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 diambil 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.