TUGAS BAHAN KONSTRUKSI TEKNIK KIMIA
Disusun Oleh:
Nama
:
Liliana Comeriorensi
NIM
:
03111003061
Jurusan
:
Teknik Kimia 2011
Kelas
:
A
Dosen Pembimbing: Ir. Faisol Asip
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2013
1. Kriteria pemilihan bahan konstruksi kimia dibagi menjadi 3 antara lain : a. Biaya b. Ketersediaan c. Sifat-sifat umum bahan yang meliputi sifat mekanik, sifat thermal dan sifat listrik
2. Crailah PDF (Jurnal) Bagaimana bahan mentah d iambil dari bumi melalui pertambangan, pengeboran, penggalian, kemudian di olah menjadi bahan baku.
Jawaban : 1. Kriteria Pemilihan Bahan Konstruksi Kimia
Seorang sarjana teknik kimia adalah sosok yang harus bertanggung jawab pada suatu proses industri kimia. Terlebih lagi dalam pemilihan material konstruksi pabrik. Pemilihan material konstruksi pabrik untuk peralatan industri kimia bukan masalah yang mudah dan gampang. Pemilihan material konstruksi dalam industri kimia mempengaruhi proses, produk yang dihasilkan, keselamatan, dan biaya peralatan. Banyak kriteria yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan material konstruksi kimia dan berbagai jenis bahan yang jumlah ketersediannya sedikit. Perancangan pabrik industri kimia tentu harus memperhatikan berbagai macam pertimbangan dimulai dari bagaimana prosesnya, tata letak alat-alat industrinya maupun industrinya sendiri serta material konstruksinya. Hal semacam ini dilakukan untuk mengefektifkan dan mengefisienkan penggunaan bahan konstruksi kimia tersebut. Seorang sarjana teknik kimia juga harus mengedepankan aspek ekonomi dalam setiap rancangan yang dibuat sehingga menjadi suatu keharusan tersendiri untuk mengetahui sifat-sifat bahannya. Dengan mengetahui sifat bahannya akan diketahui bagaimana kekurangan dan kelebihan bahan tersebut sehingga diharapkan dalam penggunaannya dilakukan secara efektif .
Kriteria pemilihan bahan konstruksi kimia dapat dibagi menjadi 3 antara lain adalah sebagai berikut : a. Biaya
Yang termasuk dalam hal biaya adlah banyaknya bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan produk. Biaya disini antara lain biaya awal dari pemilihan alat industri dimana biaya alatnya berdasarkan material konstruksi dari alat industri itu sendiri,m sampai tahan dalam beberapa lama alat industri tersebut juga mempengaruhi cost industri dalam jangka waktu setahun, lima tahun bahkan 10 tahun. Biaya produksi produknya serta biaya perawatannya. Table dibawah ini menunjukkan biaya dari bahan konstruksi kimia untuk alat industri atau alat prosesnya. Suatu indikasi dari biaya penggunaan logam suatu industri dalam suatu alat industri diberikan pada tabel 7.5 (reference : Coulson & Richard’s Chemical Engineering Vol 6, Chemical Engineering process) :
Nilai dari material yang digunakan akan bergantung pada material density dan strength (design stress) dan hal tersebut diperhitungkan juga dengan biaya material
konstruksinya. Hubungan antara material density, strength dan biaya material konstuksinya sesuai dengan persamaan dibawah ini :
Peringkat dihitung biayanya, relatif terhadap rating untuk baja ringan (karbon rendah), ditunjukkan pada Tabel 7.6. Bahan dengan design stress yang relatif tinggi, seperti paduan stainless dan rendah baja, dapat lebih efisien digunakan 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 bare relative material cost. Sebagai contoh, biaya yang harus dikeluarkan dari stainless steel storage tank akan menjadi 2 sampai 3 kali dari biaya yang harus dikeluarkan pada carbon steel storage tank , 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 ketahanan alat industrinya, 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 sering menggantinya; ketimbang memilih lebih bahan yang lebih tahan lama tetapi dengan material yang mahal. Strategi ini hanya akan dipertimbangkan untuk peralatan yang relative sederhana dengan biaya fabrikasi rendah, dan di mana premature failure tidak akan menyebabkan bahaya yang serius. 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. Semakin mahal, ketahanan korosi, campuran logam sering digunakan sebagai cladding pada baja karbon. Jika piring tebal diperlukan untuk kekuatan struktural, untuk
tekanan vessel makan penggunaan material clad secara substansial dapat mengurangi biaya.
b. Ketersediaan
Yang dimaksud dengan ketersedian disini adalah sumber daya. Beberapa faktor sumber daya yang perlu dikaji adalah : 1) Sumber daya alam yang terkait dengan keetrsedian bahan baku utama maupun bahan baku pembantu. Dimana yang perlu dikaji adalah segi kualitas dan kuantitasnya. 2) Sumber daya yang terkait dengan sarana dan prasarana pendukung antara lain meliputi ketersediaan dan kemampuan jalan raya, jalan kereta api dan pelabuhan ini terkait dengan masalah transportasi baik saat tahap konstruksi dimana perlu sarana transportasi material dan peralatan pabrik sampai tahap operasi untuk transportasi material dan peralatan pabrik sampai tahap operasi untuk transportasi bahan baku dan produk. Juga perlu diketahui ada tidaknya jaringan listrik umum
telepon umum yang nantinya dibutuhkan untuk administrasi perusahaan maupun karyawan. 3) Sumber daya manusia juga perlu diperhitungkan khususnya apabila pabrik memerlukan jumlah karyawan yang banyak dengan spesifikasi tertentu. Sumber daya manusia ini akan berbeda kualifikasinya saat tahap konstruksi dengan saat tahap produksi titik ujungnya adalah biaya pengadaan tenaga kerja.
c. Sifat-sifat umum bahan konstruksi kimia
Yang dimaksud sifat-sifat umum bahan ialah sifat mekanik, sifat thermal dan sifat listrik. Bahan yang mengalami gaya akan terdeformasi. 1) sifat mekanik bahan meliputi :
regangan ( strain), e adalah besar deformasi persatuan panjang.
tegangan ( stress), S ialah gaya persatuan luas. Selama deformasi bahan menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang bekerja sepanjang jarak deformasi.
kekuatan ( strength) ialah ukuran besar gaya yang diperlukan utk mematahkan atau merusak bahan.
keuletan (ductility) ialah besar regangan permanen sebelum perpatahan.
ketangguhan (thoughness) ialah jumlah energi yang diserab bahan sampai terjadi perpatahan.
kekerasan (hardness) ialah ketahanan bahan terhadap penetrasi pada permukaannya.
Tabel sifat mekanik bahan : Sifat atau Karakteristik
Lambang Definisi
Satuan
Tegangan
S
Gaya/sat.luas (F/A)
Pascal
Regangan
e
Fraksi deformasi (ΔL/L)
-
Modulus elastik
E
Tegangan/regangan
Pascal
Kekuatan
Tegangan waktu gagal/patah/putus
-
Keuletan
Besar reformasi plastik sampai patah
-
Ketangguhan
Energi yang diperlukan hingga patah
-
Kekerasan
Ketahanan terhadap deformasi plastik
-
Sebagai contoh, apakah sebatang baja gagal bila melengkung ataukah kegagalan diartikan dengan perpatahan? Dengan sendirinya kriteria tergantung pada persyaratan rancangan. Disini dapat diidentifisir dua pengertian kekuatan, pertama kekuatan luluh yaitu kekuatan pada saat terjadi deformasi plastic dan satu kekuatan yang dikaitkan dengan beban maksimum yang dapat dipikul. Tegangan-reganan pada gambar harus memperhatikan deformasi, kekuatan dan kekerasan & ketangguhan. Regangan awal berbanding lurus dengan besarnya tegangan, disamping itu iapun mampu balik. Setelah tegangan ditiadakan, regangan lenyap, regangan linier yang mampu balik ini disebut regangan elastik. Modulus elastik adalah perbandingan antara tegangan (S) dan regangan mampu balik (e). Pada tegangan yang lebih terjadi pergeseran tetap dari atom-atom dalam suatu bahan disamping regangan elastik. Regangan tetap ini tidak mampu balik pada saat regangan ditiadakan, regangan ini disebut regangan plastik . Perpanjangan merupakan ukuran regangan plastik sedangkan penyusutan penampang merupakan ukuran susut plastik. Ketahanan suatu bahan terhadap deformasi plastik disebut kekuatan luluh. Nilai besarannya adalah besar gaya pada saat luluh dibagi luas penampang. 2) Sifat thermal. Kapasitas kalor (heat capacity)
Suhu atau temperatur adalah level aktivitas termal sedangkan kandungan kalor adalah energi termal, keduanya berkaitan dengan kapasitas kalor. Panas jenis (specific heat) suatu bahan ialah perbandingan antara kapasitas kalor dari bahan tersebut dengan kapasitas kalor air. Muai panas adalah Pemuaian yang lazim dialami oleh bahan yang dipanaskan ditimbulkan
oleh
peningkatan
getaran
termal
atom-atom.
Pendekatan
pertama
menghasilkan hubungan pertambahan panjang (ΔL/L0) yang sebanding dengan naiknya suhu ΔT . Jadi (ΔL/L0) = αL.ΔT. Ternyata umumnya αL adalah koefisien muai linier, naik sedikit dengan naiknya suhu. Daya hantar panas (thermal conductivity) adalah kemampuan memindahkan panas pada bahan padat secara konduksi. 3) Sifat listrik
Logam dan semi konduktor dapat menghantarkan muatan listrik bila ditempatkan dalam medan listrik. daya hantar tergantung pada jumlah pembawa muatan, besar muatan, dan mobilitas dari pembawa muatan. Konduktivitas adalah kebalikan dari pada tahanan jenis. Tahanan jenis adalah sifat bahan oleh karena itu tidak tergantung pada bentuk. Untuk bentuk uniform dapat dihitung dari rumus : R = ρ L / A Dimana ; L = panjang ; A = luas penampang dan ρ = densitas bahan Dengan mengetahui R, ahli teknik dapat menggunakan persamaan dasar fisika untuk menghitung arus listrik I dalam ampere, dan daya P dalam watt, yaitu : I = E/R dan P = E I = I2 R = E2 / R.
