang dalaman terhadap udara di dalam.

Masa lambat, , didefinisikan sebagai beda masa antara masa suhu permukaan dalam mencapai maksimum dan suhu permukaan luar mencapai maksimum. Masa lambat suatu unsur selari dengan muatan termal dan terbalik dengan konduktannya. Oleh itu, dinding batu bata yang berat dan tebal memiliki masa lambat yang tinggi, manakala dinding yang ringan dan nipis akan mempunyai masa lambat yang rendah.

Konduksi Termal dan konduktan

Konduksi termal suatu bahan, k, didefinisikan sebagai kadar aliran kalor (secara konduksi) melalui seunit luas sekeping bahan dengan seunit ketebalan dan seunit perbedaan suhu (Harkness, 1978; Billington, 1952). Konduktan daripada kepingan bahan didefinisikan sebagai kadar perpindahan kalor melalui seunit luas sebuah bidang apabila perbedaan suhu antara permukaannya adalah 1 0C. Konduksi adalah merupakan sifat sesungguhnya daripada bahan.

Konduksi termal dipengaruhi oleh empat faktor yaitu,

kandungan uap air,

suhu,

berat jenis dan,

keadaan pori-pori bahan.

Sebuah objek dengan nilai konduksi yang besar (nilai-k) adalah pengalir yang baik. Sebaliknya apabila memiliki nilai k yang kecil objek itu merupakan pengalir yang buruk atau penebat yang baik. Sifat-sifat penebatan hanya dapat dikekalkan apabila berada dalam keadaan kering. Dalam semua kes, konduksi meningkat selari dengan meningkatnya kandungan lembapan (Billington, 1952). Konduksi termal air adalah kira-kira 25 kali udara bersih. Oleh itu tidak menghairankan apabila penggantian udara dalam liang atau antara butir halus dalam bahan dengan air akan mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap konduksi termal bahan. Kehadiran air akan menggandakan konduksi termal daripada dinding papan dan batu bata pada amnya dan juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap bahan-bahan bangunan yang lain.

Pengaruh suhu terhadap konduksi termal bahan adalah kecil berbanding selang suhu yang biasa ditemui dalam bangunan. Secara umum, konduksi termal cenderung meningkat selari dengan kenaikan suhu. Situasi ini lebih kerap berlaku dalam kes bahan ringan (light-weight) dengan perbandingan udara dalam rongga yang besar.

Konduksi juga dipengaruhi oleh berat jenis dan keliangan (porosity). Nilai konduksi berubah apabila terdapat perubahan berat jenis dan kandungan lembapan sesuatu bahan. Bahan dengan berat jenis yang tinggi merupakan pengalir yang baik, sebaliknya apabila berat jenis semakin rendah, kandungan udara dalam rongga semakin besar maka semakin rendah pula konduksi termal. Secara umum dapat disimpulkan konduksi termal yang rendah bagi kebanyakan bahan penebatan sesungguhnyanya sesuai dengan udara yang dikandungi bahan tersebut.

Rintangan dan Tahanan

Kebalikan daripada konduksi (1/k) adalah tahanan, , dengan unit m 0C W 1. Rintangan didefinisikan sebagai balikan daripada konduktan:

di mana

R-Rintangan

C -Kalor tentu udara (W/kg/0C)

d -Pekali rangkap pindah (W/j/m2/0C).

k-Konduksi termal (W/j/m/0C)

-Berat jenis udara

Konduktan Permukaan dan Rintangan PermukaanPerpindahan kalor dalam bangunan perlu mengambil kira perpindahan kalor daripada udara ke udara melalui dinding, khususnya daripada udara luar ke udara dalam atau sebaliknya. Selain rintangan daripada dinding, terdapat pula rintangan yang diakibatkan oleh permukaannya. Rintangan pada permukaan ini nipis dan disebut dengan rintangan filem atau rintangan permukaan. Rintangan permukaan yang terdapat pada dinding adalah rintangan permukaan dalaman dan luaran, sesuai dengan kehadiran lapisan filem udara pada kedua sisi dinding ini. Kebalikan daripada rintangan permukaan adalah konduktan permukaan yang ditandakan dengan f. Emisiviti

Perpindahan kalor secara radiasi daripada satu objek kepada objek lainnya. Dalam proses ini bahan perantaranya tidak menjadi panas. Intensitas kalor yang dipancarkan oleh suatu permukaan diberikan oleh hukum Stefan Boltzmann:

di mana

q r -Gandaan kalor radiasi suria (W/j)

-konstan Stefan Boltzman, 1.797x108

e -emisiviti bagi sebuah bumbung atau dinding (m2)

A -Luas permukaan dalaman bagi sebuah bumbung atau dinding (m2)

T -Suhu udara dalam ruang pada suatu masa (K)

Emisiviti sebuah permukaan didefinisikan sebagai perbandingan daripada energi yang dipancarkan oleh permukaan dengan energi yang dipancarkan oleh sebuah objek hitam pada suhu yang sama seperti permukaan itu. Nilai emisiviti, e, dan juga kebeserapan, a, daripada sebuah objek hitam adalah satu unit. Oleh itu, objek hitam adalah penyerap dan juga pemancar yang sempurna daripada segi radiasi termal.

Emisiviti sebuah permukaan bagi radiasi gelombang panjang adalah perbandingan radiasi termal dari satu luas terhadap radiasi daripada satu luas daripada sebuah pemancar berwarna hitam pada suhu yang sama

Emisiviti merupakan fungsi daripada (1) sifat permukaan, warna dan kekasaran. Permukaan yang halus dan terang memiliki emisiviti yang rendah; dan (2) suhu permukaan. Untuk setiap panjang gelombang berlaku persamaan seperti berikut:

e + r = 1di mana e adalah emisiviti dan r adalah radiasi suria

Apabila emisiviti sama dengan daya serapan pada suatu suhu, maka persamaan di atas berubah menjadi:

e = = 1 r

Rintangan Termal Ruang Udara

Konduksi termal untuk udara sangat rendah (Billington, 1978). Oleh itu sebuah ruang yang tertutup rapat merupakan sebuah rintangan yang baik. Perpindahan kalor secara konduksi adalah kecil berbanding dengan radiasi kalor dari satu permukaan ke permukaan lain. Selain itu juga berlaku proses perpindahan kalor secara perolakan di dalam ruang udara tersebut. Perpindahan kalor secara perolakan lebih besar berbanding dengan konduksi.

Konduksi termal udara tenang (still air) samada di bawah bahan-bahan bangunan, liang dalam dinding ataupun bumbung dianggap memiliki rintangan termal yang tinggi. Kebanyakan proses perpindahan kalor melalui sebuah rongga berlaku secara radiasi, yaitu antara permukaan yang berhadapan pada rongga tersebut dan hanya sedikit kalor dipindahkan secara konduksi melalui udara (Harkness, 1978).

Apabila liang dilapik dengan lapisan nipis logam penebat (seperti aluminium foil) sebagai penebatan yang bersifat memantul, maka rintangannya akan meningkat. Hal ini disebabkan daya serapan untuk lapisan tersebut terhadap radiasi adalah rendah (daya serapan gelombang pendek adalah kira-kira 0.05). Mengecat dengan warna putih (daya serapan kira-kira 0.90) tidak akan menghasilkan rintangan yang lebih baik berbanding dengan menggunakan lapisan nipis logam (Harkness, 1978). Secara umum, permukaan logam yang berkilat adalah bahan penebat gelombang panjang, sedangkan permukaan dengan cat putih sesuai untuk radiasi surya.

Rintangan Menyeluruh

Dinding atau bumbung bangunan biasanya terdiri daripada beberapa lapisan yang berbeda bahannya. Rintangan menyeluruh daripada lapisan tersebut didapati dengan menambahkan setiap rintangan lapisan tersebut. Oleh itu, persamaan rintangan menyeluruh adalah:

di mana RT adalah rintangan menyeluruh bagi lapisan-lapisan sedangkan R1,R2 dan R3 adalah rintangan untuk lapisan 1, 2 dan 3

Keberhantaran atau Nilai-UKeberhantaran atau nilai U daripada sebuah objek didefinisikan sebagai kebalikan daripada rintangan menyeluruh. Unit keberhantaran adalah sama dengan konduktan, yaitu W m 1 0 C 1. Pada praktikalnya, keberhantaran melalui dinding bangunan daripada udara luar ke udara dalam sentiasa diambil kira. Dalam hal ini rintangan filem luaran dan dalaman harus diambil kira secara berasingan daripada rintangan dinding ataupun bumbung.

c. Sifat Elektrik Bahan Hambatan suatu bahan adalah ukuran resistensi bahan untuk mengalirkan arus listrik. Arus listrik mengalir didalam kawat penghantar jika terdapat beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu. Pada tahun1826, George Simon Ohm menyelidiki hubungan antara kuat arus listrik dengan tegangan dan didapatkan bahwa kuat arus yang mengalir di dalam suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut.

Semakin besar beda potensialnya maka semakin besar arus yang mengalir pada penghantar tersebut, akan tetapi besar perbandingan antara beda potensial dengan arusnya akan selalu tetap untuk penghantar yang sama

Perbandingan tegangan listrik dengan kuat arus I nya tetap. Hasil bagi ini dinamakan hambatan listrik atau resistansi dengan satuan ohm (W).Hambatan listrik pada kehidupan sehari-hari digunakan untuk membatasi arus dalam suatu rangkaian. Muatan listrik dapat mengalir jika melalui kawat penghantar yang elektron-elektronnya bergerak bebas.Aliran arus listrik dalam sebuah kawat penghantar dapat diibaratkan seperti halnya air yang mengalir dalam suatu paralon.semakin panjang paralon semakin besar hambatanya , tetapi jika diameter paralon diperbesar hambatan semakin kecil.

Menuruthukum Ohm, hambatan adalah perbandingan antara arus yang mengalir dengan tegangan yang diberikan.Harga hambatan R bergantung pada panjang penghantar, jenis hambatan dan berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar.Secara matematis dapat dihitung :

Dimana :

R= hambatan penghantar (W)= hambat jenis (Wm)A= luas penampang penghantar (m2)= panjang penghantar (m)

Dibawah ini adalah tabel hambat jenis beberapa bahannilai hambat jenis berbagai bahan/zat

Zat

Hambat Jenis(ohm/m)

Zat

Hambat Jenis (ohm/m)

Air biasaAir SulingAlkoholAlumuniumAsam SulfatBesiEbonitEmasKacaKarbonPlatina

102102-1055x1042,65x10-82,5x1029,71x10-81013-10162,3x10-8109-1012(3-60)x10-510,68x10-8KaretMikaMinyak TanahPerakPorselenTembagaTimbalWolframSilikon

1013-1015101310141,59x10-81012-10141,68x10-82,1x10-75,6x10-80,1-60

Berdasarkan sifat listriknya, material/bahan dikelompokkan menjadi 3 sebagai berikut :

Konduktif jika resistansinya < 105 ohm ; disini elektron mudah bergerak atau mengalir, jadi netralisasi dapat dilakukan dengan mudah dengan cara grounding. Contoh : logam dan tubuh manusia.

Insulatif jika resistansinya > 1011 ohm ; elektron bisa dikatakan tak dapat bergerak, jadi netralisasi hanya mungkin dilakukan dengan ionisasi. Contoh : plastik dan karetDari pengukuran tribocharging, kita bisa menentukan apakah muatan listrik mudah ditimbulkan pada bahan tersebut jika tidak mudah membangkitkan muatan (atau muatan yang dihasilkan cukup rendah), maka bahan itu dapat dikatakan sebagai anti-statik.

Statik disipatif resistansi di antara 105 sampai 1011 ohm ; disini, elektron dapat bergerak tetapi lambat, jadi perlu diketahui parameter decay time. Untuk mengetahui berapa cepat grounding dapat menetralisasi muatan. Pengukuran tribocharging juga perlu dilakukan untuk mengetahui apakah bahan tersebut anti-statik atau tidak. Umumnya bahan yang masuk kategori statik disipatif adalah bahan buatan, artinya memang khusus dibuat untuk mempunyai resistansi tertentu, misalnya bahan dasarnya adalah insulatif tapi diberi tambahan karbon dalam kadar tertentu untuk membuatnya bersifat statik disipatif. Jika kadarnya berlebih, bahan juga bisa bersifat konduktif. Untuk mengukur nilai resistansi bahan, kita gunakan Mega Ohm meter (atau Surface Resistance Meter) ini semacam multimeter biasa tetapi dengan jangkauan pengukuran sampai 100 G Ohm atau lebih. Kita juga dapat menggunakan electrometer (misalnya Electrostatic Voltmeter/ Fieldmeter) untuk mengukur muatan listrik dari proses tribocharging dan dengan bantuan stopwatch, kita pun dapat mengukur decay time secara kualitatif. Untuk hasil yang lebih akurat, kita perlu menggunakan Charged Plate Monitor. Jadi, jika adanya muatan listrik statik menimbulkan masalah, maka salah satu solusinya adalah dengan menetralkan mutan listrik bersangkutan. Cara efektif untuk menetralkan muatan listrik dilakukan berdasarkan sifat listrik material/bahan.Pada dasarnya netralisasi muatan dapat dilakukan dua cara, yaitu grounding dan ionisasi dengan ionizer. Grounding dilakukan jika elektron dapat bergerak atau mengalir dalam bahan bersangkutan, yaitu dengan menghubungkan bahan tersebut ke tanah/bumi atau bagian ground dari kabel listrik karena tanah/bumi adalah reservoar muatan (sumber muatan yang tak-terhingga). Sebaliknya, untuk bahan yang tak dapat mengalirkan muatan, maka tidak ada jalan lain untuk menetralkan muatan kecualim memberikan muatan yang berlawanan dari udara. Sebetulnya udara mengandung sejumlah molekual uap air yang dapat menetralkan permukaan suatu benda, tapi netralisasi secara alami ini akan berlangsung sangat lama. Untuk mempercepat proses netralisasi, maka digunakan alat/peralatan yang disebut Ionizer. Ionizer dirancang untuk menghasilkan sejumlah besar ion positif maupun negatif dan ion-ion tersebut diarahkan ke permukaan benda yang akan dinetralisasi. Selain itu, netralisasi juga dapat dilakukan dengan membasahi permukaan bahan bersangkutan dengan air biasa (bukan DI water) atau larutan yang mengandung air seperti IsoPropyl Alcohol (IPA).

KOROSI

Korosi lebih dikenal dengan istilah pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan-bahan logam di berbagai macam kondisi lingkungan. Penyelidikan tentang sistim elektrokimia telah banyak membantu menjelaskan mengenai korosi ini, yaitu reaksi kimia antara logam dengan zat-zat yang ada di sekitarnya atau dengan partikel-partikel lain yang ada di dalam matrik logam itu sendiri. Jadi dilihat dari sudut pandang kimia, korosi pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan oksigen.

Pada umumnya suatu peralatan elektronik mengandung komponen logam yang mempunyai waktu hidup atau masa pakai tertentu. Korosi pada komponen-komponen tersebut dapat menimbulkan kerugian ekonomi akibat berkurangnya masa produktif peralatan elektronik. Korosi bahkan dapat menyebabkan terjadinya gangguan berupa terjadinya hubungan pendek (konsluiting) yang dapat mengarah kepada terjadinya kecelakaan. Masalah korosi peralatan elektronik merupakan salah satu sumber yang dapat memicu kegagaan operasional serta keselamatan kerja pada suatu industri. Oleh sebab itu, masalah ini sudah selayaknya mendapat perhatian yang serius dari berbagai kalangan.

Dalam kehidupan sehari-hari, korosi dapat kita jumpai terjadi pada berbagai jenis logam. Bangunan-bangunan maupun peralatan elektronik yang memakai komponen logam seperti seng, tembaga, besi-baja dan sebagainya semuanya dapat terserang oleh korosi ini. Seng untuk atap dapat bocor karena termakan korosi. Demikian juga besi untuk pagar tidak dapat terbebas dari masalah korosi. Jembatan dari baja maupun badan mobil dapat menjadi rapuh karena peristiwa alamiah yang disebut korosi. Selain pada perkakas logam ukuran besar, korosi ternyata juga mampu menyerang logam pada komponen-komponen renik peralatan elektronik, mulai dari jam digital hingga komputer, serta peralatan-peralatan canggih lainnya yang digunakan dalam berbagai aktivitas umat manusia, baik dalam kegiatan industri maupun di dalam rumah tangga.

Korosi merupakan masalah teknis dan ilmiah yang serius. Di negara-negara maju sekalipun, masalah ini secara ilmiah belum tuntas terjawab hingga saat ini. Selain merupakan masalah ilmu permukaan yang merupakan kajian dan perlu ditangani para ahli kimia. Korosi juga menjadi masalah ekonomi karena menyangkut umur, penyusutan dan efisiensi pemakaian suatu bahan maupun peralatan dalam kegiatan secara fisika, korosi juga menyangkut kinetika reaksi yang menjadi wilayah kajian industri. Milyaran Dolas AS telah dibelanjakan setiap tahunnya untuk merawat jembatan, peralatan perkantoran, kendaraan bermotor, mesin-mesin industri serta peralatan elektronik lainnya agar umur konstruksinya dapat bertahan lebih lama. Banyak negara telah berusaha menghitung biaya korosi nasional dengan cara yang berbeda-beda, umumnya jatuh pada nilai yang berkisar antara 1,5 5,0 persen dari GNP. Para praktisi saat ini cenderung sepakat untuk menetapkan biaya korosi sekitar 3,5 persen dari GNP. Kerugian yang dapat ditimbulkan oleh korosi tidak hanya biaya langsung seperti pergantian peralatan industri, perawatan jembatan, konstruksi dan sebagainya, tetapi juga biaya tidak langsung seperti terganggunya proses produksi dalam industri serta kelancaran transportasi yang umumnya lebih besar dibandingkan biaya langsung.

Penyebab Korosi

Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. Faktor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk kristal, unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya. Faktor dari lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembaban, keberadaan zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya. Bahan-bahan korosif (yang dapat menyebabkan korosi) terdiri atas asam, basa serta garam, baik dalam bentuk senyawa an-organik maupun organik. Penguapan dan pelepasan bahan-bahan korosif ke udara dapat mempercepat proses korosi. Udara dalam ruangan yang terlalu asam atau basa dapat mempercepat proses korosi peralatan elektronik yang ada dalam ruangan tersebut. Flour, hidrogen fluorida beserta persenyawaan-persenyawaannya dikenal sebagai bahan korosif. Dalam industri, bahan ini umumnya dipakai untuk sintesa bahan-bahan organik. Ammoniak (NH3) merupakan bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam kegiatan industri. Pada suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat mudah terlepas ke udara. Ammoniak dalam kegiatan industri umumnya digunakan untuk sintesa bahan organik, sebagai bahan anti beku di dalam alat pendingin, juga sebagai bahan untuk pembuatan pupuk. Bejana-bejana penyimpan ammoniak harus selalu diperiksa untuk mencegah terjadinya kebocoran dan pelepasan bahan ini ke udara.

Embun pagi saat ini umumnya mengandung aneka partikel aerosol, debu serta gas-gas asam seperti NOx dan SOx. Dalam batubara terdapat belerang atau sulfur (S) yang apabila dibakar berubah menjadi oksida belerang. Masalah utama berkaitan dengan peningkatan penggunaan batubara adalah dilepaskannya gas-gas polutan seperti oksida nitrogen (NOx) dan oksida belerang (SOx). Walaupun sebagian besar pusat tenaga listrik batubara telah menggunakan alat pembersih endapan (presipitator) untuk membersihkan partikel-partikel kecil dari asap batubara, namun NOx dan SOx yang merupakan senyawa gas dengan bebasnya naik melewati cerobong dan terlepas ke udara bebas. Di dalam udara, kedua gas tersebut dapat berubah menjadi asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4). Oleh sebab itu, udara menjadi terlalu asam dan bersifat korosif dengan terlarutnya gas-gas asam tersebut di dalam udara. Udara yang asam ini tentu dapat berinteraksi dengan apa saja, termasuk komponen-komponen renik di dalam peralatan elektronik. Jika hal itu terjadi, maka proses korosi tidak dapat dihindari lagi.

Korosi yang menyerang piranti maupun komponen-komponen elektronika dapat mengakibatan kerusakan bahkan kecelakaan. Karena korosi ini maka sifat elektrik komponen-komponen elektronika dalam komputer, televisi, video, kalkulator, jam digital dan sebagainya menjadi rusak. Korosi dapat menyebabkan terbentuknya lapisan non-konduktor pada komponen elektronik. Oleh sebab itu, dalam lingkungan dengan tingkat pencemaran tinggi, aneka barang mulai dari komponen elektronika renik sampai jembatan baja semakin mudah rusak, bahkan hancur karena korosi. Dalam beberapa kasus, hubungan pendek yang terjadi pada peralatan elektronik dapat menyebabkan terjadinya kebakaran yang menimbulkan kerugian bukan hanya dalam bentuk kehilangan atau kerusakan materi, tetapi juga korban nyawa.

Pengendalian Korosi

Peristiwa korosi pada logam merupakan fenomena yang tidak dapat dihindari, namun dapat dihambat maupun dikendalikan untuk mengurangi kerugian dan mencegah dampak negatif yang diakibatkannya. Dengan penanganan ini umur produktif peralatan elektronik menjadi panjang sesuai dengan yang direncanakan, bahkan dapat diperpanjang untuk memperoleh nilai ekonomi yang lebih tinggi. Upaya penanganan korosi diharapkan dapat banyak menghemat biaya opersional, sehingga berpengaruh terhadap efisiensi dalam suatu kegiatan industri.

Pengendalian korosi pada peralatan elektronik dapat dilakukan melalui pengendallian

lingkungan atau ruangan di mana peralatan tersebut ditempatkan. Penanganan

masalah korosi berkaitan dengan perawatan dan perbaikan fasilitas produksi serta

peralatan penunjang lainnya.

Kegiatan ini harus dapat mengidentifikasi,mengantisipasi dan menangani masalah mungkin dilakukan terhadap fasilitas yang berinteraksi langsung dengan lingkungan di luar ruangan. Upaya pengendalian korosi ini harus melibatkan semua fihak yang terlibat dalam pengoperasian alat, mesin, instalasi serta fasilitas lainnya. Masalah korosi dan upaya pengendaliannya perlu diperkenalkan kepada seluruh jajaran direksi dan karyawan yang terlibat langsung dalam kegiatan industri. Ada beberapa usaha yang dapat ditempuh dalam upaya pengendalian korosi peralatan elektronik, antara lain adalah :

1. pencemaran udara akibat terlepasnya bahan-bahan korosif ke lingkungan.

2. Menutup alat sewaktu tidak dipergunakan untuk menghindari masuknya debu-debu ke dalam alat. Perlu diketahui bahwa debu dapat tertempeli polutan korosif yang apabila terbang terbawa udara dapat masuk ke dalam alat dan menempelkan dirinya ke permukaan komponen-komponen elektronik di dalam alat tersebut.

Catodic protection cegah korosi Jembatan Suramadu

Jembatan Suramadu, penghubung antara Pulau Jawa dan Pulau Madura akan segera terwujud. Kehadiran jembatan terpanjang di Indonesia ini merupakan tantangan bagi teknologi Indonesia sekaligus ajang unjuk gigi para ahli di bidangnya masing-masing.Secara umum, desain jembatan yang memiliki panjang 5.438 meter ini menggunakan tipe Cable Stayed sebagai jembatan utamanya. Sistem ini dipilih untuk mengganti desain semula yang menggunakan tipe Precast Segmental. Review desain ini dilakukan oleh Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah bekerja sama dengan konsultan pada tahun 2002-2003. Secara teknis penggarapan jembatan ini dibagi menjadi tiga bagian besar, yakni Causeway, Approach Bridge dan Main Bridge. Saat ini pengerjaan masih pada bagian Causeway, sedangkan dua bagian lain masih dalam persiapan lebih lanjut.

Causeway atau jembatan bentang pinggir, pada tahap pembangunannya dibagi menjadi dua, yaitu sisi Surabaya dan sisi Madura.

--> Dari sisi Surabaya akan dibangun sepanjang 1.457,75 meter. Untuk jarak ini akan digunakan bentang jembatan sebesar 40 meter dengan tipe struktur atas berupa PCI Girder. Bentang jembatan ini akan ditopang penyangga sebanyak 33 buah.

--> Sisi Madura memiliki jarak lebih panjang, yaitu 1.822,25 meter. Jumlah penyangga yang digunakan sebanyak 44 buah dengan spesifik struktur dan interval yang sama.

Untuk Approach Bridge atau jembatan penghubung antara Causeway dengan Main Bridge, panjangnya 670 meter untuk masing-masing sisi (Surabaya dan Madura). Digunakan bentang 80 meter dengan tipe struktur atas dari box girder beton yang dilaksanakan secara balance cantilever. Jumlah penyangga tiap sisi sebanyak 7 buah. Untuk Main Bridge atau bentang utama, panjangnya 818 meter. Dengan tipe Cable Stayed, jembatan utama ini memiliki keunggulan tersendiri, baik dari tipe struktur yang tergolong canggih maupun nilai estetika yang tinggi. Clearance jembatan adalah 35 meter dihitung dari kondisi HWL (pasang surut tertinggi) sehingga memungkinkan dilewati kapal yang cukup besar.

untuk semen dan betonnya, terbuat dari bahan khusus karena disesuaikan dengan kondisi air laut Selat Madura yang cukup asin. Bahan khusus tersebut dipilih yang tahan terhadap korosi atau karat.

Mencegah karat

untuk pencegahan korosi terutama di bagian splash zone, cara yang digunakan sekarang adalah dengan coating atau penggunaan bahan pelapis antikarat.

Cara lainnya seperti sistem catodic protection masih dikaji kemungkinan penggunaannya. Teknik ini memanfaatkan tenaga listrik. "Dengan aliran listrik kecil, korosi dipancing agar tidak menyerang pipa pancang, tapi dialihkan ke seng yang telah disiapkan," jelas Raka.

Hanya saja, lanjut dia, penerapan teknik tersebut memerlukan perawatan yang ekstra karena prosesnya berjalan terus menerus. Jika kerusakan tidak segera ditangani, maka teknik itu tidak dapat berfungsi.

Ditambahkan Dr Ir Mochamad Ashari MEng, staf pengajar di Jurusan Teknik Elektro ITS, untuk mencegah korosi Jembatan Suramadu sebenarnya lebih tepat menggunakan sistem catodic protection, yakni bentuk perlindungan aktif terhadap besi atau baja dengan cara pengaturan ionik. Sistem ini relatif mampu melindungi besi dalam kondisi kadar garam yang cukup tinggi seperti di Selat Madura. Lebih jelas lihat gambar!

"Dari beberapa kali kejadian, tegangan listrik di kawasan tersebut mudah sekali turun, dikarenakan tiang listriknya mengalami korosi," katanya.

Menurut Ashari, teknologi anti-karat semacam itu sudah banyak diterapkan di Indonesia. Tidak hanya untuk jembatan, tapi juga untuk kapal-kapal yang terbuat dari unsur besi atau baja.KOROSI MERATADefinisi

Korosi adalah suatu reaksi redoks antara logam dengan berbagai zat yang ada di lingkungannya sehingga menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam kehidupan sehari-hari korosi kita kenal dengan sebutan perkaratan.

Salah bentuk korosi yang terjadi pada logam adalah korosi merata. Korosi merata adalah jenis korosi dimana pada korosi tipe ini laju korosi yang terjadi pada seluruh permukaan logam atau paduan yang terpapar atau terbuka ke lingkungan berlangsung dengan laju yang hampir sama. Hampir seluruh permukaan logam menampakkan terjadinya proses korosi.

Penyebab

Korosi merata terjadi karena poses anodik dan katodik yang berlangsung pada permukaan logam terdistribusi secara merata. Ini terjadi karena adanya pengaruh dari lingkungan sehingga kontak yang berlangsung mengakibatkan seluruh permukaan logam terkorosi. Korosi seperti ini umumnya dapat kita temukan pada baja di atmosfer dan pada logam atau paduan yang aktif terkorosi (potensial korosinya berada pada daerah kestabilan ionnya dalam diagram potensial-pH).

Kerusakan material yang diakibatkan oleh korosi merata umumnya dinyatakan dengan laju penetrasi yang ditunjukkan sebagai berikut :

Ketahanan Relatif Korosimpymm/yr(m/yrnm/h

Outstanding< 1< 0.02< 25< 2

Excellent1-50.02-0.125-1002-10

Good5-200.1-0.5100-50010-150

Fair20-500.5-1500-100050-150

Poor50-2001-51000-5000150-500

Unexceptable200+5+5000+500+

Secara teknik korosi merata tidak berbahaya karena laju korosinya dapat diketahui dan diukur dengan ketelitian yang tinggi. Kegagalan materi akibat serangan korosi ini dapat dihindari dengan pemeriksaan dan monitoring secara teratur

Korosi pada logam terjadi karena adanya reaksi redoks antara logam dengan lingkungannya. Korosi merata berlangsung secara lambat dan korosi ini dipicu oleh korosi yang mula-mula terjadi pada sebagian permukaan logam sehingga dengan bertambahnya waktu akan menyebar ke seluruh permukaan logam. Korosi merata yang terjadi pada logam besi prosesnya bisa digambarkan sebagai berikut :

reaksi yang terjadi adalah :

Fe(s) Fe2+ + 2e (reaksi oksidasi )

O2 + 2H2O + 4 e 4 OH (reaksi reduksi)

2Fe + O2 + 2H2O 2Fe(OH)2Pengendalian

Laju korosi dapat diturunkan dengan perlindungan melalui penambahan inhibitor pada larutan. Teknik-teknik perlindungan seperti proteksi katoda dan anoda, pelapisan, inhibitor, dan pemilihan material sering digunakan sebagai cara perlindungan korosi paling efektif.

Pengetahuan mengenai karakteristik korosi dan laju korosi pada logam dan paduan logam sebagaimana ditunjukkan dalam literatur atau yang diukur melalui teknik elektrokimia ataupun melalui pengurangan berat logam memungkinkan dilakukannya pemilihan material yang baik. Cara terbaik untuk menghindari terjadinya korosi merata adalah dengan melakukan penanganan langsung pada bagian logam yang terkorosi sebelum korosi ini menyebar ke semua permukaan logam.

DAFTAR PUSTAKA

http://fakeplasticworlds.wordpress.com/2009/12/18/bahan-konstruksi-teknik-kimia-bahan-konstruksi-korosi-pengantar/http://id.wikipedia.org/wiki/Bahanhttp://mustazamaa.wordpress.com/2010/04/15/sifat-sifat-mekanik-bahan/http://novirita.blogspot.com/2011/01/deformasi-plastic-dan-delastic.htmlhttp://rudydwi.wordpress.com/2010/03/28/mengetahui-sifat-mekanik-material-dengan-uji-tarik/http://www.fisika-ceria.com/sifat-listrik-bahan-semikonduktor.htmlVan Vlack H. Laurence. 1995. Ilmu dan teknologi Bahan Edisi ke 5. Jakarta : Erlangga

The Electrochemistry of Corrosion

The Technology and Evaluation of Corrosion

Purba,Michael.Ilmu Kimia Untuk SMU Kelas 3. Erlangga:Jakarta.1997.

_1476546216.unknown

_1476546217.unknown

_1476546215.unknown

_1476546214.unknown