Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

Kriteria Pemilihan Bahan Konstruksi Kimia

Perancangan pabrik untuk industri kimia sudah barang tentu harus memperhatikan

berbagai macam pertimbangan. Hal semacam ini dilakukan dalam rangka untuk

mengefektifkan dan mengefesienkan pengunaan bahan konstruksi kimia tersebut.Sudah

dipahami bersama bahwa 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. Ketika kita mengenali sifat bahan yang kita gunakan maka

sudah barang tentu penggunaannya akan menjadi efektif karena telah mengetahui kekurangan

dan kelebihan bahan yang kita pergunakan.

Maka dari itu kita harus mengetahui kriteria pemilihan bahan konstruksi kimia.

A. Biaya

Sebuah indikasi dari biaya beberapa logam yang biasa digunakan diberikan dalam Tabel

7.5. Itu biaya aktual dari logam dan paduan akan berfluktuasi cukup luas, tergantung pada

pergerakan logam dunia menukar.

Tabel 7.5. Dasar biaya logam (pertengahan 2004)

Logam

Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

Jumlah bahan yang digunakan akan tergantung pada berat jenis material dan kekuatan

(desainstres) dan ini harus diperhitungkan ketika membandingkan biaya material. Moore

(1970)membandingkan biaya dengan menghitung faktor biaya penilaian ditentukan oleh

persamaan:

Biaya Peringkat D

C ð d

Dimana :

CD biaya per satuan massa, £ / kg,

D density, kg / m3

D desain stres, N / mm

Peringkat dihitung biaya nya, relatif terhadap rating untuk baja ringan (karbon

rendah), ditunjukkan pada Tabel 7.6. Bahan dengan stres desain relatif tinggi, seperti paduan

stainless dan rendah baja, dapat digunakan lebih efisien daripada baja karbon. Biaya relatif

peralatan yang terbuat dari bahan yang berbeda akan tergantung pada biaya fabrikasi, serta

biaya dasar materi. Kecuali bahan tertentu memerlukan teknik fabrikasi khusus, biaya relatif

peralatan jadi akan lebih rendah dari biaya bahan relatif telanjang. Sebagai contoh, biaya

yang dibeli dari-stainless steel tangki penyimpanan akan menjadi 2 sampai 3 kali biaya dari

tangki yang sama dalam baja karbon, sedangkan biaya relatif dari logam adalah antara 5

sampai 8. Jika laju korosi seragam, maka materi yang optimal dapat dipilih dengan

menghitung tahunan biaya untuk bahan kandidat yang mungkin. Biaya tahunan akan

tergantung pada diperkirakan hidup, dihitung dari laju korosi, dan biaya pembelian peralatan.

Dalam situasi tertentu, mungkin terbukti lebih ekonomis untuk menginstal bahan yang lebih

murah dengan tingkat korosi yang tinggi dan menggantinya sering; ketimbang memilih lebih

tahan tetapi lebih mahal material. Strategi ini hanya akan dipertimbangkan untuk relatif

sederhana.

Tabel 7.6. Relatif biaya peringkat untuk logam

Desain stres (N / mm2)

Baja karbon 1 100

Al-paduan (Mg) 4 70

Stainless steel 18/8 (Ti) 5 130

Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

Inconel 12 140

Kuningan 10-15 76

Perunggu 16 87

Alumunium 18 14

Monel 19 120

Tembaga 27 46

Nikel 35 70

Catatan: Angka desain stres ditunjukkan untuk tujuan ilustrasi saja dan tidak boleh

digunakan sebagai desain nilai-nilai.

Peralatan dengan biaya fabrikasi rendah, dan di mana 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

secara substansial dapat mengurangi biaya.

B. Ketersediaan

Ketersediaan bahan konstruksi kimia

Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

C. Sifat-sifat Umum Bahan Knstruksi Kimia

a. Sifat Mekanik

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 atau energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan atau

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.

(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

Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

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.

Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

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.

b. Sifat Termal Bahan

Sifat termal bahan adalah perubahan sifat yang berkaitan dengan suhu. Sifat termal ini

dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu :

1. Kandungan uap air

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 termal dan

kandungan uap air dituangkan dalam persamaan sebagai berikut :

pers (1)

Dimana Kh = konduktifitas termal pada kandungan uap air h

Kd = konduktifitas termal dalam keadaan kering

h = kandungan uap air ( % berat )

2. Suhu

Pengaruh suhu terhadap konduktifitas termal suatu bahan adalah kecil, namun secara

umum dapat dikatakan bahwa konduktifitas termal akan meningkat apabila suhu

meningkat.

Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

3. Kepadatan dan porositas

Konduktifitas 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,

yaitu

1. Keadaan tetap (steady heat flow)

2. Keadaan berubah (transien heat flow)

c. Sifat Elektrik Bahan

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 karet

Dari 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

Nama : Yulianti Permatasari

Nim : 03101403045

Kelas : B

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).