TUGAS 1

BAHAN KONSTRUKSI KIMIA

Nama :ADE IRMA SURYANI

NIM :03101003033

KELAS :TEKIM A 2010

Dosen Pengasuh :Ir.H.Faisol Asip , MT

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SRIWIJAYA PALEMBANG

TAHUN AJARAN 2012-2013

KRITERIA PEMILHAN BAHAN KONSTRUKSI KIMIA

Latar Belakang Pemilihan bahan konstruksi kimia

Bahan adalah benda yang dengan sifat-sifatnya yang khas dimanfaatkan

dalam bangunan, mesin,peralatan dan produk. Termasuk di dalamnya logam,

keramik, semi konduktor,polimer (plastic), gelas, dielektrik, kayu, pasir, batu dan

berbagai komposit.

Perancangan pabrik untukindustri kimia sudah barang tentu harus

memperhatikan berbagai macam pertimbangan. Hal semacam ini dilakukan dalam

rangka untuk mengefektifkan dan mengefesienkan pengunaan bahan konstruksi

kimia tersebut. Kita sudah pahami bersama bahwa seorang sarjana teknik kimia

harus mengedepankan aspek ekonomi dalam setiap rancangan yang mereka buat.

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

penggunaan yang nanti kita lakukan akan menjadi efektif karena kita telah dan

kelebihan bahan yang kita pergunakan.

Dalam menentukan pilihan,perancang harus memperhatikan sifat-sifat

seperti : kekuatan, konduktivitas(listrik), daya hantar panas, berat jenis dan

sebaginya. Selanjutnya seseorang harus memperhatikan sifat bahan selama proses

pembentukannya dan perilaku selama penggunaannya (dalam bentuk, mesin,

stabilitas listrik, ketahanan kimia,dan sifat radiasi merupakn factor yang penting),

demikian pula masalah biaya dan penggadaan. Sebagai contoh spatbor harus dibuat

dari logam yang mudah dibentuk akan tetapi yang memilki ketahanan terhadap

deformasi impak.

Merupakan suatu kewajiban yang berat untuk ahli teknik untuk menguasai

pengetahuan menyeluruh mengenai beribu-ribu jenis bahan yang terdapat di

pasaran. Kita perlu menguasai dasar-dasar ilmu pengetahuan yang menentukan

sifat-sifat bahan yang dimaksud.Prinsip utama ialah setiap sifat bahan berkaitan erat

sekali dengan struktur intern bahan itu sendiri.Struktur intern bahan mencakup

atom-atom dan susunannya di dalam kristal, molekul atau struktur mikro. Tenaga

teknik harusmemahami sifat-sifat bahan bila akan menghasilkan atau menggunakan

bahan tersebut.

Bahan perlu diproses untuk memenuhi persyaratan yang telah ditetapkan

dalam desain produk. Proses pembentukan paling sederhana adalah merubah

bentuk melalui pemotongan dengan mesin atau penempaan. Dengan sendirinya

sifat-sifat sangat menentukan proses pembentukannya. Bahan yang sangat keras

akan merusak mata pahat pemotong danbahan yang lunak seperti timbal akan sulit

digergaji. Bahan yang kuat, yangtidak memiliki keuletan dang etas kurang mampu

terhadap eformasi plastic.Sering pula terjadi bahwa proses pembentukan merubah

sifat bahan. Bermanfaat atau tidak, sifat selalu berubah bila terjadi perubahan

strukturdalam bahanselama proses pembentukan. Struktur dalam bahan berubah

bila terjadi deformasi, oleh karena itu terjadi perubahan sifat-sifat.

Proses termal juga berpengaruh atas struktur dalam bahan. Prosestermal ini

meliputi proses pelunakan, pencelupan dari suhu tinggi dan sejumlahlaku panas

lainnya. Tujuan kita memahami perubahan struktur yang terjadi, agarkita sebagai

ahli teknik dapat menggariskan langkah proses yang sesuai.Bahan yang telah

terbentuk akan memiliki seperangkat sifat-sifat kekuatan, kekerasan, dayahantar

listrik, berat jenis, warna dan sebagainya yang dipilih sehingga memenuhi

persyaratan desain. Produk ini akan tetap memiliki sifat-sifat tersebut asalkan tidak

ada perubahan pada struktur dalam bahan. Akan tetapi bila produk mengalami

perubahan struktur akibat penggunaannya,kita akan lihat sifat dan perilakunya akan

berubah pula. Oleh karena itu, ahli teknik harus memperhatikan pula pengaruh

pemakaian produk pada struktur intern disamping persyaratan lainnya dan

mengkaitkannya dengan sifat-sifat bahan.

Berdasar kan kriteria pemilihan bahan konstruksi kimia, dibagi tiga :

a) Sifat-sifat umum bahan

b) Ketersediaan

c) Biaya

Penjelasan secara luas sebagai berikut : Secara garis besar bahan dapat kita bagi

menjadi tiga golongan besar, yaitu :

1. Logam

2. Polimer atau plastik

3. Keramik

Pembagian kelompok besar ini didasarkan oleh perbedaan sifat-sifat bahan

konstruksi kimia ini sendiri.

a. Logam

Logam memiliki ciri-ciri umum sebagai berikut :

o Daya hantar panas tinggi

o Daya hantar listrik tinggi

o Kedap cahaya

Sifat kedap cahaya dari logam disebabkan oleh ketanggapan elektron yang

terdislokasi terhadap getaran elektromagnet pada frekuensi yang tinggi

o Dapat dipoles sampai mengkilap

o Dapat diubah bentuknya sesuai fungsi dan kegunaan

Logam memiliki sifat mudah dibentuk karena didalam logam terdapat

elektron yang terdislokasi sehingga dapat dengan mudah memindahkan

muatan listrik dan energi termal.

o Modulus logam sangat besar dan tinggi

Logam memiliki sifat modulus yang tinggi, menyebabkan logam memiliki

ketahanan yang tinggi pula sehingga sukar untuk dibengkokkan.

Dari beberapa ciri umum yang dimiliki logam diatas sekiranya kita sudah

dapat mereka-reka untuk keperluan dibagian mana kita pergunakan logam.

o Polimer atau Plastik

Mungkin dalam keseharian kita jarang mendengar kata polimer, apalagi buat

orang yang masih awam. Sungguh ia akan bertanya apa sesungguhnya

polimer itu. Sedikit memberikan penjelasan polimer itu berasal dari kata Poly

yang berarti banyak dengan mer yang saya secara sederhana menafsirkan

sebagai singkatan dari monomer yang berarti 1 mer. Maka dapat kita

simpulkan bahwa polimer merupakan kumpulan dari monomer-monomer

yang menjadi satu sehingga memiliki sifatnya sendiri. Polimer yang sering kita

jumpai adalah plastik itu lah mengapa polimer diidentikkan dengan polimer,

padahal sesungguhnya masih banyak contoh polimer yang terdapat

dikeseharian kita.

Polimer atau plastik memiliki keunggulan sebagai berikut :

o Berat jenis kecil

o Isolator terhadap panas dan listrik

o Mudah diberi warna

o Tahan terhadap larutan kimia

o Tidak banyak memantulkan cahaya dan cendrung tembus cahaya

Reaksi suatu polimer disebut dengan reaksi polimerisasi. Reaksi polimerisasi

ini dapat berlangsung secara adisi atau pun kondensasi. Sebagai contoh dari

polimer selain plastik yang sudah lazim digunakan adalah Poliester resin yang

dapat digunakan sebagai bahan pembuat kotak pelindung mesin. Polivinil

klorida (PVC) dapat digunakan sebagai bahan pembuat pipa-pipa yang tahan

terhadap bahan kimia.

b. Keramik

Keramik adalah campuran yang terdiri dari unsur logam dan unsur yang bukan

logam, memiliki sifat umum sebagai berikut :

o Keras dan rapuh

o Tahan terhadap lingkungan suhu tinggi dan lingkungan yang lebih berat

persyaratannya.

o Tahan terhadap perubahan kimia.

o Mempunyai titik cair yang tinggi dibandingkan dengan logam atau organik.

o

1. Sifat-sifat umum bahan

Sifat – sifat tersebut dikelompokkan berdasarkan beberapa kelas peninjauan,

seperti secara fisik, mekanik, kimia dan lain sebagainya:

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 :

o 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.

o 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.

o 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.

o 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.

o 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).

o 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.

o 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

o 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 :

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.

Sifat Thermal 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

2. Suhu

Pengaruh 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 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)

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 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 .

DAFTAR PUSTAKA