I.2. TUJUANPembuatan makalah ini adalah tidak lain bertujuan untuk :1. Menjadikan bahan acuan informasi yang berkaitan dengan Bahan Konstruksi Teknik Kimia2. Memenuhi tugas terstruktur mata kuliah Bahan Konstruksi Teknik Kimia

II. TINJAUAN PUSTAKA

1. Dasar – dasar pemilihan Bahan Konstruksi Teknik Kimia

Untuk memilih material kita patut berpegang kepada “most important characteristics” dari suatu

material, dan hal ini juga bergantung dengan keadaan geografis atau lingkungan suatu tempat.

Pedoman ini dapat dijadikan penentuan skala prioritas untuk memilih suatu material, dan hal itu

adalah:a. Material propertiesb. Thermal propertiesc. Corrosion resistanced. Thermal conductivity and e;ectrical resistancee. Ease of fabricationf. Availability in standard sizeg. Costh. Contaminationi. RecycleFaktor kemudahan untuk merecycle bahan yang digunakan juga merupakan faktor pertimbangan yang penting.a. Material propertiesClassPropertyPhysical

Dimension, shape Density or specific gravity Porosity Moisture content Macrostructure

MicrostructureChemicalOxide or compound composition Acidity or alkalinity Resistance to corrosion or weatheringPhysico-chemicalWater - absorptive or water -repellant action, Shrinkage and swell due to moisture changesAcousticalSound transmission Sound reflectionMechanicalStrength, tension, compression, shear and flezure (under static, impact or fatigue condition) Stiffness, Thoughness, Elasticity, Plasticity, Ductility, Brittleness, Hardness, Wear resistanceThermalSpecific heat Expansion ConductivityElectrical and magnetic opticalConductivity Magnetic parmeability Galvanic action Colour Light transmission Light reflection

Berbagai macam sifat bahan pada tabel diatas yaitu berbagai macam sifat bahan secara teknik

yang nantinya dapat dipertimbangkan dalam proses pemilihan bahan. Sifat – sifat tersebut

dikelompokkan berdasarkan beberapa kelas peninjauan, seperti secara fisik, mekanik, kimia dan

lain sebagainya.

2. 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 :

Kekuatan (strength), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa

menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam, tergantung pada jenis

beban yang bekerja atau mengenainya. Contoh kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan,

kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.

Kekerasan (hardness), dapat didefenisikan sebagai kemampuan suatu bahan untuk tahan

terhadap penggoresan, pengikisan (abrasi), identasi atau penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan

sifat tahan aus (wear resistance). Kekerasan juga mempunya korelasi dengan kekuatan.4

Kekenyalan (elasticity), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa

mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan. Bila

suatu benda mengalami tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk. Apabila tegangan yang

bekerja besarnya tidak melewati batas tertentu maka perubahan bentuk yang terjadi hanya

bersifat sementara, perubahan bentuk tersebut akan hilang bersama dengan hilangnya

tegangan yang diberikan. Akan tetapi apabila tegangan yang bekerja telah melewati batas

kemampuannya, maka sebagian dari perubahan bentuk tersebut akan tetap ada walaupun

tegangan yang diberikan telah dihilangkan. Kekenyalan juga menyatakan seberapa banyak

perubahan bentuk elastis yang dapat terjadi sebelum perubahan bentuk yang permanen mulai

terjadi, atau dapat dikatakan dengan kata lain adalah kekenyalan menyatakan kemampuan

bahan untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah menerima bebang yang

menimbulkan deformasi.

Kekakuan (stiffness), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan/beban tanpa

mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) atau defleksi. Dalam beberapa hal

kekakuan ini lebih penting daripada kekuatan.

Plastisitas (plasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi

plastik (permanen) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi

bahan yang akan diproses dengan berbagai macam pembentukan seperti forging, rolling,

extruding dan lain sebagainya. Sifat ini juga sering disebut sebagai keuletan (ductility). Bahan

yang mampu mengalami deformasi plastik cukup besar dikatakan sebagai bahan yang memiliki

keuletan tinggi, bahan yang ulet (ductile). Sebaliknya bahan yang tidak menunjukkan terjadinya

deformasi plastik dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan rendah atau getas (brittle).

Ketangguhan (toughness), menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi

tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Juga dapat dikatakan sebagai ukuran banyaknya

energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu benda kerja, pada suatu kondisi tertentu. Sifat

ini dipengaruhi oleh banyak faktor, sehingga sifat ini sulit diukur.

Kelelahan (fatigue), merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan

berulang – ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya.

Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan

ini. Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga sulit diukur

karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.

Creep, atau bahasa lainnya merambat atau merangkak, merupakan kecenderungan suatu

logam untuk mengalami deformasi plastik yang besarnya berubah sesuai dengan fungsi waktu,

pada saat bahan atau komponen tersebut tadi menerima beban yang besarnya relatif tetap.

Beberapa sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan menurut cara pembebanannya, yaitu :

Sifat mekanik statis, yaitu sifat mekanik bahan terhadap beban statis yang besarnya tetap atau

bebannya mengalami perubahan yang lambat.

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.

4. Sifat Thermal BahanSifat termal bahan adalah perubahan sifat yang berkaitan dengan suhu. Sifat termal ini dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu :

1. Kandungan uap airApabila 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 tersebutHubungan antara konduktifitas termal dan kandungan uap air dituangkan dalam persamaan sebagai berikut :pers (1)Dimana Kh = konduktifitas termal pada kandungan uap air hKd = konduktifitas termal dalam keadaan keringh = 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 porositasKonduktifitas termal berbeda pengaruh terhadap kepadatan, apabila pori-pori bahan semakin banyak maka konduktifitas termal rendah. Perbedaan konduktifitas termal bahan dengan kepadatan yang sama akan tergantung pada perbedaan struktur yang meliputi ukuran, distribusi, hubungan pori / lubang.Sifat termal bahan dikaitkan dengan perpindahan kalor. Perpindahan kalor ada 2 jenis, yaitu1. Keadaan tetap (steady heat flow)2. Keadaan berubah (transien heat flow)

Berikut adalah beberapa sifat konduktifitas termal bahan dan sifat lainnya.

5. Sifat Elektrik BahanBerdasarkan sifat listriknya, material/bahan dikelompokkan menjadi 3 sebagai berikut : Konduktif – jika resistansinya < 105 ohmDisini elektron mudah bergerak atau mengalir, jadi netralisasi dapat dilakukan dengan mudah dengan cara grounding.Contoh : logam dan tubuh manusia Insulatif – jika resistansinya > 1011 ohmElektron 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 ohmDisini, 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 MegaOhmmeter (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 kecuali

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).