SMK 10 Kimia Industri_suparni Html

Suparni Setyowati Rahayu
Sari Purnavita
KIMIA INDUSTRI
SMK
JILID 1
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah
Departemen Pendidikan Nasional
Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional
Dilindungi Undang-undang
KIMIA INDUSTRI
Untuk SMK
JILID 1
Penulis : Suparni Setyowati Rahayu
Sari Purnavita
Editor : Setia Budi Sasongko, DEA
Perancang Kulit : TIM
Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm
Diterbitkan oleh
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah
Departemen Pendidikan Nasional
Tahun 2008
RAH RAHAYU, Suparni Setyowati
k Kimia Industri untuk SMK Jilid 1 /oleh Suparni Setyowati
Rahayu, Sari Purnavita ---- Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan
Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.
xxii, 239 hlm
Daftar Pustaka : LAMPIRAN A.
Glosarium : LAMPIRAN B.
ISBN : 978-602-8320-41-2
ISBN : 978-602-8320-42-9
KATA SAMBUTAN
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan
karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar
dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakan
kegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatan
pembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.
Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.
Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar
Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telah
dinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses
pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45
Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.
Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada
seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya
kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas
oleh para pendidik dan peserta didik SMK.
Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada
Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),
digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.
Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya
harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Dengan
ditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagi
masyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruh
Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untuk
mengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.
Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada
para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat
memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini
masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik
sangat kami harapkan.
Jakarta, 17 Agustus 2008
Direktur Pembinaan SMK
iv
v
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadlirat Tuhan Yang Maha Esa, atas
limpahan rahmat, taufik dan hidayahNya, maka tersusunlah buku ini
dengan judul “KIMIA INDUSTRI”
Tujuan disusunnya buku ini adalah untuk memenuhi kebutuhan program
pendidikan dan pengajaran Kimia Industri yang disesuikan dengan
perkembangan teknologi dan industri.
Dalam kaitannya dengan upaya untuk hal tersebut di atas, maka penulis
berpedoman pada kurikulum tahun 2004 dan disesuaikan dengan kaidahkaidah
ilmu pengetahuan dan teknologi yang diperlukan dalam dunia
industri, sehingga isi dan materi bersifat tekstual dan kontekstual. Materi
yang disajikan menyangkut juga indikator-indikator yang mampu
mendorong siswa dalam aspek-aspek kognitif, afektif dan psikomotorik
yang terdiri atas Pengenalan Kimia Industri, Bahan Baku Untuk produk
Industri, Teknologi Proses, Instrumentasi dan Pengukuran, Utilitas Pabrik,
Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) serta limbah.
.
Keseluruhan materi diharapkan mampu mendukung kompetensi lulusan
SMK Kimia Industri sesuai dengan kebutuhan pasar kerja industri dan jika
dimungkinkan mampu kerja mandiri.
Manfaat yang dapat diperoleh dari buku ini dalam proses pembelajaran
adalah bahwa guru akan bertambah sumber belajarnya yang lebih
aplikatif terutama ilmu terapan, sehingga guru akan bertambah
wawasannya terutama dalam bidang kimia industri. Sedangkan bagi
siswa akan bertambah buku pegangannya untuk lebih mudah belajar
kimia industri, karena buku ini penyusunnannya baik dalam sistematika
dan materinya disesuaikan dengan tingkat kemampuan siswa dalam
proses pembelajaran.
Penulis dalam menyusun buku ini sudah berupaya secara maksimal dan
berupaya memberikan yang terbaik, namun masih disadari adanya
kekurangan-kekurangan, sehingga diharapkan adanya kritik dan saran
dari berbagai pihak guna menyempurnakan keberadaan buku ini.
Akhirnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses
penyusunan buku ini kami sangat berterima kasih, dan semoga menjadi
amal jariyah. Mudah-mudahan buku ini dapat mendorong generasi muda
Indonesia labih maju dalam berkarya dalam era globalisasi dan teknologi.
Penulis
vi
vii
DAFTAR ISI
KATA SAMBUTAN .......................................................................... iii
KATA PENGANTAR ........................................................................ v
DAFTAR ISI ..................................................................................... vii
SINOPSIS ........................................................................................ xi
DESKRIPSI KONSEP PENULISAN ................................................ xiii
PETA KOMPETENSI ....................................................................... xix
JILID 1
BAB I PENGENALAN KIMIA INDUSTRI ................... 1
1.1. PENDAHULUAN ......................................................... 1
1.2. DEFINISI KIMIA INDUSTRI....................................... 1
1.3. SISTEM MANAJEMEN DALAM SUATU INDUSTRI ...... 7
1.4. PENGELOLAAN LINGKUNGAN KERJA.................. 17
RANGKUMAN .................................................................. 21
CONTOH SOAL ............................................................... 23
LATIHAN SOAL ................................................................ 25
BAB II BAHAN BAKU DAN PRODUK INDUSTRI ...... 27
2.1. PENANGANAN BAHAN BAKU DAN
PENUNJANG.......................................................... 28
2.2. PENYIMPANAN BAHAN BAKU DAN
PENUNJANG.......................................................... 29
2.3. PENYIMPANAN BAHAN BAKU DAN
PENUNJANG YANG TERSISA ............................. 30
2.4. MENEMUKAN PERMASALAHAN DAN
PELUANG PENYIMPANAN BAHAN BAKU
DAN BAHAN PENUNJANG.................................... 30
2.5. LOGAM..................................................................... 33
2.6. BAHAN NON METAL .............................................. 104
RANGKUMAN.................................................................. 145
CONTOH SOAL............................................................... 147
LATIHAN SOAL ............................................................... 148
viii
BAB III INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN.......... 149
3.1. DEFINISI.................................................................... 149
3.2. STANDARD DAN SATUAN...................................... 150
3.3. ANGKA PENTING DAN GALAT .............................. 153
3.4. KLASIFIKASI ALAT UKUR....................................... 155
3.5. PENCATATAN SKALA UKUR ................................. 167
3.6. KELAINAN SKALA UKUR ......................................... 168
3.7. KLASIFIKASI ALAT UKUR ........................................ 171
3.8. KLASIFIKASI INSTRUMENTASI ............................. 196
3.9. ALAT KENDALI KETINGGIAN ................................. 197
RANGKUMAN................................................................... 201
CONTOH SOAL................................................................ 203
LATIHAN SOAL ................................................................ 211
JILID 2
BAB IV TEKNOLOGI PROSES .................................... 213
4.1. DIAGRAM ALIR PROSES....................................... 214
4.2. IDENTIFIKASI SATUAN PROSES DAN OPERASI
PADA KIMIA INDUSTRI.......................................... 240
4.3. PROSES MENGUBAH UKURAN BAHAN PADAT 241
4.4. PROSES PENCAMPURAN BAHAN ...................... 243
4.5. PENYULINGAN (Distillation)................................... 248
4.6. ADSORPSI.............................................................. 269
4.7. ABSORBSI.............................................................. 271
4.8 EKSTRAKSI............................................................. 277
4.9. FILTRASI................................................................. 294
4.10. SUBLIMASI.............................................................. 299
4.11. EVAPORASI............................................................ 302
4.12. PENUKAR PANAS .................................................. 303
4.13. SATUAN PROSES KIMIA (REAKSI KIMIA
DAN KATALIS) ....................................................... 307
RANGKUMAN................................................................... 327
CONTOH SOAL................................................................ 328
LATIHAN SOAL ................................................................ 339
ix
BAB V UTILITAS PABRIK .......................................... 341
5.1. UNIT PENYEDIAAN LISTRIK.................................. 342
5.2. UNIT PENYEDIAAN AIR ......................................... 343
5.3. UNIT PENGADAAN UAP......................................... 358
5.4. SISTEM UTILITAS UDARA TEKAN ........................ 363
5.5. BAHAN BAKAR ........................................................ 371
5.6. OPERASI PEMBAKARAN....................................... 384
5.7. PETUNJUK UNTUK OPERATOR.......................... 385
5.8. LABORATORIUM PENUNJANG INDUSTRI KIMIA 388
RANGKUMAN ................................................................. 410
CONTOH SOAL ............................................................... 414
LATIHAN SOAL ................................................................ 420
BAB VI KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA . 421
6.1. PENDAHULUAN ...................................................... 421
6.2. MANAJEMEN RESIKO ............................................ 483
6.3. BAHAYA BAHAN KIMIA........................................... 507
6.4. LIMBAH INDUSTRI................................................... 528
6.5. PEMBUATAN LAPORAN INFENTARISASI BAHAN
KIMIA......................................................................... 549
6.6. PEDOMAN KESELAMATAN KERJA YANG
BERHUBUNGAN DENGAN PERALATAN............... 552
6.7. PEMERIKSAAN KEAMANAN SEBELUM
MENGHIDUPKAN PERALATAN.............................. 553
RANGKUMAN .................................................................. 558
CONTOH SOAL ............................................................... 559
LATIHAN SOAL ................................................................ 559
x
JILID 3
BAB VII LIMBAH INDUSTRI ...................................... 561
7.1. PENCEMARAN DAN LINGKUNGAN....................... 562
7.2. JENIS LIMBAH INDUSTRI....................................... 574
7.3. LIMBAH GAS DAN PARTIKEL................................. 586
7.4. LIMBAH PADAT........................................................ 593
7.5. NILAI AMBANG BATAS ........................................... 605
RANGKUMAN................................................................... 742
CONTOH SOAL................................................................ 742
LATIHAN SOAL ................................................................ 744
LAMPIRAN A. DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN B. GLOSARIUM
xi
SINOPSIS
Buku merupakan salah satu masukkan (input) dalam proses
pembelajaran dengan demikian akan mempunyai pengaruh terhadap
keluaran (output). Buku sebagai bagian dari proses pada dasarnya
merupakan suatu kumpulan dari teori-teori yang masih berlaku dan dalam
bidang kejuruan teknik teori tersebut dapat diaplikasikan dalam bentuk
nyata untuk mempermudah kehidupan manusia. Buku dengan judul
“Kimia-Industri” merupakan buku yang diperuntukkan bagi siswa maupun
pengajar dalam bidang kejuruan teknik khususnya kimia.
Buku ini diawali (dalam bab I) dengan membahas mengenai
pengenalan Kimia Industri, yaitu aplikasi (bagian utama dalam bidang
kejuruan teknik) dari ilmu kimia maupun ilmu penunjang yang lain seperti
fisika untuk meningkatkan kesejahteraan manusia dalam skala industri.
Pengenalan ini cukup penting, karena aplikasi kimia dalam skala industri
diperlukan ilmu-ilmu penunjang tersebut. Membahas skala industri,
tentunya akan mempunyai interpretasi produk dalam skala yang besar
(baik kuantitas maupun kualitas). Oleh karenanya akan diperlukan bahan
baku dan juga manusia sebagai salah satu bagian dari “sumber daya”,
telah dibahas pada bab I. Sedangkan bab-bab selanjutnya merupakan
pembahasan lebih lanjut dari bab I.
Bab II membahas bahan baik awal (sebagai bahan baku) maupun
akhir (sebagai bagian dari produk) yang merupakan tujuan utama dari
seseorang yang bergerak dibidang kejuruan teknik khususnya kimia.
Sedangkan bagaimana mengubah dari bahan baku menjadi suatu produk
akan dibahas pada bab IV mengenai teknologi proses.
Dalam memproduksi suatu bahan dalam skala industri, tentunya
selain mempertimbangkan kuantitas juga perlu mempertimbangkan
kualitas. Untuk menjaga kualitas dari suatu produk, maka diperlukan
instrumen untuk mengendalikannya sistem proses yang dibahas pada
bab III. Sedangkan satuan (unit) penunjang dalam suatu industri berupa
pembangkit tenaga listrik, pembangkit uap, pengolahan air proses
maupun pengolahan air limbah dibahas pada bab VII.
Kesan industri sebagai bagian sistem yang mengeksplorasi dari
“sumber daya” perlu mendapat perhatian khusus agar tidak merusakkan
sumber daya tersebut sehingga kelestariannya dapat dipertahankan.
Permasalahan ini dibahas pada bab VI. Dua hal yang perlu diperhatikan
keterkaitannya dengan sumber daya, yaitu sumber daya alam dan
sumber daya manusia. Sumber daya alam menyangkut permasalahan
xii
penggunaan bahan baku khususnya yang langsung diambil dari alam dan
juga bahan yang dibuang ke alam. Bahan hasil produksi yang dibuang
ke alam baik berupa bahan padat, cair maupun gas dibahas dalam subbab
mengenai masalah limbah. Sedangkan untuk melestarikan sumber
daya manusia sebagai bagian dari pada kehidupan, dibahas lebih
mendalam pada sub bab K3 (Keselamatan dan Kesehatan Kerja).
Garis Besar Isi Buku
7
4
3
xiii
DESKRIPSI KONSEP PENULISAN
Era globalisasi sedang berlangsung baik dalam bidang perdagangan
maupun bidang lainnya, seperti informatika dan pendidikan. Globalisasi
ini membawa dampak positif, antara lain kebebasan pertukaran informasi,
perdagangan dan perindustrian, yang pada akhirnya dapat memajukan
masyarakat karena terjadinya peningkatan ilmu pengetahuan.
Menyikapi kondisi tersebut, penulis menyusun buku Kimia Industri
sebagai buku pegangan siswa agar mempunyai wawasan, jika nantinya
bekerja di dunia industri.
Adapun konsep penulisan sebagai berikut :
Bab 1 : Pengenalan Kimia Industri
Kimia Industri mencakup hal yang cukup luas. Pada bagian ini akan
diperkenalkan mengenai Kimia Industri, yang akan dimulai berdasarkan
akar katanya, yaitu Kimia dan Industri. Selanjutnya pada sub bab
selanjutnya akan dibahas mengenai sistem manajemen dalam suatu
industri dan area kerja, khususnya industri besar dimana pada bagian ini
akan terlihat pembagian pelaksanaan tugas mulai dari tingkat pelaksana
Manusia – Organisas
Area kerja
Bab 1
K 3 dan Limbah
Bab 6 dan 7
Proses
Bab 1 & 4
Bahan Baku
Bab 2
Produk
Bab 2
Instrumentasi
Bab 3
Utilitas Pabrik
Bab 5
xiv
yang dalam hal ini diduduki oleh seseorang dengan klasifikasi pendidikan
minimal Sekolah Menengah Kejuruan Teknik / STM sampai dengan
tingkat manajer puncak dengan kalsifikasi pendidikan minimal sarjana.
Dengan demikian diharapkan dapat sebagai gambaran kompetensi yang
diperlukan apabila seseorang bekerja pada bidang industri kimia.
Bab II : Bahan Baku untuk Produk Industri
Menjelaskan persiapan bahan baku dan bahan penunjang serta
persiapan bahan kimia untuk menghasilkan suatu produk. Selain itu juga
pengelolaan bahan-bahan cadangan.
Bab III : Instrumentasi dan Pengukuran
Setiap alat yang digunakan dan dioperasikan dalam sebuah
pabrik dilengkapi dengan instrumen untuk mengukur parameterparameter
tertentu sesuai kondisi operasi yang harus selalu dipantau
setiap saat. Instrumen yang dimaksud terdiri dari dua macam yaitu
instrumen lokal dan instrumen panel. Skala ukur yang terbaca dalam
instrumen lokal merupakan kontrol terhadap skala ukur instrumen panel.
Untuk mendasari pengetahuan yang diperlukan dalam kegiatan
mengukur maka di bawah ini dibahas tentang satuan dan standardnya,
konsep angka penting dan galat serta kelainan skala ukur. Alat-alat ukur
yang banyak digunakan dalam industri dapat diklasifikasikan terdiri dari
alat pengukur suhu, alat pengukur tekanan, alat pengukur aliran, dan alat
pengukur sifat kimiawi: pH atau keasaman, COD, BOD.
Bab IV : Teknologi Proses
Kata teknologi mempunyai arti aplikasi dari ilmu pengetahuan (scientific)
yang digunakan dalam rangka untuk memepermudah kehidupan
manusia. Dengan teknologi, maka manusia akan dapat melakukan
sesuatu menjadi lebih mudah. Sedangkan proses secara umum
merupakan perubahan dari masukkan (input) dalam hal ini bahan baku
setelah melalui proses maka akan menjadi keluaran (output) dalam
bentuk produk. Ada tiga kata kunci dalam mengartikan proses, yaitu
input, perubahan dan output.
Dengan demikian “teknologi proses” merupakan aplikasi dari ilmu
pengetahuan untuk merubah bahan baku menjadi produk atau bahan
yang mempunyai nilai lebih (added value), dimana perubahan dapat
berupa perubahan yang bersifat fisik maupun perubahan yang bersifat
kimia dalam skala besar atau disebut dengan skala industri. Perubahan
yang bersifat fisik disebut dengan satuan operasi (unit operation),
sedangkan yang bersifat perubahan kimia disebut dengan satuan proses
(unit process).
xv
Untuk bisa memahami suatu proses yang terjadi di industri kimia
maka terlebih dahulu harus bisa membaca diagram alir proses serta
mengenal simbol dan jenis-jenis peralatan yang digunakan pada industri
kimia.
Untuk bisa mengoperasikan peralatan industri kimia maka perlu
memahami beberapa satuan operasi, mulai dari (1) Proses mengubah
ukuran bahan padat dengan menggunakan mesin pemecah (crusher),
mesin giling (grinder), dan mesin potong (cutting machine), (2)
Pencampuran bahan yang merupakan peristiwa menyebarnya bahanbahan
secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan
yang lain demikian pula sebaliknya, sedang bahan-bahan itu sebelumnya
terpisah dalam keadaan dua fase atau lebih yang akhirnya membentuk
hasil yang lebih seragam (homogen), (3) Distilasi (penyulingan) adalah
proses pemisahan komponen dari suatu campuran yang berupa larutan
cair-cair dimana karakteristik dari campuran tersebut adalah mampucampur
dan mudah menguap, selain itu komponen-komponen tersebut
mempunyai perbedaan tekanan uap dan hasil dari pemisahannya
menjadi komponen-komponennya atau kelompok-kelompok komponen.
Karena adanya perbedaan tekanan uap, maka dapat dikatakan pula
proses penyulingan merupakan proses pemisahan komponenkomponennya
berdasarkan perbedaan titik didihnya. Baik distilasi
dengan peralatan skala laboratorium maupun skala industri, (4) Adsorpsi
atau penjerapan adalah proses pemisahan bahan dari campuran gas
atau cair, bahan yang akan dipisahkan ditarik oleh permukaan zat padat
yang menyerap (adsorben). Misalnya, limbah industri pencuciankain batik
diadsorpsi zat warnanya dengan menggunakan arang tempurung kelapa
yang sudah diaktifkan. Limbah elektroplating yang mengandung nikel,
logam berat nikel diadsorpsi dengan zeolit yang diaktifkan, (5) Absorpsi
adalah proses pemisahan bahan dari suatu campuran gas dengan
cara pengikatan bahan tersebut pada permukaan absorben cair
yang diikuti dengan pelarutan. Tujuan nya untuk meningkatkan nilai
guna dari suatu zat dengan cara merubah fasenya, (6) Ekstraksi adalah
pemisahan suatu zat dari campurannya dengan pembagian sebuah zat
terlarut antara dua pelarut yang tidak dapta tercampur untuk mengambil
zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut yang lain, (7) Filtrasi
adalah pembersihan partikel padat dari suatu fluida dengan
melewatkannya pada medium penyaringan, atau septum, dimana zat
padat itu tertahan. Pada industri, filtrasi ini meliputi ragam operasi mulai
dari penyaringan sederhana hingga pemisahan yang kompleks. Fluida
yang difiltrasi dapat berupa cairan atau gas; aliran yang lolos dari
xvi
saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya. Filtrasi dengan
peralatan skala laboratorium sampai slaka pilot plant/industri baik batch
maupun kontinyu, (8) Operasi evaporasi atau penguapan pada dasarnya
merupakan operasi pendidihan khusus, dimana terjadi peristiwa
perpindahan panas dalam cairan mendidih. Tujuan operasi evaporasi
adalah untuk memperoleh larutan pekat dari larutan encer dengan jalan
pendidihan dan penguapan, (9) Penukar panas atau dalam industri kimia
populer dengan istilah bahasa Inggrisnya, heat exchanger (HE), adalah
suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi
sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium
pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa
sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa
mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara
efisien.
Satuan Proses Kimia merupakan proses yang melibatkan reaksi
Kimia dan katalis. Reaksi kimia merupakan suatu proses dimana bahan
sebelum diproses disebut dengan reaktan dan hasilnya produk. Lambang
dari reaksi kimia sebelum dan sesudah proses menggunakan tanda
panah. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi adalah
ukuran partikel/zat, suhu dan katalis. Jenis-jenis reaksi kimia yang
banyak digunakan diindustri adalah reaksi katalitik (reaksi dengan katalis)
dan reaksi netralisasi. Contoh Proses Kimia dengan Reaksi Katalitik
pada Industri Kecil – Menengah : Industri pembuatan biodiesel dari bahan
alami yang terbarukan (minyak nabati) dan katalis kimia atau biologis.
Sedangkan industri minyak jagung adalah contoh untuk proses kimia
yang melibatkan reaksi netralisasi.
Bab V : Utilitas Pabrik
Sebuah pabrik mempunyai dua sistem proses utama, yaitu sistem
pereaksian dan sistem proses pemisahan & pemurnian. Kedua sistem
tersebut membutuhkan kondisi operasi pada suhu dan tekanan tertentu.
Dalam pabrik, panas biasanya ‘disimpan’ dalam fluida yang dijaga pada
suhu dan tekanan tertentu. Fluida yang paling umum digunakan adalah
air panas dan uap air karena alasan murah dan memiliki kapasitas panas
tinggi. Fluida lain biasanya digunakan untuk kondisi pertukaran panas
pada suhu di atas 100 oC pada tekanan atmosfer. Air atau uap air
bertekanan (dinamakan kukus atau steam) mendapatkan panas dari ketel
uap (boiler).
Sistem pemindahan panas bertugas memberikan panas dan
menyerap panas. Misalnya, menyerap panas dari sistem proses yang
xvii
menghasilkan energi seperti sistem proses yang melibatkan reaksi
eksotermik atau menyerap panas agar kondisi sistem di bawah suhu
ruang atau suhu sekitar. Sistem pemroses yang melakukan ini adalah
cooling tower.
Cooling tower, boiler dan tungku pembakaran merupakan sistemsistem
pemroses untuk sistem penyedia panas dan sistem pembuang
panas. Kedua sistem proses ini bersama-sama dengan sistem penyedia
udara bertekanan, sistem penyedia listrik dan air bersih untuk kebutuhan
produksi merupakan sistem penunjang berlangsungnya sistem proses
utama yang dinamakan sistem utilitas. Kebutuhan sistem utilitas dan
kinerjanya tergantung pada seberapa baik sistem utilitas tersebut mampu
‘melayani’ kebutuhan sistem proses utama dan tergantung pada efisiensi
penggunaan bahan baku dan bahan bakar.
Proses kimia sangat membutuhkan kelengkapan laboratorium
kimia untuk pengontrolan kualitas bahan baku dan produk.
Bab VI : Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3)
Seirama dengan derap langkah pembangunan negara dewasa ini,
kita akan memajukan industri yang maju dan mandiri dalam rangka
mewujudkan Era industrialisasi. Proses industrialisasi maju ditandai
antara lain dengan mekanisme, elektrifikasi dan modernisasi.
Dalam keadaan yang demikian maka penggunaan mesin-mesin,
pesawat-pesawat, instalasi-instalasi modern serta bahan berbahaya
semakin meningkat. Hal tersebut disamping memberi kemudahan proses
produksi dapat pula menambah jumlah dan ragam sumber bahaya di
tempat kerja. Didalam hal lain akan terjadi pula lingkungan kerja yang
kurang memenuhi syarat, proses dan sifat pekerjaa,i yang berbahaya,
serta peningkatan intensitas kerja operasional tenaga kerja. Masalah
tersebut diatas akan sangat memepengaruhi dan mendorong
peningkatan jumlah maupun tingkat keseriusan kecelakaan kerja,
penyakit akibat kerja dan pencemaran lingkungan.
Untuk itu semua pihak yang terlibat dalam usaha berproduksi
khususnya para pengusaha dan tenaga kerja diharapkan dapat mengerti,
memahami dan menerapkan keselamatan dan kesehatan kerja di tempat
kerja masing-masing. Agar terdapat keseragaman dalam pengertian,
pamahaman dan persepsi K3, maka perlu adanya suatu pola yang baku
tenting keselamatan dan kesehatan kerja itu sendiri. Buku ini disusun
sebagai materi pengantar K3 agar lebih memudahkan untuk mempelajari
Iebih jauh tentang keselamatan dan kesehatan kerja.
xviii
Bab VII : Limbah Industri
Adalah konsekuensi logis dari setiap pendidian pabrik meskipun
tidak semua pabrik memporduk limbah. Limbah yang mengandung
senyawa kimia berbahaya dan beracun dengan konsentrasi tertentu
lepas ke dalam lingkungan menciptakan pencemaran dalam wadah
penerima baik sungai, tanah maupun udara.
Pemahaman akan pencemaran sangat penting artinya bagi
masyarakat maupun pengusaha. Seringkali pencemaran itu
diinterpretasikan secara sempit sehingga jangkauan pemahaman pun
terbatas pada hal-hal yang sifatnya insidentil pula. Padahal pencemaran
dan akibat yang ditimbulkan dapat diketahui setelah puluhan tahun
berlangsung.
Banyak industri berdiri tanpa program pencegahan dan
pengendalian pencemaran. Ketika menyadari bahwa program itu
merupakan prioritas pengembangan usaha, ditemui berbagai rintangan
seperti lahan yang terbatas, perlu investasi tambahan, perlu tenaga ahli
dan sejumlah kekurangan lain yang perlu segera ditangulangi.
xix
PETA KOMPETENSI KIMIA INDUSTRI TINGKAT PELAKSANA (1)
KELOMPOK DASAR KELOMPOK UTAMA
MATERI
KIN.KL.11.001.01
KIM.IP.11.002.01
KIN.KL.11.003.01
KIN.KL.11.004.01
KIN.BP.11.005.01
KIN.BP.11.006.01
KIN.BP.11.007.01
KIN.BP.11.008.01
KIN.TP.11.009.01
KIN.KL.11.010.01
KIN.IP.11.011.01
KIN.BP.11.012.01
KIN.IP.12.013.01
KIN.KL.12.014.01
KIN.IP.12.015.01
KIN.IP.12.016.01
KIN.IP.12.017.01
KIN.TP.12.018.01
KIN.TP.12.019.01
KIN.UP.12.020.01
KIN.TP.12.021.01
B.1 Pengenalan Kimia Industri
1.1 v
1.2 v v
1.3 v
1.4 v
B.2 Bahan dan Produk
2.1 v v
2.2 v
B.3 Instrumentasi dan Pengukuran
3.1 v
3.2 v
3.3 v v
3.4 v v
3.5 v
3.6 v
B.4 Teknologi Proses
4.1 v
4.2 v
4.3 v v
4.4 v v
4.5 v
4.6 v
4.7 v
4.8 v
4.9 v
4.10 v
4.11 v
4.12 v
4.13 v
B.5 Utilitas Pabrik
5.1 v
5.2 v
5.3 v
5.4 v v
5.5 v
5.6 v
5.7 v
5.8 v v v v v
B.6 K3 (Kesehatan & Keselamatan Kerja)
6.1 v v v v
6.2 v v
6.3 v v v
xx
KELOMPOK DASAR KELOMPOK UTAMA
MATERI
KIN.KL.11.001.01
KIM.IP.11.002.01
KIN.KL.11.003.01
KIN.KL.11.004.01
KIN.BP.11.005.01
KIN.BP.11.006.01
KIN.BP.11.007.01
KIN.BP.11.008.01
KIN.TP.11.009.01
KIN.KL.11.010.01
KIN.IP.11.011.01
KIN.BP.11.012.01
KIN.IP.12.013.01
KIN.KL.12.014.01
KIN.IP.12.015.01
KIN.IP.12.016.01
KIN.IP.12.017.01
KIN.TP.12.018.01
KIN.TP.12.019.01
KIN.UP.12.020.01
KIN.TP.12.021.01
6.4 v v
B.7 Limbah
7.1 v v v v
7.2 v v v v
7.3 v v v v
xxi
PETA KOMPETENSI KIMIA INDUSTRI TINGKAT PELAKSANA (2)
KELOMPOK DASAR KELOMPOK UTAMA
MATERI
KIN.KL.11.001.01
KIM.IP.11.002.01
KIN.KL.11.003.01
KIN.KL.11.004.01
KIN.BP.11.005.01
KIN.BP.11.006.01
KIN.BP.11.007.01
KIN.BP.11.008.01
KIN.TP.11.009.01
KIN.KL.11.010.01
KIN.IP.11.011.01
KIN.BP.11.012.01
KIN.IP.12.013.01
KIN.KL.12.014.01
KIN.IP.12.015.01
KIN.IP.12.016.01
KIN.IP.12.017.01
KIN.TP.12.018.01
KIN.TP.12.019.01
KIN.UP.12.020.01
KIN.TP.12.021.01
B.1 Pengenalan Kimia Industri
1.1 v
1.2 v v v v v v v
1.3 v v v
1.4
B.2 Bahan dan Produk
2.1 v
2.2 v
B.3 Instrumentasi dan Pengukuran
3.1 v
3.2 v
3.3 v
3.4 v
3.5 v
3.6 v
B.4 Teknologi Proses
4.1 v
4.2 v
4.3 v
4.4 v
4.5 v v
4.6 v
4.7 v
4.8 v
4.9 v
4.10 v
4.11 v
4.12 v v
4.13 v
B.5 Utilitas Pabrik
5.1 v
5.2 v v v
5.3 v
5.4 v v
5.5 v
5.6 v
5.7 v
5.8 v
B.6 K3 (Kesehatan & Keselamatan Kerja)
6.1 v
6.2 v
6.3 v
6.4 v v
xxii
KELOMPOK DASAR KELOMPOK UTAMA
MATERI
KIN.KL.11.001.01
KIM.IP.11.002.01
KIN.KL.11.003.01
KIN.KL.11.004.01
KIN.BP.11.005.01
KIN.BP.11.006.01
KIN.BP.11.007.01
KIN.BP.11.008.01
KIN.TP.11.009.01
KIN.KL.11.010.01
KIN.IP.11.011.01
KIN.BP.11.012.01
KIN.IP.12.013.01
KIN.KL.12.014.01
KIN.IP.12.015.01
KIN.IP.12.016.01
KIN.IP.12.017.01
KIN.TP.12.018.01
KIN.TP.12.019.01
KIN.UP.12.020.01
KIN.TP.12.021.01
B.7 Limbah
7.1 v
7.2 v
7.3 v
1
BAB I
PENGENALAN KIMIA INDUSTRI
1.1. PENDAHULUAN
Kimia Industri mencakup hal yang cukup luas. Pada bagian ini
akan diperkenalkan mengenai Kimia Industri, yang akan dimulai
berdasarkan akar katanya, yaitu Kimia dan Industri. Selanjutnya pada sub
bab selanjutnya akan dibahas mengenai sistem manajemen dalam suatu
industri, khususnya industri besar dimana pada bagian ini akan terlihat
pembagian pelaksanaan tugas mulai dari tingkat pelaksana yang dalam
hal ini diduduki oleh seseorang dengan klasifikasi pendidikan minimal
Sekolah Menengah Kejuruan Teknik / STM sampai dengan tingkat
manajer puncak dengan kalsifikasi pendidikan minimal sarjana. Dengan
demikian diharapkan dapat sebagai gambaran kompetensi yang
diperlukan apabila seseorang bekerja pada bidang industri kimia.
1.2. DEFINISI KIMIA INDUSTRI
Pengenalan tentang “Kimia-Industri” diawali dengan pembahasan
berdasarkan asal katanya, yang dimulai dari kata “Industri” dan
dilanjutkan dengan kata “Kimia”. Kata Industri merupakan suatu proses
yang mengubah bahan-baku menjadi produk yang berguna atau
mempunyai nilai-tambah, serta produk tersebut dapat digunakan secara
langsung oleh konsumen sebagai pengguna akhir dan produk tersebut
disebut dengan “produk-akhir”, selain itu produk dari industri tersebut
dapat juga digunakan sebagai bahan baku oleh industri lain, yang disebut
juga sebagai “produk-antara”. Kata produk dalam Kimia Industri tentunya
melibatkan Industri yang menghasilkan zat kimia. Sedangkan bahan baku
yang diproses dalam industri tersebut dapat diperoleh melalui proses
penambangan, petrokimia, pertanian atau sumber-sumber lain.
Hubungan antara bahan-baku dengan produk baik produk-akhir maupun
produk-antara dapat dilihat pada gambar 1.1, dimana produk yang
dihasilkan dari industri merupakan produk yang diperlukan oleh manusia
dalam hal ini produk tersebut mempunyai nilai tambah.
2
Gb.1.1: Ruang lingkup Kimia Industri
Sedangkan kata “kimia” dapat diartikan sebagai suatu proses
dimana sebelum dan sesudah proses terjadi perubahan “identitas kimia”
yang ditandai dengan perubahan unsur-unsur penyusunnya dan atau
perubahan massa molekulnya ataupun struktur molekulnya, dimana
proses tersebut pada umumnya disebut dengan “reaksi-kimia”. Bahan
sebelum terjadinya proses reaksi kimia disebut dengan “reaktan”, hasil
dari reaksi kimia tersebut disebut dengan “produk”, sedangkan proses
reaksi-kimia yang memisahkan sebelum dan sesudah proses
menggunakan simbol panah, sebagai contoh proses reaksi kimia pada
persamaan [1.1] berikut:
CH(CH3)2
+ C3H6
Cumene Benzene Propylene
[1.1]
Pada persamaan [1.1], terjadi perubahan “identitas-kimia” dari reaktan
cumene menjadi produk benzene dan propylene. Perubahan identitas
kimia tersebut ditandai dengan berubahnya rumus molekul yang akan
diikuti dengan perubahan Berat Molekulnya. Reaksi-kimia atau
perubahan identitas kimia seperti pada reaksi [1.1] disebut dengan
proses dekomposisi yaitu perubahan reaktan menjadi produk yang
rumus molekul lebih sederhana. Kebalikan dari proses dekomposisi
adalah kombinasi yaitu penggabungan reaktan menjadi produk dengan
􀂃 Tambang
􀂃 Hutan
􀂃 Pertanian
􀂃 Laut
􀂃 Minyak Bumi
􀂃 Udara
􀂃 Dll
KIMIA
INDUSTRI
Kebutuhan Dasar
Manusia
􀂃 Makanan
􀂃 Kesehatan
􀂃 Pakaian
􀂃 Perlindungan
􀂃 Transportasi
􀂃 Komunikasi
􀂃 Dll.
BAHAN BAKU PRODUK
3
berat molekul yang lebih besar, jadi dalam hal ini, cumene sebagai
produk, didapat dengan jalan mereaksikan Benzene dan Propylene.
Akan tetapi ada juga perubahan identitas-kimia yang tidak diikuti
dengan perubahan Berat Molekul, sebagaimana yang terjadi pada
persamaan reaksi [1.2].
CH2 C
CH3
CH2CH3 CH3C
CH3
CHCH3
[1.2]
Pada reaksi persamaan [1.2] tidak terjadi perubahan berat molekul, akan
tetapi terjadi perubahan konfigurasi dari molekulnya.
Peristiwa perubahan identitas-kimia atau reaksi kimia dapat terjadi
pada kondisi fisis tertentu, misalnya suhu, tekanan ataupun pada fasa
tertentu. Sebagai contoh proses pembuatan asam nitrat secara komersial
dilaksanakan dari Oksida Nitrik (NO), sebagai bahan-baku, bahan-baku
tersebut diproduksi dari oksidasi amonia pada fase gas, dengan reaksi
sebagai mana ditunjukkan pada persamaan [1.3].
4 NH3 + 5 O2 􀃆 4 NO + 6 H2O [1.3]
Kondisi operasi reaktan masuk pada reaktor (alat yang merupakan
tempat terjadi reaksi kimia) pada tekanan 8,2 atm dan suhu 227oC
dengan komposisi 15% mol amonia pada udara. Apabila kondisi operasi
tidak memenuhi, maka reaksi tidak akan terjadi. Sedangkan keadaan
mula-mula dari udara sebagai bahan baku atau reaktan pada persamaan
[1.3] berada pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu kamar (sekitar 27oC).
Oleh karenanya, sebelum masuk (umpan) pada reaktor, maka udara
harus diubah kondisi operasinya dulu dengan jalan menaikkan suhu dan
tekanannya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang diperlukan
untuk reaksi, yaitu 8,2 atm dan 227oC. Perubahan kondisi operasi ini
dikatagorikan dengan “perubahan kondisi-fisis”. Dimana perubahan
kondisi fisis ini tidak terjadi perubahan identitas kimia. Untuk merubah
kondisi-fisis dari suatu bahan (zat) diperlukan peralatan (equipment),
seperti peralatan “penukar-kalor” (heat exchanger) yang digunakan untuk
4
merubah suhu, “kompresor” alat untuk menaikkan tekanan material fase
gas dan lain-lain yang dibahas lebih lanjut pada bab-bab berikutnya.
Karena luasnya yang harus ditangani dalam bidang Kimia Industri,
kemudian beberapa guru besar dibidang Teknik Kimia dari
Massachusetts Institute of Technology yang bekerja dibidang Industri
pada tahun 1910 mengelompokan bidang ini menjadi dua bagian besar,
yaitu “Satuan-Proses” (Unit Process) dan “Satuan-Operasi” (Unit
Operation), (Shreve, 1967). Permasalahan yang berhubungan dengan
perubahan-perubahan yang bersifat fisika dalam Industri Kimia
dikatagorikan dalam “Satuan-Operasi”, sedangkan perubahan yang
bersifat kimia dimasukkan dalam kelompok “Satuan-Proses”.
Oleh sebab itu “Kimia-Industri” merupakan suatu proses yang
merubah bahan baku menjadi suatu produk (kimia) yang mempunyai nilai
tambah dimana dalam proses tersebut selain terjadi proses perubahan
yang bersifat fisis (Satuan-Operasi) juga terjadi perubahan yang bersifat
kimiawi (Satuan-Proses). Gabungan dari proses perlakuan fisik (physical
treatment process) dan proses kimiawi (chemical treatment process)
untuk mengubah bahan-baku menjadi produk, menjadi suatu kesatuan
“sistem”, sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 1.2 dalam bentuk
diagram-balok.
Gb 1.2: Diagram-balok sistem proses dalam Kimia Industri
Pada gambar 1.2, dapat dijelaskan bahwa bahan baku yang diambil dari
sumber alam, mempunyai spesifikiasi yang tidak sesuai dengan
spesifikasi yang diperlukan pada proses perlakuan kimia, oleh karena itu
sebelum masuk pada proses perlakuan kimia pada umumnya bahan
baku dilakukan perlakuan fisika. Perlakuan fisika (sebagai bagian dari
Perlakuan
Kimia
Perlakuan
Fisika
Perlakuan
Fisika
Bahan
Baku Produk
5
satuan operasi) yang dilakukan sebelum masuk pada perlakuan kimia
antara lain:
6
1. Pengecilan ukuran (size reduction)
Proses ini dilakukan untuk bahan fase padat. Pada proses
perlakuan kimia dengan sistem padat, umunya sangat
dipengaruhi oleh luas permukaan dari bahan padat tersebut.
Semakin luas permukaannya, maka perlakuan kimia akan
semakin baik. Dimana luas permukaan dari suatu bahan padat
berhubungan erat dengan ukuran dari bahan tersebut, artinya
semakin kecil ukuran dari bahan padat, maka permukaannya
akan semakin luas.
Selain berhubungan dengan perlakuan kimia, dengan ukruan
bahan padat yang kecil, maka pengolahan akan lebih mudah,
seperti pada proses pencampuran (mixing) dari beberapa bahan
padat akan didapat hasil yang lebih homogen. Disamping itu, juga
akan mempermudah proses pengangkutan.
2. Pengangkutan bahan (material transport)
Dalam suatu industri besar, tempat bahan baku, peralatan
(equipment) proses fisika, kimia maupun tempat produk pada
umumnya berjauhan. Hal ini dapat disebabkan karena peralatan
tersebut mempunyai ukuran yang cukup besar, disamping itu juga
ada pertimbangan keselamatan dan kesehatan. Oleh karenanya
untuk pendistribusian bahan baku, peralatan proses sampai
dengan tempat penyimpanan produk diperlukan alat
pengangkutan bahan (transportasi bahan). Alat pengakutan
bahan ini dibagi berdasarkan fase dari bahannya, yaitu fase
padat, cair dan gas. Misalnya untuk pengangkutan bahan padat
secara kontinyu digunakan konveyor (conveyor), bahan cair
dengan pompa, sedangkan untuk bahan fase gas dapat
digunakan kompresor yang dihubungkan melalui pipa-pipa,
sehingga dalam suatu industri besar satu hal yang cukup penting
juga adalah sistem pemipaan (piping system).
3. Proses Pemisahan (Separation process)
Dalam satuan operasi, salah satu bagian yang cukup memegang
peranan adalah proses pemisahan. Bahkan prosentase peralatan
yang ada dalam Kimia Industri adalah peralatan pemisah. Oleh
karenanya, proses-pemisahan dalam perlakuan fisika terjadi baik
7
sebelum maupun sesudah perlakuan kimia. Pentingnya proses ini
disebabkan pada kenyataannya sangat jarang ada bahan yang
mempunyai kemurnian tinggi, selalu mengandung ketidakmurnian
(impuritas) atau “bahan-pengotor”. Ketidak-murnian dari
bahan tersebut “mengganggu” perlakuan kimia, oleh karenanya
diperlukan proses pemisahan. Kata mengganggu tersebut
mempunyai arti yang bermacam-macam, ada kalanya adanya
ketidak-murnian akan mengurangi “konversi” dari reaksi kimia,
selain itu bahan-pengotor kadang-kadang akan menyebabkan
racun (poisson) bagi “katalis” pada perlakuan kimia, atau ada
kalanya ketidak-murnian akan menyebabkan terjadi “reaksisamping”.
Dengan munculnya reaksi samping, maka produk dari hasil
perlakuan kimia (reaksi) akan mempengaruhi pada kemurnian dari
hasil reaksi. Oleh karenanya keluar dari perlakuan kimia, masih
dilanjutkan lagi dengan proses pemisahan, agar didapat produk
dengan kemurnian yang tinggi (sesuai dengan spesifikasi yang
diperlukan konsumen).
4. Perubahan fase (Change of phase)
Perlakuan kimia dilakukan pada fase tertentu, misalkan fase
padat, cair atau gas. Dimana adakalanya fase dari bahan-baku
atau reaktan tidak berada pada fase yang dispesifikasikan pada
reaktor tersebut, oleh karenanya perlu dilakukan perubahan fase.
5. Pengubahan kondisi operasi
Selain diperlukan spesifikasi fase tertentu pada perlakuan kimia,
juga diperlukan kondisi operasi tertentu, sebagaimana yang telah
dijelaskan pada reaksi persamaan [1.3] yaitu pembuatan oksida
nitrik (NO) dari amonia dan oksigen dapat berlangsung pada suhu
227oC dengan tekanan 8,2 atm.
Dengan demikian, secara lebih luas ilmu dalam bidang Kimia
Industri merupakan Ilmu yang mempelajari konsepsi, sintesis,
perancangan, pengujian dan pembesaran skala (scale up),
pengoperasian dan pengendalian suatu proses kimia berskala industri,
yang mengubah: keadaan, kandungan energi, struktur mikro dan
8
komposisi kimia suatu bahan, dengan cara perlakuan fisika dan kimia
(katalitik/non katalitik termokimia, biokimia & elektrokimia).
1.3. SISTEM MANAJEMEN DALAM SUATU INDUSTRI
Dalam suatu industri khususnya industri-besar merupakan suatu
komunitas yang perlu diatur kinerjanya agar dapat berjalan dengan baik
sehingga sesuai dengan tujuan yang telah ditentukan. Contoh suatu
industri kimia dengan skala besar dapat dilihat pada gambar 1.3.,
sebagaimana terlihat pada gambar tersebut banyaknya peralatan dengan
ukuran yang besar, dengan demikian tentunya diperlukan operator yang
pengoperasikan peralatan-peralatan tersebut, oleh karenanya diperlukan
adanya pengorganisasian yang baik dalam sistem tersebut..
Gambar 1.3. Industri Kimia skala besar
1.3.1. Manajemen Berdasarkan Sumber Daya Manusia
Pengorganisasian dari suatu komunitas tersebut diperlukan sistem
manajemen. Dimana sistem tersebut harus dapat menyatukan elemenelemennya
agar dapat berjalan dengan baik. Secara garis besar terdapat
enam elemen sistem yang perlu diatur yaitu:
1. Manusia
2. Material
3. Metode
4. Mesin
5. Market
6. Lingkungan
9
Keenam elemen sistem tersebut (M5L) yang saling mendukung agar
dapat tercapai tujuan dari organisasi tersebut, sebagaimana yang dapat
digambar dalam bentuk diagram tulang ikan (fish-bone) , gb.1.4.
Sistem manajemen yang baik sebagaimana yang digambarkan
pada gambar 1.4, harus dapat menyatukan sekumpulan karyawan
(manusia) yang bekerja secara kontinyu pada suatu industri, yang dapat
mengubah material agar dapat mempunyai nilai lebih, dengan
menggunakan peralatan (mesin) dengan metoda tertentu, dimana
jumlah dari produksi material tersebut tergantung dari kebutuhan
konsumen atau pasar (market) dan juga harus memperhatikan faktor
lingkungan baik secara mikro maupun makro.
Gambar 1.4. Elemen sistem yang perlu diatur dalam suatu industri
Diantara elemen-elemen dalam sistem tersebut, yang mempunyai
peran yang cukup besar adalah manusianya, dimana dalam era sekarang
ini, manusia merupakan salah satu bagian dari sumber daya, yang
selanjutnya disebut dengan sumber daya manusia (sdm). Kolektivitas
manusia dalam suatu organisasi mempunyai kemampuan (skill),
pengetahuan (knowledge), pengalaman (experience) yang berbeda.
Berdasarkan hal tersebut, organisasi dalam suatu industri (perusahaan)
dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu: manajemen puncak, manajemen
menengah dan manajemen pelaksana.
1. Manajemen puncak
Dalam sistem organisasi, manajemen puncak merupakan
manajemen tertinggi, dimana orang-orang yang duduk pada posisi
ini mempunyai tugas yang cukup berat karena harus memutuskan
10
hal-hal penting dan mengatur yang menyangkut kelangsungan
hidup dan keberhasilan dari organisasi atau perusahaan tersebut.
Orang yang duduk pada manajemen puncak ini biasanya disebut
dengan direktur dan juga pemilik modal dalam perusahaan, atau
yang tergabung dalam bentuk dewan (dewan direksi, dewan
komisaris). Dewan Direksi dapat terdiri dari Direktur Utama,
Direktur Keuangan dan Umum serta Direktur Produksi dan Teknik.
2. Manajemen menengah
Manajemen ini terdiri dari pimpinan-pimpinan pabrik (dalam suatu
industri, misalnya industri petrokimia, industri pupuk dapat terdiri
lebih dari satu pabrik), atau kepala-kepala divisi. Tugas dari
bagian ini adalah mengembangkan dan menjalankan rencanarencana
yang telah ditetapkan oleh manajemen puncak.
3. Manajemen pelaksana
Pada tingkat ini, terdiri dari personil yang melaksanakan tugas
yang telah dikembang oleh manajemen menengah dan
bertanggung jawab kepadanya.
Berdasarkan keterangan tersebut, maka semakin tinggi tingkat
manajemennya akan diduduki oleh semakin sedikit jumlah
personilnya, sebaliknya demikian pula sebaliknya tingkat manajemen
pelaksana terdiri dari jumlah personil yang cukup banyak, hal ini
digambarkan dalam bentuk piramida dengan kerucut diatas,
sebagaimana gambar 1.5. Sebalik untuk tugas dan tanggung jawab,
semakin tinggi tingkat manajemen, maka dia mempunyai tugas dan
tanggung jawab yang lebih tinggi, hal ini digambarkan dalam bentuk
piramida terbalik dengan kerucut dibawah.
11
Gambar 1.5. Hubungan antara jumlah personil dan tugas-tanggung jawab
pada sistem manajemen
Organisasi dalam bentuk “Line and Staff system” merupakan
bentuk yang sering digunakan sebagai organisasi dalam suatu
manajemen. Ada dua kelompok orang – orang yang berpengaruh dalam
menjalankan organisasi sistem line and staf ini , yaitu :
a. Sebagai garis atau line yaitu orang–orang yang melaksanakan tugas
pokok organisasi dalam rangka mencapai tujuan .
b. Sebagai staff yaitu orang – orang yang melaksanakan tugasnya
dengan keahlian yang dimilikinya , dalam hal ini berfungsi untuk
memberikan saran – saran kepada unit operasional.
Secara umum, dalam suatu perusahaan atau industri, person (orang)
yang bekerja didalamnya terdiri dari:
1. Pemegang saham sebagai pemilik perusahaan (untuk perusahaan
berbentuk Badan Usaha Milik Swasta) dalam pelaksanaan tugas
sehari-harinya dibantu oleh Dewan Komisaris, sedangkan tugas untuk
menjalankan perusahaan dilaksanakan oleh Direktur Utama dibantu
oleh Direktur Teknik dan Direktur Keuangan dan Umum.
2. Direktur Teknik membawahi bidang teknik dan produksi. Sedangkan
Direktur Keuangan dan Umum membidangi kelancaran keuangan
perusahaan.
3. Beberapa Kepala bagian yang berada dibawah direktur-direktur diatas
akan bertanggung jawab membawahi bagian dalam perusahaan,
sebagai pendelegasian wewenang dan tanggung jawab.
4. Masing-masing kepala bagian membawahi beberapa seksi dan
masing-masing seksi akan membawahi beberapa karyawan
perusahaan pada masing-masing bidangnya.
Tugas dan
Tanggung jawab
Manajemen puncak
Manajemen menengah
Manajemen pelaksana
Jumlah personil
12
5. Karyawan perusahaan akan dibagi dalam beberapa kelompok regu
yang setiap kepala regu akan bertanggung jawab kepada pengawas
masing-masing seksi.
Pembagian tugas dan tanggung jawab personalia tersebut apabila
dihubungkan dengan tingkat pendidikan minimal adalah sebagai berikut:
1. Direktur Utama : Sarjana semua jurusan
2. Direktur Teknik dan Produksi : Sarjana Teknik Kimia/
Mesin/ Elektro
3. Direktur Keuangan dan Umum : Sarjana Ekonomi/ ISIP/ Hukum
4. Staff Ahli : Sarjana Teknik Kimia/
Mesin/ Elektro
5. Kepala Bagian Litbang : Sarjana Teknik Kimia / Kimia
6. Kepala Bagian Produksi : Sarjana Teknik Kimia
7. Kepala Bagian Teknik : Sarjana Teknik Mesin
8. Kepala Bagian Pemasaran : Sarjana Ekonomi
9. Kepala Bagian Keuangan : Sarjana Ekonomi
10. Kepala bagian Umum : Sarjana Hukum / FISIP
11. Kepala Seksi : Sarjana Muda / DIII
12. Operator dan karyawan biasa : SMK / SMU / sederajat/ D III
13. Sekretaris : Akademi Sekretaris
14. Medis : Dokter
15. Perawat : Akademi Keperawatan
16. Sopir dan Satpam : SMK / SMU
17. Pesuruh dan Cleaning Service : SMP / sederajat
Selain pembagian diatas, ada juga pembagian pekerjaan
berdasarkan jam kerja berada di perusahaan, khususnya untuk
perusahaan yang beroperasi secara kontinyu dalam arti beroperasi
selama 24 jam perhari, dan 330 hari dalam setahun. Dimana sisanya
digunakan untuk perawatan dan perbaikan. Untuk itu dalam menentukan
jam kerja, karyawan dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu :
1. Karyawan non shift ( Daily )
Karyawan non shift adalah karyawan yang tidak menangani proses
produksi secara langsung. Karyawan non shift terdiri dari Direktur,
Kepala Bagian, Kepala Seksi dan karyawan bagian administrasi.
Karyawan non shift dalam satu minggu akan bekerja selama 5 hari
13
mulai jam 08.00 – 17.00 dengan masa istirahat selama 1 jam antara
jam 12.00 –13.00.
2. Karyawan shift
Karyawan shift adalah karyawan yang langsung menangani proses
produksi atau mengatur bagian-bagian tertentu dari pabrik yang
mempunyai hubungan dengan keamanan dan kelancaran produksi.
Karyawan shift terdiri dari kepala regu dan operator produksi,
sebagian dari bagian teknik dan bagian keamanan. Para karyawan
shift bekerja bergantian sehari semalam. Karyawan shift dibagi dalam
3 shift dengan pengaturan sebagai berikut :
- Shift pagi : pukul 08.00 – 16.00
- Shift sore : pukul 16.00 – 24.00
- Shift malam : pukul 24.00 – 08.00
Karyawan shift ini dibagi menjadi 4 regu, yaitu 3 regu bekerja dan 1 regu
istirahat atau libur yang dilakukan secara bergantian. Setiap regu
mendapat giliran 3 hari kerja dan 1 hari libur untuk setiap shift dan masuk
lagi untuk shift berikutnya. Untuk hari libur nasional, regu yang bertugas
tetap masuk diperhitungkan sebagai kerja lembur. Jadual kerja dari
karyawan sift, dengan bentuk 3 hari kerja dan 1 hari libur, dapat dilihat
pada tabel 1.1
Tabel 1.1: Jadwal Kerja karyawan sift, bentuk 3 hari kerja, 1 hari libur.
Hari
Regu Sen Sel Rab Kms Jum Sab Mng Sen Sel Rab Kms Jum Sab Mng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
A P P P L M M M L S S S L P P
B S S L P P P L M M M L S S S
C M L S S S L P P P L M M M L
D L M M M L S S S L P P P L M
Keterangan :
P = Shift pagi
S = Shift sore
M = Shift malam
L = Libur
14
Bentuk lain dari jadwal kerja untuk karyawan sift dapat dilihat pada tabel
1.2. Dimana pada tabel tersebut terlihat karyawan bekerja selama 2 hari
dan 1 hari libur dengan jumlah regu sama seperti pada tabel diatas, yaitu
regu A, B, C dan D.
Tabel 1.2: Jadwal Kerja karyawan sift, bentuk 2 hari kerja, 1 hari libur.
Hari
SIFT Sen Sel Rab Kms Jum Sab Mng Sen Sel Rab Kms Jum Sab Mng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
P A A B B C C D D A A B B C C
S D D A A B B C C D D A A B B
M C C D D A A B B C C D D A A
L B B C C D D A A B B C C D D
Pembagian jadwal kerja karyawan, khususnya karyawan sift pada bagian
produksi cukup penting. Dimana kelancaran produksi dari suatu industri
(pabrik) sangat dipengaruhi oleh kedisiplinan karyawannya, karena
kelancaran produksi secara tidak langsung akan mempengaruhi jalannya
perkembangan dan kemajuan perusahaan, untuk itu kepada seluruh
karyawan perusahaan diberlakukan absensi. Disamping masalah absensi
nantinya akan digunakan oleh pimpinan perusahaan sebagai dasar
dalam pengembangan karier pada karyawan di dalam perusahaan.
1.3.2. Manajemen Berdasarkan Proses
Salah satu bagian yang cukup penting pada manajemen
berdasarkan proses ada empat elemen, yaitu: Perencanaan (Planning),
Pengorganisasian (Organizing), Pelaksanaan (Actuating), Pengendalian
(Controlling). Keempat elemen ini perlu berjalan secara simultan,
sehingga akan didapatkan perusahaan yang sehat dan kuat.
1. Perencanaan (Planning)
Dalam perencanaan khususnya produksi perlu dipertimbangkan dua
hal, yaitu faktor luar (eksternal) dan faktor internal.
Faktor eksternal merupakan faktor yang menyangkut jumlah produk
yang perlu dihasilkan berdasarkan pada kemampuan pasar (market).
Berdasarkan pada kemampuan pasar, maka dapat dibagi menjadi
dua (2) kemungkinan yaitu :
15
􀂃 Kemampuan pasar lebih besar dibandingkan kemampuan pabrik
maka rencana produksi disusun maksimal.
􀂃 Kemampuan pasar lebih kecil dibandingkan dengan kemampuan
pabrik. Dalam hal ini, maka rencana produksi diambil berdasarkan
tiga kemungkinan, yaitu:
 Rencana produksi sesuai dengan kemampuan pasar atau
produksi diturunkan sesuai dengan kemampuan pasar dengan
mempertimbangkan untung dan rugi.
 Rencana produksi tetap dengan mempertimbangkan bahwa
kelebihan produksi disimpan dan dipasarkan di tahun
berikutnya.
 Mencari daerah pemasaran yang lain dan menggunakan
fasilitas-fasilitas pemasaran yang mudah diakses seperti
menggunakan e-bussines
Sedangkan faktor internal merupakan faktor yang menyangkut
jumlah produksi berdasarkan kemampuan dari pabrik tersebut. Dalam
hal ini tergantung dari empat hal (selain faktor Manusia sebagai
bagian dari Sumber Daya Manusianya dan Market sebagai bagian
dari faktor eksternal), yaitu:
1. Mesin (peralatan)
2. Material
3. Metoda
4. Lingkungan
Isu lingkungan dalam industri kimia merupakan isu cukup penting
untuk diperhatikan.
2. Pengorganisasian (Organizing)
Setelah tahap perencanaan telah dilakukan, sesuai dengan
tujuan dari perusahaan, dilanjutkan pengorganisasian pada semua
bagian dari elemen sistem (M5L). Mulai pengorganisasian Manusia
dengan pembagian tugas dan tanggung jawabnya; Materialnya
dengan menentukan spesifikasi baik bahan baku maupun produk
yang akan dihasilkan, berdasarkan kemampuan pasar (market).
Mesin dengan penentuan jadwal pengoperasian, perawatan,
penggantian spare partnya; Metoda yang digunakan baik dalam
sistem unit proses maupun unit operasinya; Lingkungan harus
16
diperhatikan dengan baik, dalam artinya proses produksi yang bersifat
ramah terhadap lingkungan.
3. Pelaksanaan (Actuating)
Pelaksanaan ini merupakan implementasi dari diskripsi tugas
(job description) yang telah dibuat pada kedua tahap sebelumnya
yaitu perencanaan dan pengorganisasian oleh manajemen menengah
keatas.
4. Pengendalian (Controlling)
Kegiatan ini dilaksanakan dengan tujuan (sebagai subyek) agar
dihasilkan produk yang mutunya (kualitas) sesuai dengan standar
dan jumlah produksi (kuantitas) sesuai dengan rencana serta waktu
yang tepat sesuai jadwal. Dalam hal ini, obyek yang dikendalikan
merupakan elemen-elemen sistem seperti manusianya, material,
mesin).
17
a. Pengendalian Kualitas
Kualitas dari suatu produk mempunyai pengaruh yang cukup kuat
untuk keberhasilan dari suatu perusahaan. Kualitas produk dapat
tergantung dari permintaan konsumen (artinya produsen
tergantung dari konsumen) atau tergantung dari internal
perusahaan tersebut (konsumen tergantung dari produsen). Oleh
karenanya pengendalian kualitas diperlukan karena mutu bahan
baku yang akan diproses bersifat fluktuatif, selain itu ketidak
mampuan dari mesin (alat) kadang-kadang tidak dapat diprediksi.
Penyimpangan dapat diketahui dari hasil monitoring atau analisa
pada bagian laboratorium pemeriksaan.
b. Pengendalian Kuantitas
Penyimpangan kuantitas terjadi karena kesalahan dari operator,
kerusakan mesin, keterlambatan pengadaan bahan baku,
perbaikan alat terlalu lama dan lain-lain. Penyimpangan tersebut
perlu diidentifikasi penyebabnya dan diadakan evaluasi.
c. Pengendalian Waktu
Waktu mempunyai peran penting dalam proses produksi. Sebagai
contoh suatu produk dimana kebutuhannya dari
1.4. PENGELOLAAN LINGKUNGAN KERJA
1.4.1 Pendahuluan
Pengelolaan lingkungan kerja yang selama ini dilakukan selalu
dianggap sebagai suatu pengelolaan yang memerlukan pengoperasian
dan biaya yang mahal. Persepsi ini terkadang menyebabkan keengganan
suatu kegiatan usaha untuk melakukan pengelolaan lingkungan kerja
baik pada kegiatan usaha skala besar, menengah maupun kecil.
Para pakar telah membuat suatu konsep pengelolaan lingkungan
kerja yang dilakukan secara bertahap, dimulai dari tahap yang paling
sederhana dan murah.
Pengelolaan lingkungan kerja merupakan serangkaian kegiatan
yang pada prinsipnya ditujukan untuk mengamati hal-hal yang sederhana
namun dalam pelaksanaannya tidak hanya didasarkan pada cara
18
membersihkan lingkungan kerja Anda. Selain itu juga memerlukan
komitmen dari setiap bagian perusahaan untuk mengatur penggunaan
bahan baku, energi dan air secara optimal, yang pada akhirnya akan
meningkatkan produktifitas kerja dan upaya pencegahan pencemaran
lingkungan.
Pengelolaan lingkungan kerja mengutamakan penyelesaian
masalah lingkungan melalui tata kerja yang baik (manajemen) yang baik,
bukan melalui penyelesaian secara teknis yang mahal. Dengan kata lain
pengelolaan lingkungan kerja bertumpu pada pemberdayaan
sumberdaya yang telah ada dalam kegiatan usaha.
Sasaran pengelolaan lingkungan kerja :
 Mewujudkan tempat kerja yang nyaman dan bersih.
 Melatih manusia pekerja yang mampu mandiri mengelola
pekerjaannya.
1.4.2 Membersihkan area kerja dari bahan pengotor dan terdispersi
bahan-bahan kimia yang berbahaya.
Ruang dan meja kerja harus selalu dalam keadaan bersih. Apabila
terdapat kotoran-kotoran dan terdispersi bahan-bahan kimia yang
berbahaya di area kerja harus segera dibersihkan. Pembersihan adalah
sejumlah upaya yang perlu dilakukan untuk mengurangi bahaya dari
suatu bahan kimia. Apabila bahan kimia yang tumpah tersebut
berbahaya, selain dibersihkan dengan lap, tangan harus dilindungi oleh
sarung tangan. Sarung tangan sangat penting untuk melindungi tangan
dari bahaya bahan kimia yang menempel atau meresap pada lap
pembersih.
Ditempat kerja kemungkinan terhadap sumber bahaya potensial
terhadap kesehatan pekerja. Dalam melakukan pekerjaan apapun,
sebenarnya kita beresiko untuk mendapat gangguan kesehatan atau
penyakit yang ditimbulkan oleh pekerja tersebut. Oleh karena itu area
kerja harus bersih dari bahan-bahan kimia yang berbahaya.
1.4.3. Membersihkan area kerja dari debu dan gas
Area kerja sering terpapar oleh debu dan gas. Untuk
membersihkan area kerja dari gas-gas dapat dipasang exhaust fan dan
atau lemari asam. Lemari asam merupakan alat yang paling sering
19
digunakan untuk menghilangkan gas, debu, kabut, uap dan asap dari
kegiatan kerja untuk meminimalkan racun dan konsentrasi bahan yang
mudah terbakar.
Area kerja yang terpapar oleh debu mineral dapat menyebabkan
penyakit. Pneumokoniosis adalah sekumpulan penyakit yang disebabkan
oleh penimbunan debu-debu di dalam jaringan paru-paru. Biasanya
berupa debu mineral. Tergantung dari jenis debu mineral yang ditimbun,
nama penyakitnya pun berbeda-beda. Gejalanya pun berbeda-beda,
tergantung dari derajat dan banyaknya debu yang ditimbun di dalam
paru-paru.
Ketika bernapas, udara yang mengandung debu masuk ke dalam
paru-paru. Tidak semua debu dapat menimbun di dalam jaringan paruparu,
karena tergantung besar ukuran debu tersebut. Debu-debu yang
berukuran 5 – 10 mikron akan ditahan oleh jalan napas bagian atas,
sedangkan yang berukuran 3 – 5 mikron ditahan di bagian tengah jalan
napas. Partikel-partikel yang berukuran 1 – 3 mikron akan ditempatkan
langsung di permukaan jaringan dalam paru-paru.
Secara umum gejala-gejalanya antara lain batuk-batuk kering,
sesak napas, kelelahan umum, berat badan berkurang dan lain-lain. M
Gmbaran foto rontgen, menunjukkan adanya kelainan dalam paru-paru.
Namun, pemeriksaan di tempat kerja harus menunjukkan adanya debu
yang diduga sebagai penyebab pneumokoniosis.
Area kerja yang kemungkinan terpapar oleh debu akibat proses industri
dapat dicegah dengan jalan :
1. Mencegah terbentuknya awan debu yang eksplosif. Bagi mesin yang
mengolah dan peralatan yang mengepak bubuk, hal ini dapat
diselenggarakan dengan pengisian mesin dan peralatan tersebut
dengan gas–gas yang tidak dapat terbakar, sehingga kadar oksigen
dalam udara berada di bawah 5% menurut volume. Nitrogen dan
karbon dioksida dapat dipergunakan untuk keperluan tersebut, tetapi
untuk debu-debu logam ringan sebaiknya dipakai helium dan argon.
2. Mencegah terbentuknya awan debu eksposif dicegah dengan cara :
a. Konstruksi pabrik yang bebas debu.
b. Pengaturan tekanan udara dalam pabrik, sehingga sedikit kurang
dari tekanan di udara.
c. Pemasangan instalasi ventilasi keluar seperti pada tempat-tempat
yang tepat yaitu tempat debu-debu ke luar ke udara.
20
d. Perencanaan, agar tidak terjadi limpahan yang berlebihan.
e. Pemeliharaan dan perawatan serta ketatarumahtanggaan yang
baik, agar bangunan pabrik dan sekitarnya tetap bersih dari debudebu.
3. Pencegahan terhadap bahaya paparan debu dan gas ditujukan
kepada penekanan sekecil-kecilnya kemungkinan terbentuknya
campuran-campuran yang dapat terbakar dan menghilangkan
sumber-sumber terjadinya pembakaran. Pencegahan tersebut
adalah:
a. Pembersihan terjadinya campuran yang eksplosif dari debu.
Adalah esensial untuk mencegah terbentuknya campurancampuran
eksplosif dari debu, uap-uap atau gas dengan udara,
terutama dalam ruang-ruang atau bangunan-bangunan dengan
kegiatan yang membahayakan. Pencegahan ini dapat
dilaksanakan dengan pencegahan bebasnya debu, uap dan gas
dengan pemakaian ventilasi mekanis yang baik.
b. Pembersihan dengan sistem pengumpulan debu yang efektif,
dengan penambahan bahan-bahan tak berbahaya yang tepat
seperti debu kapur atau gas-gas inert, tergantung kepada
keadaan masing-masing, dan dengan perhatian yang cukup
terhadap ketata-rumahtanggaan.
c. Jika terdapat bahaya peledakan debu, menurut pengalaman
peledakan sekunder dari debu-debu yang mengendap yang
diawali dengan peledakan ringan adalah sangat berbahaya.
Pengendapan debu-debu pada permukaan-permukaan di tempattempat
kerja harus dihindari dan sebaiknya dengan penghisap
debu. Penghisap vakum sangat berguna dalam hal ini.
21
RANGKUMAN :
1. Kimia industri merupakan salah satu proses yang merubah bahan
baku menjadi suatu produk yang mempunyai nilai tambah sehingga
dalam proses tersebut selain terjadi proses perubahan yang bersifat
fisis juga terjadi perubahan yang bersifat kimiawi.
2. Permasalahan yang berhubungan dengan perubahan-perubahan
yang bersifat fisik dalam industri kimia dikategorikan dalam satuan
operasi, sedangkan perubahan yang bersifat kimiawi dimasukkan
dalam kelompok satuan proses.
3. Perlakuan fisika antara lain pengecilan ukuran (size reduction),
pengangkutan bahan (material transport), proses pemisahan
(separation process) perubahan fase (change of phase) dan
pengubahan kondisi operasi.
4. Ilmu di bidang kimia industri merupakan ilmu yang mempelajari
konsepsi, sintesis, perancangan dan pengendalian suatu proses
berskala industri yang mengubah keadaan, kandungan energi,
struktur mikro dan komposisi kimia suatu bahan dengan cara
perlakuan fisika dan kimia (katalitik/non katalitik, termokimia, biokimia
dan elektrokimia).
5. Sistem manajemen dalam suatu industri mengatur enam elemen
sistem yaitu manusia, material, metode, mesin, market dan
lingkungan.
6. Manajemen berdasarkan proses ada empat elemen, yaitu
perancangan (planning), pengorganisasian (organizing) pelaksanaan
(actuating), dan pengendalian (controling).
7. Faktor eksternal merupakan faktor yang menyangkut jumlah produk
yang perlu dihasilkan berdasarkan pada kemampuan pasar (market).
8. Faktor internal merupakan faktor yang menyangkut jumlah produksi
berdasarkan kemampuan dari pabrik yang tergantung mesin,
material, metode dan lingkungan.
9. Sistem pengorganisasian berdasarkan sistem M5L yaitu manusia
market, material, mesin, metode dan lingkungan.
10. Pelaksanaan (actuating) merupakan implementasi dari diskripsi tugas.
11. Pengendalian (controling) dilaksanakan dengan tujuan agar
dihasilkan produk yang mutunya (kualitas) sesuai dengan rencana
serta waktu yang tepat sesuai jadwal.
22
12. Sasaran pengelolaan lingkungan kerja :
 Mewujudkan tempat kerja yang nyaman dan bersih.
 Melatih manusia pekerja yang mampu mandiri mengelola
pekerjaannya.
13. Pembersihan adalah sejumlah upaya yang perlu dilakukan untuk
mengurangi bahaya dari suatu bahan kimia.
14. Sarung tangan sangat penting untuk melindungi tangan dari bahaya
bahan kimia yang menempel atau meresap pada lap pembersih.
15.Pengendapan debu-debu pada permukaan-permukaan di tempattempat
kerja harus dihindari dan sebaiknya dengan penghisap debu
23
CONTOH SOAL :
a. Apa yang dimaksud dengan industri dan berikan contoh industri
kimia?
Jawab :
Industri merupakan proses yang mengubah bahan baku menjadi
produk yang berguna atau mempunyai nilai tambah.
Contoh industri kimia adalah industri pelapisan logam, yang
menghasilkan produk-produk hasil pelapisan antara lain knalpot
kendaraan yang dilapisi dengan khrom, rangka kursi lipas yang
dilapisi dengan nikel dan khrom.
b. Produk suatu industri dapat berupa produk antara dan produk akhir.
Berikan contoh-contoh produk antara dan produk akhir ?
Jawab :
a. Produk antara :
1. Bubur tembaga (bahan baku untuk pembuatan kawat tembaga)
2. Surimi (bahan baku untuk pembuatan bakso ikan, nugget ikan,
sosis ikan)
3. Tepung gandum (bahan baku untuk pembuatan roti)
b. Produk akhir
4. Air minum dalam kemasan
5. Sabun
6. Mur, baut
c. Produksi industri selalu mencakup produksi masal produk tipe sama.
Untuk pengendalian mutu produk, variasi apa saja yang perlu
diminimumkan ?
Jawab :
a. Variasi dalam bahan
b. Variasi dalam mesin dan peralatan
c. Variasi dalam orang dan metode (pekerjaan dan metode operasi)
d. Variasi dalam pengukuran
d. Coba jelaskan hubungan M5L yang saling mendukung untuk
mencapai tujuan suatu industri yang memproduksi air minum dalam
kemasan !
24
Jawab :
e. Buatlah diagram balok sistem proses dalam kimia industri untuk
menghasilkan produk asesoris kendaraan dari bahan alumunium
yang menghasilkan produk asesoris knalpot yang berwarna !
Jawab :
Manusia
(Tenaga Ahli)
Material (air
pegunungan dan
pengemas
plastik)
Mesin (alat
pengontrol air
minum)
Lingkungan
(kotoran pada
yang dibuang)
Market (konsumen
penguna air
minum)
Metode :
a. Filtrasi
b. Adsorpsi
c. Destilasi
Tujuan
(Produksi air
minum
dalam
kemasan)
Bahan baku
alumunium
Dipoles
(perlakuan fisika)
Diproses ANODISASI
dengan asam sulfat
(perlakuan kimia)
Diwarnai
Produk asesoris
knalpot yang
berwarna
25
LATIHAN SOAL :
1. Apa yang dimaksud dengan produk antara dan produk akhir ? Berikan
masing-masing contoh !
2. Bahan baku yang berupa minyak bumi diproses pada industri kimia,
produk-produk apa saja yang dapat dihasilkan dari industri kimia
tersebut ?
3. Jelaskan tentang reaksi dekomposisi dan reaksi kombinasi ? Berikan
contoh-contohnya !
4. Suatu industri kimia memproduksi pupuk organik. Elemen-elemen apa
saja yang diperlukan oleh industri tersebut untuk mencapai tujuan
membuat pupuk organik ?
5. Hasil produksi suatu industri menghasilkan botol-botol gelas, ternyata
banyak yang mengalami keretakan. Bagaimana cara pengendalian
kualitas botol-botol gelas tersebut ?
6. Jelaskan cara pembersihan area kerja yang tercecer oleh bahan
kimia.
7. Bagaimana membersihkan area kerja yang terpapar oleh debu dan
gas-gas hasil reaksi kimia.
27
BAB II
BAHAN BAKU DAN PRODUK INDUSTRI
Bahan-bahan terdapat di sekitar kita; dan telah menjadi bagian dari
kebudayaan dan pola berpikir manusia bahkan telah menyatu dengan
keberadaan kita. Kenyataannya, bahan telah menyatu dengan
kebangkitan manusia sehingga dikenal peradaban atau Zaman Batu,
Zaman Perunggu dan Zaman Besi. Bahan berasal dari alam dan bahan
buatan yang telah merupakan bagian integral dari hidup kita seringkali disepelekan,
meski bahan-bahan, termasuk makanan, pemukiman, energi
dan informasi merupakan sumber daya yang mendasar bagi kehidupan
manusia. Bahan-bahan memang telah menyatu dengan kehidupan
manusia dan tidak saja merupakan bagian gaya hidup melainkan turut
memegang peran penting dalam kesejahteraan dan keselamatan bangsa.
Apakah hakikat bahan itu? Bagaimana memahami, mengolah dan
menggunakannya? Bahan, dengan sendirinya merupakan bagian dari
alam semesta, akan tetapi secara lebih terinci bahan-bahan adalah
benda yang dengan sifat-sifatnya yang khas dimanfaatkan dalam
bangunan, mesin, peralatan atau produk. Termasuk di dalamnya logam,
keramik, semi konduktor, polimer (plastik), gelas, dielektrik, serat, kayu,
pasir, batu dan berbagai komposit.
Karena tubuh manusia dapat dianggap sebagai bangunan atau
mesin atau alat, kita dapat juga menggolongkan makanan, obat-obatan,
tanaman, pupuk dan lain-Iainnya dalam kelompok bahan-bahan, namun
telah menjadi kebiasaan untuk membahasnya dalam ilmu biologi dan
pertanian. Demikian pula halnya dengan bahan bakar fosil, air dan udara
yang dapat dimasukkan dalam kelompok bahan secara umum, biasanya
dibahas dalam bidang ilmu lain.
Bahan-bahan yang digunakan manusia mengikuti siklus bahan
mulai dari ekstraksi, pembuatan sampai pelapukan. Bahan mentah
diambil dari bumi melalui penambangan, pengeboran, penggalian, atau
panen; kemudian diolah menjadi bahan baku seperti ingot logam, batu
belah, bahan petrokimia, kayu gelondongan; dan kemudian diolah
menjadi bahan-bahan teknik seperti kawat listrik, besi beton, plastik dan
kayu lapis, untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Akhirnya, setelah
28
digunakan selama beberapa waktu, bahan-bahan tersebut kembali ke
asalnya, ke bumi sebagai bekas/sisa (scrap) atau memasuki siklus untuk
diolah kembali dan digunakan lagi sebelum dibuang.
Suatu aspek yang sangat penting dalam konsep siklus bahan
adalah kaitan yang erat antara bahan, energi dan lingkungan, hal ini
berarti bahwa ketiga-tiganya harus diperhitungkan dalam perencanaan
nasional dan pengkajian teknologi. Pertimbangan-pertimbangan ini
menjadi sangat penting karena meningkatnya kelangkaan energi dan
bahan, tepat pada saatnya di mana penduduk bumi mulai sadar akan arti
lingkungan hidup yang baik. Sebagai contoh, bila aluminium bekas dapat
diolah kermbali secara efektif, maka hanya diperlukan seperdua puluh
dari energi untuk mengolah aluminium primer dari bijih setiap tonnya, dan
bumi tidak perlu dikeruk untuk menambang bijih.
Dalam menentukan pilihan, perancang harus memperhatikan sifatsifat
seperti: kekuatan, konduktivitas (listrik), daya hantar panas, berat
jenis dan sebagainya.
Selanjutnya seseorang harus memperhatikan sifat bahan selama
proses pembentukannya dan perilaku selama penggunannya, (mampu
bentuk, mampu mesin, stabilitas listrik, ketahanan kimia, dan sifat radiasi
merupakan faktor yang penting), demikian pula masalah biaya dan
pengadaan. Sebagai contoh, baja yang digunakan untuk roda gigi
transmisi harus mudah dibentuk dan kemudian harus dapat memiliki sifat
tangguh setelah mengalami proses pengerjaan lanjutan sehingga tahan
dalam pemakaian. Spatbor harus dibuat dari logam yang mudah dibentuk
akan tetapi yang memiliki ketahanan terhadap deformasi impak.
Pengawatan listrik harus tahan suhu yang berbeda dan semikonduktor
harus memiliki karakteristik arus dan tegangan tetap untuk jangka waktu
yang lama.
Pada kegiatan industri dibutuhkan bahan baku dari bahan
penunjang untuk proses produksi yang menghasilkan produk.
2.1. PENANGANAN BAHAN BAKU DAN PENUNJANG
Kegiatan ini bertujuan untuk efisiensi penggunaan bahan baku dan
penunjang, dengan cara :
 Memantau konsumsi bahan baku dan penunjang serta merencanakan
produksi secara maksimal.
29
 Mengkaji kehilangan bahan baku dan penunjang secara rutin dan
terencana mulai dari pengangkutan pada saat pembelian,
penyimpanan dan pemakaian.
 Menghindari kehilangan akibat tumpahan dan / atau kebocoran pada
pipa maupun peralatan.
 Melaksanakan pemeliharaan peralatan untuk mencegah terjadinya
kerusakan bahan baku dan penunjang.
 Mengganti dan / atau mengurangi pemakaian bahan baku dan
penunjang yang bersifat berbahaya dan beracun (B3) terhadap
lingkungan dan manusia.
2.2. PENYIMPANAN BAHAN BAKU DAN PENUNJANG
Kelompok kegiatan ini bertujuan untuk mengurangi terjadinya tumpahan,
rusaknya kualitas bahan baku dan penunjang akibat kadaluarsa maupun
kontak dengan media lain (udara, air, tanah, bahan lain, dll), dengan
cara:
 Memantau mutu bahan baku dan penunjang yang dibeli, termasuk
kemasan. Kemasan yang rusak dapat menyebabkan rusaknya kualitas
bahan.
 Menyimpan bahan baku dan penunjang secara benar dan baik.
Misalnya tempat penyimpanan harus terhindar dari banjir maupun
kebocoran atap.
 Melakukan penyimpanan dan pengambilan bahan dengan
menerapkan prinsip “yang terlebih dahulu masuk harus terlebih dahulu
keluar/digunakan” atau istilah umumnya adalah first in first out (FIFO)
 Menyimpan bahan berbahaya dan beracun sesuai dengan ketentuan
yang berlaku.
 Membersihkan dan membuang dengan benar kemasan bekas,
terutama kemasan bahan berbahaya dan beracun sesuai dengan
ketentuan yang berlaku.
 Menangani bahan yang berbahaya dan beracun dengan baik sesuai
dengan aturan keselamatan kerja.
Misalnya harus mengenakan masker dan sarung tangan
30
2.3. PENYIMPANAN BAHAN BAKU DAN BAHAN PENUNJANG YANG
TERSISA
Tujuannya :
 Memperoleh penghematan biaya
 Mengurangi bahaya
 Meningkatkan keselamatan
Penyimpanan dilakukan dengan cara :
a. Identifikasi seluruh bahan baku dan penunjang yang digunakan
b. Pelabelan / penyimpanan catatan
c. Penyediaan dan penggunaan lembar data keselamatan bahan baku
dan bahan penunjang
d. Penyimpanan dan pemindahan secara aman
e. Penanganan dan penggunaan secara aman
f. Upaya berkala untuk melakukan tata laksana dan pembuangan.
2.4. MENEMUKAN PERMASALAHAN DAN PELUANG
PENYIMPANAN BAHAN BAKU DAN BAHAN PENUNJANG
Untuk membantu persiapan pelaksanaan penanganan bahan baku dan
penunjang, daftar periksa yang memuat pertanyaan-pertanyaan dasar
sebagaimana disajikan pada bagian berikut ini dapat memberikan
gambaran mengenai potensi permasalahan dilingkungan kerja Anda.
Setiap pertanyaan yang dimuat dalam daftar periksa kemudian
ditindaklanjuti dengan sub-sub pertanyaan yang membimbing Anda untuk
dapat melakukan pengamatan (observasi) dan langkah-langkah
penanganan selanjutnya.
Berikut ini adalah contoh penelurusan masalah mengenai Penyimpanan
Baku dan Penunjang dengan menggunakan daftar periksa.
Contoh 1 : Daftar Periksa Penyimpanan Bahan baku dan Penunjang:
Dengan melakukan daftar periksa dan kolom observasi, Anda dapat
secara cepat mengidentifikasi kekuatan dan kelemahan yang dimiliki.
Kelemahan yang teridentifikasi dapat secara cepat dan mudah untuk
31
ditangani dengan cara yang lebih terstruktur dengan menyusun rencana
tindakan. Rencana tindakan merupakan serangkaian tindakan perbaikan
yang akan Anda dilaksanakan berdasarkan hasil observasi. Rencana
tindakan mencakup:
a. Tujuan, yang menguraikan dengan jelas semua sasaran yang akan
dicapai
b. Tindakan, menyangkut langkah-langkah Tata kelola yang benar yang
akan dilaksanakan berdasarkan hasil identifikasi permasalahan
dengan menggunakan daftar periksa
c. Investasi dan biaya, merupakan salah satu dasar untuk menentukan
prioritaas tindakan yang akan dilaksanakan
d. Potensi penghematan biaya, sebagai salah satu alasan kuat untuk
melaksanakan tindakan yang direncanakan
e. Prioritas, bertujuan untuk mempermudah perencanaan tindakan
secara testruktur. Prioritas ditentukan berdasarkan biaya yang
diperlukan, potensi penghematan biaya, kemudahan dalam
pelaksanaan serta jangka waktu yang diperlukan penanggung jawab,
yaitu seseorang yang ditunjuk untuk bertanggung jawab dalam
melaksanakan tindakan yang akan diambil
Dalam menyusun rencana tindakan perlu memperhatikan hal-hal sebagai
berikut:
a. menunjuk penanggung jawab berdasarkan kemampuannya
b. menyusun dan melakukan uraian kerja dalam melakukan tindakan
yang diperlukan (siapa yang melakukan apa, dengan cara apa, dll)
c. menetapkan jangka waktu yang realistis dan motivasi karyawan
maupun penanggung jawab
d. melakukan pemeriksaan terhadap hasil yang telah dicapai untuk
melihat dan mencatat kemajuan yang dicapai sesuai dengan jangka
waktu yang ditetapkan. Bila sasaran tidak tercapai Anda perlu
menganalisa penyebabnya
e. menetapkan target baru, sehingga Anda dapat melakukan perbaikan
secara terus menerus
f. melakukan pengkajian tahunan pada setiap bagian (proses) produksi
yang berkaitan dengan praktek-praktek Tata kelola yang benar
(menggunakan kembali daftar periksa Tata kelola yang benar)
Perkembangan dan penemuan bahan-bahan yang baru sangat
32
mempengaruhi desain, sebagai contoh dapat dikemukakan transistor,
tanpa tersedianya bahan yang sesuai barang ini tidak dapat dibuat;
pengembangan laser memerlukan jenis kristal dan gelas yang baru dan
meskipun desain teknik dari mesin turbin gas mengalami kemajuan
pesat, masih tetap di perlukan bahan yang lebih murah dan lebih tahan
terhadap pengaruh suhu tinggi untuk sudut-sudut turbin.
Karena sifat-sifatnya yang menguntungkan, logam biasanya
digunakan sebagai bahan dasar. Tetapi karena logam murni tidak selalu
mempunyai ketahanan yang cukup dalam menghadapi serangan kimia
dari bahan proses, maka umumnya dibuat logam paduan, atau logam
yang murah ditutup atau dilapis logam mulia. Di samping itu, digunakan
pula bahan seperti graft, atau bahan bukan logam, bahan anorganik
seperti gelas, email dan keramik. Beberapa bahan tersebut memiliki
kekuatan tarik yang rendah, tetapi lebih tahan terhadap bahan kimia
(seperti asam kuat) dibandingkan logam, dan harganya cukup murah.
Molekul dari bahan dasar organik mengandung ikatan rantai karbon yang
memanjang, juga semen, asbes sering memiliki ikatan silang (crosslink).
Jenis bahan organik yang digunakan terutama bahan sintetik yang
diperoleh dari polimerisasi, karena hampir semua turunan polimer ini
tahan terhadap asam, basa , kulit dan garam. Sebaliknya, sebagian besar
bahan sintetik tidak tahan terhadap pelarut organik. Secara mekanik,
bahan sintetik hanya dapat diberi beban yang tidak terlalu besar dan
hanya bisa dipakai pada daerah temperatur yang terbatas. Pada
temperatur yang lebih tinggi, bahan sintetik akan menjadi lunak atau
terurai dan kebanyakan dapat terbakar (rantai karbon putus, molekul
pecah). Bahan organik alami serta produk-produknya yang digunakan
dalam jumah terbatas adalah kayu (misainya untuk filter press) dan karet
(misalnya untuk selang dan kerat pelapis), yang juga digimakan sebagai
bahan untuk kertas fitter dan kapas.
Karena merupakan penghantar listrik yang buruk, bahan dasar
organik mudah mendapat muatan elektrostatik. Oleh karena itu, bahan
tersebut jarang digunakan pada transportasi bahan proses elektrostatik.
Oleh karena itu, bahan tersebut jarang digunakan pada transportasi
bahan proses untuk memudahkan pembakaran, pengelompokan bahan
dapat dilihat pada gambar 2.1
33
Gambar 2.1. Diagram bahan
2.5. LOGAM
Logam-logam yang banyak ditemukan dalam kehidupan kita seharihari,
secara umum mempunyai sifat-sifat dapat mengkilat, dapat
mengantar kalor dan listrik, berwarna putih seperti perak (kecuali
Bahan alam
Karet
Gelas
Batu
Minyak
dsd
Bahan teknik
Logam Bukan Logam
Logam besi Bukan besi
Besi tempa
Baja Karbon
Besi tuang
Bahan sintesis
Termo Plastik
Logam mulia
Termo setting
Au, Ag, Pt
Logam berat Logam ringan
Logam murni
Al, Mg, Be
Logam murni
Cu, Cr, Si, Ni
Logam paduan
Anticorodal
Aluman
Avional
Logam paduan
Kuningan
Perunggu
Elastomers
34
tembaga berwarna kemerah-merahan dan emas berwarna kuning).
Logam-logam tersebut mempunyai kekerasan yang berbeda-beda mulai
dari lunak sekali (natrium dan kalium) sampai keras sekali (seperti, chrom
dll.) sementara raksa berbentuk cair.
Menurut massa jenisnya logam digolongkan atas logam berat (yang
massa jenisnya diatas 5) dan logam ringan (yang massa jenisnya kurang
dari 5).
Ditinjau dari sifat kimianya logam-logam mempunyai oksida-oksida
pembentuk basa dan berdasarkan sifat-sifat logam terhadap oksida ini
logam-logam tersebut dapat digolongkan menjadi;
 Logam Mulia, yaitu logam yang tidak dapat mengalami oksida,
misalnya; Au, Pt, Ag dan Hg.
 Logam setengah mulia, yaitu logam yang agak sukar teroksida,
misalnya Cu.
 Logam tidak Mulia, yaitu logam-logam yang dalam keadaan biasa dan
pada perubahan temperatur mudah teroksidasi, misalnya K, Na, Mg,
Ca, Al, Zn, Fe, Sn, Pb dll.
Sumber Logam (source of metal) adalah bijih-bijih logam yang
diperoleh dari penambangan biasanya masih bercampur dengan bahanbahan
ikutan lainnya. Prosentase berat dari unsur-unsur yang terkandung
didalam bijih-bijih ini bergantung pada kedalaman lapisan tanah dari
mana bijih tersebut diperoleh, misalnya untuk lapisan tanah dengan
kedalaman 16 Km. akan diporoleh bijih-bijih dengan 46,59 % Oksigen,
27,72 % Silikon dan selebihnya unsur lain termasuk logam-logam.
Logam-logam yang terdapat pada bijih-bijih ini biasanya masih dalam
keadaan terikat dengan unsur-unsur lain (berupa senyawa), misalnya
 Berupa oksida-oksida (untuk bijih-bijih Fe, Mn, Cr, Sn dll.)
 Berupa karbonat-karbonat (untuk bijih-bijih Zn, Cu, Fe dll.)
 Berupa sulfida (untuk bijih-bijih Pb, Zn, Cu dll.),
2.5.1. LogamBesi (Ferrous Metal)
Logam besi didapat di alam (ditambang) antara lain
 Berbentuk batu, contoh batu besi merah (Fe2O3).
 Berbentuk pasir, contoh pasir besi titan (TiO2).
 Berbentuk halus, contoh pasir besi spat (Fe2CO3)
35
Bijih besi ini sebelum diolah ke dalam dapur-dapur untuk
mendapatkan bentuk/struktur sesuai dengan yang diinginkan.
Berikut ini kita bahas satu persatu dapur-dapur untuk mengolah bijihbijih
besi menjadi besi tuang atau baja sesuai dengan yang kita inginkan.
A. Dapur tinggi (blast furnace)
Pada umumnya dapur tinggi digunakan untuk mengolah bijihbijih
besi untuk dijadikan besi kasar. Besi kasar yang dihasilkan oleh
dapur tinggi diolah kembali kedalam dapur, untuk dijadikan baja atau
baja tuang; juga besi tuang. Konstruksi dapur tinggi dapat dilihat pada
gambar 2-1.
Bahan yang digunakan dalam proses dapur tinggi untuk
menghasilkan besi kasar dari dapur tinggi diperlukan bahan-bahan
antara lain : Bijih besi, batu kapur, bahan bakar dan udara panas.
1. Bijih Besi.
Bijih besi didapat dari tambang setelah melalui proses
pendahuluan. Bijih besi merupakan bahan pokok dari dapur tinggi.
2. Batu Kapur.
Batu kapur digunakan untluk mengikat bahan-bahan yang ikut
campur dalam cairan besi untuk menjadikan terak.
36
Gambar : 2.2. Dapur tinggi
Proses pengikatan bahan yang ikut dalam cairan besi antara lain
dapat dilihat pada reaksi kimia sebagai berikut :
37
CaCO3  CaO + CO2 +
(terak)
FeS + CaO + C  Fe + CaS + CO
(terak)
P2O5 + 4CaO  (CaO)4P2O5
(terak)
Dengan adanya terak yang terletak di permukaan cairan-besi ini,
terjadinya oksidasi oleh udara dapat dihindari. Sebagai bahan
tambahan biasanya digunakan batu kapur (CaCO3) murni, kadang
Pula dolomit yang merupakan campuran dari CaCO3 dan MgCO3
3. Bahan Bakar.
Dahan bakar yang diqunakan dalam proses dapur tinggi ialah
kokas, arang kayu, juga antrasit,
4. Udara panas.
Udara panas digunakan untuk mengadakan pembakaran dengan
bahan bakar menjadi CO2 dan gas CO guna menimbulkan panas,
juga untuk mereduksi bijih-bijih besi. Udara panas dihembuskan
dengan maksud agar pembakaran sempurna, hingga kebutuhan
kokas berkurang. Pemanasan udara dilakukan pada dapur
pemanas cowper.
B. Proses Kimia dalam Dapur Tinggi.
Operasi dapur tinggi modern secara ringkas sbb: Pada waktu
bijih-bijih besi, bahan bakar dan tambah dimasukkan kedalam dapur,
partama-tama dihilangkan kelembaban dan kadar air pada daerah
suhu 200-30oC.
Dengan meningkatnya suhu, terjadinya reaksi tak langsung terhadap
bijih-bijih besi dengan reaksi sbb:
1) 3 Fe2O3 + CO  2 Fe3O4 + CO2
2 Fe2O3 + 6CO  4 Fe + 6 CO2
Pada suhu  535OC, carbon monoksida mulai terurai menjadi
karbon bebas dan karbon dioksida, dengan reaksi sbb :
2) CO  C + CO2
Pada daerah suhu 400 – 600OC, terjadi reaksi sbb:
38
3) Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2
Pada suhu ± 400 °C reduksi langsung terdapat bijih-bijih besi
sbb :
4) Fe2O3 + C  2 FeO + CO
5) Fe3O4 + C 3 FeO + CO
Pada daerah suhu 700 - 800 0C reduksi langsung ferro oksida
mulai dengan membentuk besi spong yang mengandung karbon.
Reaksi ini terjadi antara pertengahan (setengah jalan antara
puncak dan dasar dapur tinggi).
Batu kapur terurai pada suhu 800°C. dan dolomit pada suhu
1075OC dengan reaksi :
6) CaCO3 CaO + CO2
MgCO3  MgO + CO2
Sementara besi spong memperoleh kandungan karbon yang
menurunkan titik lebur dan dalam peleburan menyerap karbon
dari kokas semakin lama scmakin banyak.
Batu kapur mengikat kotoran-kotoran bijih besi dan abu kokas.
Semakin ke bawah suhu semakin meningkat dan terjadi reduksi
langsung paduan dan metalloid dean reaksi sbb
7) a. SiO2 + 2C  Si + 2CO
b. MnO + C  Mn + CO
c. P205 + 5C  2P + 5CO
d. FeS + CaO + C  CaS + Fe + CO
8) Ca3PO4 + 3SiO2 + 5CO  3CaSiO3 + 5CO + 3Fe3P
Didekat tuyer (Lubang tiup) ada hembusan udara panas yang
mongenai kokas terjadi reaksi sbb:
9) 2C + O2  2CO
Sehingga selalu ada gas CO yang dipakai untuk roduksi. Jadi
kokas didalam dapur tinggi berfungsi selain sebagai sumber kalor
adalah berfungsi untuk mereduksi oksigen dalam bijih-bijih besi.
C. Besi kasar
Ada dua macam besi kasar yang dihasilkan oleh dapur tinggi yaitu
besi kasar putih dan besi kasar kelabu.
1) Besi kasar kelabu (Kishy pig iron)
39
Nama besi kasar ini didapat berdasarkan warna bidang patahnya,
yang berwarna kelabu muda sampai tua hampir hitam. Besi kasar
kelabu lebih halus lebih liat dibandingkan dengan besi kasar putih,
Titik Cairnya  1300OC dan berat jenisnya 7 Sampai 7,2, kg/dm3
Besi kasar kelabu ada 2 macam yaitu
 Besi kasar kelabu muda.
Besi kasar ini mengandung silisium ½ % - 1 % dan butirbutirnya
halus baik untuk silinder mesin.
 Besi kasar kelabu tua.
Sifat-sifatnya mudah dituang butir-butirnya kasar juga tahan
terhadap tekanan tinggi
2) Besi kasar putih (Forge pig iron).
Nama besi kasar ini juga didapat dari warna bidang patahnya.
Pada besi kasar ini zat arangnya sebagian besar berbentuk karbid
besi (Fe3C), sehingga sifatnya keras dan getas. Titik cairnya +
1100 °C. Kadar karbonnya 2,3 % - 3,5 %, dan kadar mangannya
agak besar. Besi kasar ini paling baik untuk digunakan untuk baja
berat jenisnya 7,58 - 7,73. kg/dm3
D. Besi Tuang (Cast iron)
Susunan besi tuang biasa serupa dengan besi kasar yang dihasilkan
oleh dapur tinggi.
 Komposisi pada besi tuang.
Besi tuang biasa mengandung unsur-unsur sebagai berikut:
Karbon : 3 - 4 %
Silicon : 1 - 3 %
Mangan : 0,5 - 1 %
Belerang : < 0,1 %.
Phospor : < 1%
1. Pengaruh unsur-unsur terhadap sifat-sifat besi tuang.
Karbon yang berada dalam besi tuang berupa grafit atau besi
karbid (sementit) yang rapuh. Bila besi tuang banyak mengandung
sementit besi tuang menjadi rapuh dan sulit dimesin.
 Silikon.
40
Silikon (Si) mempermudah pemisahan grafit. Si, cenderung
membentuk besi tuang kelabu dan membuat besi tuang mudah
dimesin.
 Mangan.
Mn mencegah panggrafitan dan menggalakkan kestabilan
sementit dan larut didalamnya. la membuat butir-butir halus
yang perlitis dan mencegah pengendapan ferrit, dengan
penambahan mangan akan didapatkan struktur perlit dan grafit
yang menguletkan & menguatkan besi.
 Belerang.
S menstabilkan sementit sehingga menyebabkan besi menjadi
rapuh.
 Phospor.
P mengurangi kelarutan karbon dan memperbanyak sementit,
akibatnya besi menjadi keras dan rapuh.
 Pengaruh kecepatan pendinginan. Jika didinginkan dengan
cepat karbon akan dipaksa jadi sementit yang keras. Jika
didinginkan dengan cepat karbon akan dipaksa jadi sementit
yang keras. Jika didinginkan perlahan-lahan sementit terurai
menjadi grafit.
2. Macam-macam besi tuang. .
a. Besi tuang putih.
Namanya diambil dari warna bidang patahnya. Karbon
berbentuk sementit yang keras sehingga besi menjadi keras.
Struktur logam dapat dilihat pada gambar 2.3
Gambar 2.3. Bentuk struktur besi tuang putih.
Pearlite
Sementite
41
b. Besi tuang kelabu.
Namanya diambil dari warna bidang patahnya. Karbon dalam
keadaan bebas. Sifat mampu mesinnya baik. Struktur besi
tuang kelabu dapat dilihat pada gambar 2.4
Gambar 2.4. Bentuk struktur besi tuang kelabu.
c. Besi tuang cil
Ialah besi tuang yang permukaannya terdiri dari besi tuang
putih dan bagian dalamnya terdiri dari besi tuang kelabu.
d. Besi tuang grafit bulat.
Disebut juga besi tuang nodules. Dibuat dengan jalan
mencampurkan magnesium, kalsium atau serium ke dalam
cairan logam.
Sifat-sifat kekuatan dan keliatan tinggi, tahan aus juga tahan
panas.
e. Besi tuang inoculated.
Dibuat dengan menambahkan. kalsium silikon yang dicam pus
sebelum penuangan guna renghasilkan butiran-butiran halos.
Sifat-sifat permesinan diperbaiki.
f. Besi tuang kelas tinggi.
Mengandung sedikit karbon silikon dan grafit bebasnya lebih
kecil dibandingkan dengan besi tuang kelabu.
g. Besi tuang mampu tempa.
Dibuat dari besi tuang putih yang dilunakan dengan heat
treatment. Struktur sementit dari besi tuang putih berubah
menjadi ferrit dan perlit serta karbon yang ditemper
mengendap.
42
Sifat-sifat sangat baik jika dibandingkan dengan besi tuang
kelabu tetapi harganya mahal.
Paduan besi tuang.
Sifat-sifat yang dihasilkan unsur-unsur paduan pada besi
tuang serupa dengan yang dihasilkan oleh unsur-unsur baja.
 Nikel (Ni)
Menghasilkan butiran-butiran halus juga menguletkan
bagian tipis yang mudah retak.
 Chromium (Cr).
Menstabilkan karbid dan membentuk chromium karbid yang
lebih keras dari pada sementit biasa. Untuk besi berdaya
tahan tinggi.
 Molybdenum (Mo)
Menaikan kekerasan bagian yang tebal dan juga memperbaiki
keuletan.
 Vanadium (V)
Meningkatkan keuletan dan kekerasan juga meningkatkan
daya tahan panas dar.i besi Luang dengan menstabilkancementite.
 Copper (Cu)
Cu hanya sedikit pengaruhnya tetapi disini digunakanterutama
untuk memperbaiki daya tahan karat.
2.5.2. Logam-logam Yang Bukan Besi (Nonfero Mental)
A. Tembaga
Tembaga berwarna coklat keabu-abuan dan mempunyai
struktur kristal FCC. Tembaga ini mempunyai sifat sifat yang sangat
baik yakni; sebagai penghantar listrik dan panas yang baik, mampu
tempa, duktil dan mudah dibentuk menjadi plat-plat atau kawat.
Bijih-bijih tembaga dapat diklasifikasikan atas tiga golongan ;
 Bijih Sulfida
 Bijih Oksida
 Bijih murni (native).
43
Bijih-bijih tembaga yang terpenting
Mineral Rumus kimia Kandungan tembaga
Chalcopyrite Cu Fe S2 34,6 %
Bornite CuS Fe2 S3 55,6 70 %
Cholcocite Cu2 S 68,5 %
Melactite Cu CO3 Cu(OH)2 57,4 %
Native Copper Cu 99,99 %
Herogenite Cu203 CuOn H2O -
Proses pemurnian bijih tembaga :
Proses pemurnian bijih tembaga dapat dilakukan dengan dua cara;
1. Proses Pyrometallurgy :
Proses ini menggunakan temperatur tinggi yang diperoleh dari
pembakaran bahan bakar. Bijih tembaga yang telah dipisahkan
dari kotoran-kotoran (tailing) dipanggang untuk menghilangkan
asam belerang dan selanjutnya bijih ini dilebur.
Berikut ini diberikan gambar dapur peleburan tembaga tersebut.
Gambar 2.5 Diagram proses konvertor
Gambar 2.6. Konvertor untuk Tembaga
44
1-lining; 2-nose or mouth; 3-tuyere; 4-roller stand. Pada peleburan
tersebut bijih-bijih dipisahkan dari terak dan akan dihasilkan
matte, selanjutnya matte ini diproses pada converter sehingga
unsur-unsur besi dan belerang dapat dipisahkan dan akan
menghasilkan tembaga blister.
Tembaga blister masih mengandung sejumlah unsur-unsur besi,
belerang, seng, nikel, arsen dsb. sehingga blister ini harus
diproses ulang (refining) yang pelaksanaannya dapat dilakukan
pada Reverberatory
2. Proses Hydrometallurgy:
Metoda ini ini dilakukan dengan cara melarutkan bijih-bijih
tembaga (leaching) ke dalam suatu larutan tertentu, kemudian
tembaga dipisahkan dari bahan ikutan lainnya (kotoran).
 Untuk meleaching bijih tembaga yang bersifat oksida, digunakan
asam sulfat (H2SO4), seperti ditunjukkan pada reaksi di bawah
ini;
CuCO3 . Cu (OH)2 + 2 H2SO4  2 CuSO4 + CO2 + 3 H2O
 Untuk meleaching bijih yang bersifat sulfida atau native
digunakan ferri sulfat (Fe2(SO4)3), seperti bijih cholcocite di
bawah ini ;
Cu2S + 2 Fe2 (SO4)3  Cu SO4 + 4 FeSO4 + S
Untuk bijih chalcopyrite dan bornite, reaksinya berjalan lambat
dan tidak dapat larut seluruhnya.
Setelah hasil leaching dipisahkan dari bagian-bagian yang tidak
dapat larut, kemudian larutan ini diproses secara elektrolisa,
sehingga didapatkan tembaga murni.
45
Gambar 2.7. Diagram Proses Pyrometallurgy Tembaga
Sifat-sifat Tembaga
Rapat massa am-lo.tLf : 8,9 gr/cm3
Titik lebur : 1070-1093°C (tergantung kadar kemurniannya).
Sifat-sifat : - Tembaga murni adalah lunak, kuat dan
malkabel,
- Konduktivitas panas dan listriknya sangat tinggi.
Penggunaan : Tembaga banyak digunakan untuk konduktor
listrik, alat solder, pipa spiral pendingin, kerajinan
tangan, sebagai bahan dasar pembuatan
kuningan dan perunggu dll.
Kekuatan tarik :200 - 300 N/mm2
Bijih Tembaga
Konsentrasi
Bahan Pengantar Konsentrat
Pemaggangan
Peleburan
Buang
Stock Gas
Buang Terak Matte
Konvertor
Blister Terak
Refining
Cu, Ag, Sb, Ni, dsb Tembaga Casting
46
B. Aluminium
Sifat aluminium yang menonjol adalah berat jenisnya yang
rendah dan daya hantar listrik/panas yang cukup baik.
Logam aluminium mempunyai struktur kristal FCC. Logam ini tahan
terhadap korosi pada media yang berubah-ubah dan juga mempunyai
duktilitas yang tinggi.
Bijih-bijih Aluminium dapat digolongkan menjadi beberapa golongan,
yaitu ;
 Bauksit; bijih ini didapat dalam bentuk batu-batuan yang berwarna
merah atau cokiat. Bauksit setelah dipisahkan dari kotoran-kotoran
pengantar didapat kaolin (Al 2O3.2 SiO2.H2O), Bochmite/diaspare
(Al2O3H2O), gibbsite (Al2O3 3 H2O),
 Nepheline ((Na K)2OAl2O3SiO2 )
 Alunite (K2SO4Al2(SO4)4 Al(OH)3)
 Cynite (Al4O3SiO2); bijih ini tidak diproduksi untuk Aluminium,
tetapi diproduksi untuk peleburan langsung paduan Aluminium-
Silikon.
Metoda proses pemurnian Aluminium dapat diklasifikasikan menjadi 3
macam, yaitu ;
1). Proses Elektrothermis :
Pada proses ini bijih-bijih dicairkan / direduksi dalam dapur listrik
sehingga diperoleh cairan Aluminium. Proses ini jarang digunakan
karena diperlukan energi listrik yang sangat besar.
2). Proses Asam :
Pada proses ini bijih-bijih Aluminium dilarutkan dengan larutan
asam (H2SO4, HC1 dsb.). Dari reaksi ini didapatkan garam
Al2(SO4)3.AICl3 dsb. Sehingga unsur-unsur pergantar dapat
dipisahkan. Setelah garam terpisah dari pengantarnya baru
kemudian dipisahkan logam dari garam tersebut.
Proses ini dalam industri digunakan dalam batas-batas tertentu,
karena dibutuhkan peralatan-peralatan tahan asam yang sangat
mahal.
3). Proses Alkaline :
Proses ini adalah efect dari reaksi bauksit dengan NaOH atau
Na2CO2 dengan bahan Lambahan kapur/batu kapur. Dari hasil ini
akan didapatkan Sodium Aluminate. Pada proses ini unsur-unsur
47
oksida besi, titanium, dan calsium dapat dipisahkan, dan silisium
yang ada dalam bijih-bijih akan bereaksi dengan alkali yang
mengakibatkan sebagian dar alkalis dan aluminium yang bereaksi
akan mengotori aluminium yang akan dihasilkan. Oleh karenanya
maka metode alkalin sering digunakan pada bijih-bijih dengan
kandungan silika yang rendah.
Sifat-sifat Aluminium
Rapat massa : 2,7 gr/cm3
Titik lebur : 6600 C
Kekuaatan tarik : Dituang : 90 – 120 N/mm2
di annealing : 70 N/mm2
di roll : 130 : 200 N/mm2
Sifat-sifat : - Paling ringan diantara logam-logam yang
sering digunakan
 Penghantar panas dan listrik yang tinggi
 Lunak, ulet dan kekuatan tariknya rendah
 tahan terhadap korosi
Penggunaan : - Karena sifatnya yang ringan, maka banyak
digunakan dalam pembuatan kapal terbang,
rangka khusus untuk kapal laut modern,
kendaraan-kendaraan dan bangunanbangunan
industri.
 Karena ringan dan penghantar panas yang
baik, banyak dipakai untuk keperluan alat-alat
masak.
 Banyak dipakai untuk kabel-kabel listrik
karena konduktivitas listriknya tinggi dan
relatif lebih murah jika dibandingkan dengan
tembaga.
 Aluminium tuang dibuat jika dikehendaki
konstruksi yang ringan dengan kekuatan yang
tidak terlalu besar.
48
C. Nikel
Nikel mempunyai sifat yang keras, bentuk struktur kristalnya
FCC. dan juga bersifat magnetis. Nikel cocok dibuat paduan binary
dan ternary untuk memperbaiki sifat tahan korosi dan tahan panas.
Bijih-bijih nikel dapat diklassifikasikan menjadi dua golongan ;
 Bijih Sulfida; bijih ini mengandung:
0,5 – 5,6 % Ni
34 – 52 % Fe
2 – 22 % SiO2
4 – 6 % Al2O3
0,8 – 1,8 % Cu
21 – 28 % S
1,9 – 7 % CaO
2,25 % MgO.
 Bijih Silikat; terdiri dari .
0,9 – 1,6 % Ni
0,01 % Si.
0,1 – 1,5 % CaO
5,1 – 22 % MgO
12 – 14 % Fe
34 – 42 % SiO2
1 % Al203
 Setelah bijih mengalami proses pendahuluan yang meliputi
crushing-drying, sintering, kemudian bijih diproses lanjut secara
􀂃 Proses Pyrometallurgy
􀂃 Proses Hydrometallurgy
 Proses Pyrometallurgy
Reduksi yang terjadi pada proses ini hanya sebagian dari besi
saja yang dapat diikat menjadi terak, dan sebagian besar masih
dalam bentuk ferro-nikel alloy.
Dalam hal ini untuk memisahkan besi dari nikel pada reaksi peleburan
tersebut ditambahkan beberapa bahan yang mengandung belerang
(Gypsum atau Pyrite). Karena perbedaan daya ikat besi dan nikel
terhadap oksigen dan belerang, sehingga proses ini didapatkan metal
49
yaitu paduan Ni3S2 dan FeS dan sebagian besar besi dapat
diterakkan.
3 Fe S + 3 NiO  3 Fe 0 + Ni3S2 + ½ S2
2Fe O + 3 SiO2  2 Fe O.Si O2
Metal yang dihasilkan ini masih mengandung lebih dari 60 % Fe dan
selanjatnya metal yang masih dalam keadaan cair terus diprosos lagi
dalam konvertor. Proses-proses konvertor diberikan bahan tambah
silikon untuk menterakkan oksida besi.
Terak hasil konvertor ini masih mengandung nikel yang cukup tinggi,
sehingga terak ini biasanya di proses ulang pada peleburan
(Resmelting).
Proses selanjutnya metal di panggang untuk memisahkan belerang.
2 Ni3 S2 + 1102  6 NiO + 4SO4
Nikel oxide yang didapat dari pemanggangan selanjutnya di reduksi
dengan bahan tambah arang (charcoal), sehingga didapat logam
nikel.
Pada proses ini concentrat di leaching dengan larutan ammonia
didalam autoclave dengan tekanan kurang lebih 7 atm (gauge)
Tembaga, nikel dan cobalt terlarut kedalam larutan ammonia, reaksi
yang terjadi
NiS + 202 + 2NH3 Ni (N H3)2 SO4
Pada gambar 2.8 ditunjukkan diagram proses pemurnian bijih nikel
dengan metoda pyrometallurgy.
50
Gambar 2.8. Proses pemurnian biji nikel
Oksidasi sufida menimbulkan energi yang cukup banyak, oleh karena
itu autoclave harus didinginkan untuk menjaga agar temperatur tetap
bertahan antara 77 - 800C Belerang yang ada didalam concentrat
dioksidasi menjadi 2
2 3 S O , 2
3 6 S O , 2
4 SO sementara itu besi dipisahkan
sebagai ferri hidro oxida dan sulfat basa. Larutan tersebut dididihkan
untuk memisahkan tembaga, reaksi yang terjadi
Cu2+ + 2 S2
2
3 O = Cu S + SO 2
4 O + S + S O2
Bahan tambahan
Bijih
Proses pendahuluan (rushing, drying, sintering)
Peleburan
Matte Terak Dibuang
Konvertor
Terak Matte Bessemer
Penggilingan (crushing & grinding)
Panggang
Oksida Nikel Gas & debu
Arang
Kerak
Reduksi
Nikel
Pemisahan
Gas Debu
Stock
51
Selanjutnya larutan berisi nikel dan cobalt ini diproses dalam
autoclave dengan hidrogen pada tekanan 15 atm (abs) dan
temperatur 175 - 2250C
Ni(NH3)2 SO4 + H2 = Ni + (NH4)2 SO4
Sifat-Sifat Nikel
Rapat massa : 8,9 gr/cm3
Titik lebur : 4 14580 C
Kekuatan tarik : di annealing 400 – 500 N/mm2
di roll 700 - 800 N/mm2
Sifat-sifat : kuat, liat, tahan korasi, digunakan secara luas
sebagai unsur paduan.
Penggunaan : - digunakan untuk pelapisan logam
- digunakan sebagai unsur paduan untuk
meningkatkan kekuatan dan sifat-sifat
mekanik baja.
D. Magnesium
Magnesium tergolong logam ringan, dan tahan terhadap karat
berkat lapisan oksida magnesium.
Magnesium alloy dapat di tuang pada cetakan pasir dan juga dapat
dilas dan di mesin.
Biji magnesium yang banyak kita kenal adalah Magnesit/ Magnesium
karbonat) MgCO3, Dolomite CaCO3, MgCO3, carolite MgCl2KCl6 H2O.
Proses pemurnian magnesium dapat dilakukan dengan metode
thermal atau Electrolitic.
1. Thermal proses adalah didasarkan pada reduksi magnesium
oksida dengan karbon, silikon atau unsur lain pada temperatur
dan vakum yang tinggi.
Thermal proses ini terdiri dari :
 Reduksi pendahuluan bijih.
 Reduksi penguapan dan pengembunan uap magnesium
 Peleburan kristal (condensat crystal) menjadi magnesium
kasar.
52
Gambar 2.9. Magnesium Electrolytic cell
a. anode
b. cathode
c. dinding pemisah (hood)
2. Proses Elektrolisis
Proses ini terdiri dari beberapa tingkat, yang prinsipnya adalah
pengerjaan pendahuluan dari garam magnesium anhidrous murni,
elektrolisa campuran dan refining.
Masing-masing proses ini dibedakan menurut bijih yang
digunakan (dapat juga carnalite, magnesium, chlorida, dsb), dan
cara pengerjaan pendahuluannya (magnesite chlrorination,
dihidration of magnesium chloride, etc).
Elektrolit larutan garam magnesium dalam teknik tidak digunakan
lagi karena magnesium lebih elektro magnetik dibanding dengan
ion hidrogen pada katoda dan tidak ada cara untuk memperbaiki
teknik tersebut .
Sifat-sifat magnesium :
Rapat massa : 1,74 gram/cm3
Titik iebur : 657°c
Sifat-sifat : - lunak dan kekuatan tariknya rendah.
- tahan korosi.
53
Penggunaan : Magnesium umumnya dipadu dengan unsurunsur
lain untuk memperoleh bahan-bahan
struktural terutama digunakan untuk roda
pesawat terbang, panel-panel pesawat.
Penggunaan lain adalah untuk "Pyrotechnic",
"Explossive technics” dan "Flash lights"
E. Seng
Seng tergolong logam rapuh, tetapi pada temperatur 100°-
150°C mempunyai sifat-sifat mudah diroll dan ditarik menjadi kawat.
Logam ini mempunyai susunan kristal hcp. Dari produksi seng 45%
digunakan untuk galvanisasi (pelapisan agar tahan terhadap karat).
Seng ini juga sangat cocok digunakan untuk paduan brass, bronze
dsb.
Bijih seng terdapat dalam bentuk berbagai mineral antara lain
hemomorphite Zn2SiO4H2O, Smith Souite ZnCO3 dsb. Proses
pemurnian seng dapat dilakukan dengan metode destilasi
(Pyrometallurgy), metode Elektrolisa (Hydrometalurgy). Sebelum
proses destilasi, konsentrate terlebih dahulu dipanggang, sementara
untuk proses Elektrolisa konsentrat didahului dengan proses leaching.
 Pemanggangan : bertujuan untuk memisahkan seng dari
belerang, prinsipnya :
2 ZnS + 5 O2  2ZnO + 2 SO4
tinggi temperatur pemanggangan tergantung pada jenis bijih dan
besar butirannya.
 Leaching : bertujuan untuk mengubah seng oksida menjadi
larutan seng sulfat (ZnSO4)
ZnO + H2SO4→ZnSO4 + H2O
 Dalam proses destilasi ini konsentrat dan batu bara dibakar dalam
dapur sehingga temperatur mencapai 14000C. Pada dapur ini
seng di reduksi menjadi uap, reaksinya adalah ZnO + CO = Znuap
+ CO2
Uap seng ini kemudian diembunkan dalam kondensor
54
Gambar 2.10. Diagram proses destilasi mendatar
 Pada proses hydrometallurgy konsentrat yang telah di panggang
di leaching dengan asam belerang.
Seng sulfat yang didapat dari leaching tersebut dipisahkan dan
kemudian di elektrolisa.
Pada proses elektrolisa ini logam seng mengendap pada katode
dan oksigen dilepaskan pada katode.
Larutan yang tertinggal adalah larutan asam belerang dan dapat
digunakan untuk proses elektrolisa ulang. Reaksi pada elektrolisa
ini dapat dituliskan sehagai berikut:
pada katode : Zn2+ + SO  24
+ 2e = Zn + SO  24
pada anode : H2O + 2e = 2H++ '02
Gambar 2.11 Diagram pemurnian logam Seng
Kosentrat seng
Produksi
H2SO4
Gas & debu Kosentrat
Debu Gas Leaching
Residu Larutan
Elektrolisa
Seng Elektrolis
Pemnggang
Destilasi
Terak Debu Seng
55
Sifat-sifat Seng
Rapat massa : - 7,1 gram/cm2
Titik lebur : - 4200 C
Kekuatan tarik : - dituang 30 N/mm2
dipress/ditekan 140 N/mm2
Sifat-sifat : - lunak, ulet dan kekuatan tariknya randah tahan
terhadap korasi
Penggunaan : - banyak digunakan untuk melapisi pelat baja untuk
mendapatkan "galvanised iron"
- dasar dari paduan penuangan cetak
- sebagai unsur paduan pembuatan kuningan.
F. Timbal
Timbal berwarna abu-abu ke biru-biruan, logam ini sangat
lunak/lembek dan mampu tempa. Logam timbal mempunyai struktur
kristal f c c , dan mempunyai sifat konduksi panas/listrik yang baik,
kekerasannya 1/10 logam tembaga. Timbal diproduksi dari bijih timbal
atau hasil sampingan dari bijih logam lain.
Bijih timbal didapatkan dalam bentuk berbagai mineral antara
lain Galena PbS, Cerusoite PbCO3 dan Anglisite PbSO4. Kadangkadang
bijih timah hitam lebih banyak mengandung seng dari pada
timbal, sehingga disebut bijih seng timbal. Proses pemurnian bijih
timbal dapat dilakukan menjadi 3 macam :
1. Reduksi bijih timbal dengan besi sulfit (FeSO3)
Metode ini merupakan dasar peleburan (smelting proses) disini
dihasilkan timbal dan metal sulfida untuk mendapatkan timbal
murni dapat dilakukan dengan metode yang lain. Metode ini
jarang digunakan karena cukup mahal dan cukup rumit.
2. Reduksi antara timbal sulfida (PbS) dan timbal sulfate/oxide (PbO)
Reduksi udara atau reaksi pemanggangan menghasilkan bentuk
timbal dan oksida belerang.
Sistim ini merupakan dasar peleburan (ore-hearth-smelting) yang
digunakan sejak jaman dahulu.
3. Reduksi oksida timbal dengan karbon atau Carbon mono oxide
Dalam proses ini meliputi pengerjaan pendahuluan oksida timbal,
timbal silikat atau senyawa oksida lainnya dengan Cara
pemanggangan dan sintering.
56
Untuk metode 1 dan 2 diatas peleburannya dilaksanakan pada dapur
ore hearth dan dapur tinggi (blast furnace). Sebelum konsentrat
dilebur pada are heart furnace, kosentrat tersebut harus dipanggang
lebih dahulu pada "Blast roasting".
Dalam pemanggangan ini sulfida terbakar dan membentuk sulfida
dioxida :
2PbS + 3O2  2PbO + 2SO2 + 199,6 kcal,
Proses pada ore-heart-smelting proses berlangsung pada temperatur
700 - 8000C dan reaksi yang terjadi :
2PbO + 2SO2 + O2 = 2PbSO4 + 183 kcal
Oksidasi yang terjadi dimulai dari permukaan partikel-partikel dan
secara perlahan-lahan masuk kedalam. Interaksi yang terjadi antara
oxida bagian dalam partikel dan sulfat pada bagian permukaan
menghasilkan timbal
PbS + PbSO4 = 2Pb + 2SO2 - 100,2 kcal.
2PbO + PbS = 3Pb + SO2 - 56,1 kcal.
Dalam prakteknya timbal yang didapat masih mengandung unsur lain
1 : 8% (Au, Ag, Cu, Zn, As, Sb, Bi, Fe). Timah hitam ini perlu di
refining yang pelaksanaannya dengan metode pyrometalurgy.
Gambar 2.12. Diagram pemurnian timah hitam
Konnsentrat timah hitam
Bahan tambah
Batu bara
Blast roasting
Sinter Gas, debu
Peleburan Pemisahan
Terak Timah Hitam Gas Debu
Refining
Timah Hitam Cu, As, Sb, Sn,
Ag, Au, Zn
Buang
57
Sifat-sifat Timbal :
Rapat massa Relatif : 11, 36 gr/cm''
Titik lebur : 328° C
Kekuatan tarik : 15 - 20 N/mm2
Sifat-sifat : - lunak, ulet dan kekuatan tariknya sangat
rendah.
- tahan sekali terhadap korosi.
Jenis penggunaan : - pelindung kabel listrik
- kisi-kisi pelat aki
- pelapis pada industri-industri kimia.
- dasar dari paduan solder
- ditambahkan pada logam lain menjadi kannya
"free cutting".
Leaching : pada leaching ini digunakan larutan asam Hidro chlorida
(HCl). Hal ini dimaksudkan untuk memisahkan unsur-unsur Fe, Pb, As
pada temperatur  130°C.
Pemisahan : secara magnetis, setelah di leaching bijih perlu
dipisahkan dari unsur-unsur yang magnetis (magnetive) setengah
magnetis (Tangstate) dan didapatkan unsur non magnetic (cassiteric).
Setelah proses pendahuluan dilanjutkan dengan peleburan
(Reduction smelting).
Pemurnian konsentrat ini menggunakan metode pyrometallurgy
Metode hidrometallurgy tidak dapat digunakan karena cessiteric tidak
dapat larut pada larutan asam dan alkalis. Proses ini dapat dilakukan
pada dapur Reverberatory atau dapur listrik.
Hasil dari smelting didapatkan timah kasar (pig tin). Sebelum
dipasarkan timah kasar ini harus diproses lagi pada refining untuk
mencapai standard tertentu.
Sifat-sifat timah :
Rapat massa relatif : 7,3 gr/cm3
Titik lebur : 2320 C
Kekuatan tarik : 40 : 50 N/mm2
Sifat-sifat : tahan korosi
Penggunaan : - untuk melapisi pelat baja lunak
- digunakan untuk sifat solder
- dipadu dengan logam lainnya.
58
Gambar 2.14. Diagram pemurnian timah
Bijih timah
Konsentrasi
Buang Penghantar Konsentrat
Pemisahan Fe, As, Sb, S, Bi
Konsentrat Unsur lain
Peleburan
Terak Timah Kasar
Peleburan ulang
Terak Timah Kasar
Refining
Timah Terak
59
2.5.3. Paduan Logam (Metal Alioys )
A. Baja Paduan
Baja dikatakan dipadu jika kompesisi unsur-unsur paduannya
secara khusus, bukan Baja karbon biasa yang terdiri dari unsur
silisium dan mangan. Baja paduan semakin banyak digunakan.
Unsur yang paling banyak digunakan untuk baja paduan, yaitu: Cr,
Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr. Baja paduan dapat
diklasifikasikan sesuai dengan komposisi
 struktur dan
 panggunaan
1. Komposisi :
Berdasarkan komposisi baja paduan dibagi lagi menjadi :
 Baja tiga komponen : terdiri satu unsur pendu dalam
penambahan Fe dan C.
 Baja empat komponen : terdiri dua unsur pemadu dst.
Sebagai contoh baja paduan kelas tinggi terdiri: 0,35% C, 1% Cr,
3% Ni dan 1% MO.
2. Struktur.
Baja paduan diklasifikasikan: berdasarkan :
1) Baja pearlit
2) Baja martensit
3) Baja austenit
4) Baja ferric
5) Karbid atau ledeburit.
Baja pearlit (sorbit dan troostit), didapat, jika unsur-unsur paduan
relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat
mekaniknya maningkat oleh heat treatment (hardening &
tempering) Baja martenst, unsur pemadunya lebih dari 5 %,
sangat keras dan sukar dimesin.
Baja austenit, terdiri dari 10 - 30% unsur pemdu tertentu (Ni, Mn
atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainlees steel),
nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).
Baja Ferrit, terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau
Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.
60
Baja Karbid (ledeburit), terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur
penbentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).
3. Penggunaan :
Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifanya, baja paduan
diklasifikasikan.
 Baja konstruksi (structural steel)
 Baja perkakas (tool steel)
 Baja dengan sifat fisik khusus.
Baja Konstruksi, dibedakan lagi mejadi; tiga golongan tergantung
persentase unsur pemadunya, yaitu
 Baja paduan rendah (maximum 2 %)
 Baja paduan menengah (2 - 5 %)
 Baja paduan tinggi (lebih dari 5 %)
Sesudah di heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekanikya lebih
baik dari pada baja karbon biasa.
Baja Perkakas, dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya
tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong/disayat,
kecepatan potong, suhu kerja.
 Baja perkakas paduan rendah, kekerasannya tak berubah hingga
pada suhu 250 °C .
 Baja perkakas paduan tinggi, kekerasannya tak berubah hingga
pada suhu 600°C.
Biasanya karposisinya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1%
V. Ada lagi terdiri 0,9% C, 9 W, 4% Cr dan 2-2,5% V.
Baja dengan sifat fisik khusus, dapat dibedakan sebagai berikut :
 Baja tahan karat : 0,1 - 0,45% C ; 12 - 14% Cr.
 Baja tahan panas : 12 - 14% Cr tahan hingga suhu 750-800°C
15 - 17% Cr tahan hingga suhu 850 1000°C
 Baja tahan pakai pada suhu tinggi.
23% - 27 % Cr, 18 -21% Ni, 2-3% Si,
13-15 % Cr, 13-15% Ni
2 % - 2,7% W, 0,25 - 0,4% MO, 0,4 - 0, 5 % C
61
Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,
memiliki koefisien muai yang rendah yaitu :
 Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada
suhu 0 - 100 °C. Digriakan untuk alat ukur presisi.
 Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass, sebagai
pengganti platina.
 Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak barubah pada
suhu 50°C sampai 100°C. Digunakan untuk pegas
arloji dan berbagai alat ukur fisika.
Paduan patong:
Paduan potong digunakan untuk alat-alat potong yang beroperasi
sampai suhu 1000-1100°C. tidak dapat dimesn secara biasa.
Diproduksi dangan dua cara :
 casting cutting alloys atau stellites, terdiri dari sejumlah besar
cobalt dan wolfram, memiliki kekerasan (HRc= 60-65) dan
mencair pada suhu tinggi. Batang-batang tuangan paduan ini
dengan ketebalan 5-10mm digunakan untuk memperkeras
permukaan dengan disambung pada ujung alat-alat potong
untuk meningkatkan umur (lama pemakaian).
 cemented carbides, dibuat dari campuran powder (serbuk)
wolfram dan titanium carbide dan cobalt yang disatukan secara
proses powsere metallurgy.
Kekerasannya mencapai lebih dari 85 HRc, dan tetap keras
hingga suhu 1000°C.
B. Paduan Nonferro
Logam-logam nonferro dan paduannya tidak diproduksi secara
besar-besaran seperti logam besi, tetapi cukup vital untuk kebutuhan
industri karena memiliki sifat sifat yang tidak ditemukan pada logam
besi dan baja.
Sifat-sifat paduan logam nonferro adalah :
 mampu dibentuk dengan baik.
 massa jenisnya rendah.
 penghantar panas dan listrik yang baik.
 mempunyai warna yang menarik.
62
 tahan karat.
 kekuatan dan kekakuannya umumnya lebih rendah dari pada
logam ferro
 sukar dilas.
1. Paduan aluminium (aluminium alloy)
Paduan aluminium banyak dipakai dalam industri yang dapat
dibagi dalam dua golongan utama :
a) Wrought alloy: dibuat dengan jalan rooling, (paduan tempa)
forming, drawing, forging dan press working.
b) Casting alloy: dibuat berdasarkan pengecoran (paduan tuang)
Paduan aluminium tempa mempunyai kekuatan mekanik yang
tinggi mendekati baja. Paduan ini dibedakan lagi berdasarkan :
a. dapat di heat treatment
b. tak dapat di heat treatment.
Paduan aluminum yang tak dapat di heat treatment yaitu Al - Mn
(1,3% Mn) dan Al – Mg Mn (2,5% Mg dan 0,3% Mn), memiliki
kekuatan mekanik yang tinggi, ductil, tahan korosi dan dapat dilas.
Paduan aluminium tuang merupakan paduan yang komplek dari
aluminium dengan tembaga, nikel, besi, silikon dan unsur lain.
Duraluminium (dural) adalah paduan Al – Cu – Mg, dimana
Mg dapat ditambahkan (meningkatkan kekuatan, dan ketahanan
korosi) dan begitu juga dengan penambahan Si & Fe.
Komposisi ducal : 2,2-5,2% Cu, diatas 1,75 % Mg, di atas 1% Si,
diatas 1% Fe, dan diatas 1% Mn. Paduan aluminium yang terdiri
dari 8-14% Si disebut silumin. Paduan aluminium dengan (10 -
13% Si & 0,8% Cu) dan (8 -10% Si, 0,3% Mg & 0,5% Mn)
mempunyai sifat-sifat dapat dituang dengan baik dan tahan korosi
serta ductile.
2. Paduan Magnesium
Sifat-sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik
yang sangat rendah. Oleh karena itu magnesium murni tidak
dibuat dalam teknik.
Paduan magnesium memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik
serta banyak digunakan.
63
Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah aluminium, seng
dan mangan.
Penambahan AI diatas 11%, meningkatkan kekerasan, kuat tarik
dan fluidity (keenceran)
Panambahan seng meningkatkan ductility (perpanjangan relatif
dan castability (mampu tuang) .
Penambahan 0,1 - 0,5 % meningkatkan ketahanan korosi.
Penambahan sedikit cerium, zirconium dan baryllium dapat
membuat struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan
tahan oksidasi pada peningkatan suhu.
Ada dua kelomnok besar magnesium paduan
a) Wrought alloy : (0,3% Al, 1,3% - 2,5% Mn ) dan
(3 - 4% Al, 0,6% Zn & 0,5% Mn).
b) casting allay : (5 - 7% Al, 2 - 3% Zn & 0,5% Mn) dan
(8 % Al, 0,6 % Zn & 0,5 % Mn).
3. Paduan Tembaga
Ada dua kelompok besar yaitu :
 brass dan
 bronze.
Brass (kuningan)
Paduan tembaga dan seng dinamakan brass. Penambahan
sedikit timah, nikel, mangan, aluminium, dan unsur-unsur lain
dalam paduan tembaga seng dapat mempartinggi kekerasan dan
kekuatan serta tahan korosi (special - brass).
Bronze (perunggu) .
Paduan tembaga dan timah dengan penambahan sedikit
aluminium, silikon, mangan, besi dan beryllium disebut bronze.
Dalam prakteknya yang paling banyak digunakan adalah
perunggu dengan 25 - 30% Sn.
Wrought bronze, terdiri dari paling tinggi 6% Sn dan casting
bronze lebih dari 6% Sn.
Special bronze, yaitu paduan dengan dasar tembaga dicampur Ni,
Al, Mn, Si, Fe, Be dll.
Aluminium bronze, terdiri dari 4 – 11% Al, mempunyai sifat-sifat
mekanik yang tinggi dan tahan korosi serta mudah dituang.
64
Bronze dengan penambahan besi dan nikel memiliki kekuatan
mekanik yang tinggi, tahan panas, digunakan untuk fitting dapur
dan bagian-bagian mesin yang permukaannya bersinggungan
dengan metal, yaitu perunggu dengan penambahan seng.
Phosphor bronze terdiri dari – 95% Cu, 5% Sn dan 0,2% P, di
gunakan untuk saringan kawat, koil dan pegas pelat.
Silikon bronze, memiliki sifat-sifat mekanik yang tinggi, tahan aus
dan anti korosi dan mudah dituang maupun dilas.
Beryllium bronze, memiliki sifat mekanik yang tinggi tahan koros,
tahan aus dan ductil, daya hantar panas/listrik yang tinggi.
Monel, komposisinya 31% Cu, 66% Ni, 1,35% Fe, 0,9% dan
0,12% C sifat tertarik bagus dan ductil, tahan korosi dalam air
lautan Iarutan kimia.
4. Paduan tahan aus (anti friction alloy).
Bahan paduan tahan aus terutama digunakan untuk permukaan
bantalan (bearing).
Logam bantalan harus memenuhi syarat, koefisien gesek antara
poros dan bantalan harus serendah mungkin mampu menahan
panas akibat gesekan, tahan tekanan beban, dll.
Beberapa logam bantalan :
 babbit
 bronze tahan aus
 besi tuang tahan aus
 non logam tahan aus.
Babbit
Babbit terdiri dari timah, antirron, timbal dan tembaga serta unsur
lain yang memilliki sifat tahan aus. Bahan dasar babbit yang
digunakan di industri adalah timbal atau logam lain sebagai
pengganti timah yang mahal.
Calcium babbit terdiri dari : 0,8-1,1 % Ca dan 0,75 - 1% Ni
sisanya, adalah Pb.
Bronze tahan aus,
Digunakan untuk bantalan biasa dengan beban spesifik yang
tinggi .
65
Besi tuang tahan aus.
Cocok untuk bantalan biasa yang bekerja dengan tekaran spesifik
tinggi, tetapi kecepatan/putaran dari poros rendah.
Konposisinya : 3,2 - 3,6% C, 2,2 - 2,4% Si, 0,6 - C,9% Mn, dan
memiliki struktur pearlit dengan sejumlah grafit normal (HB = 170 -
229),
5. Paduan titanium (titanium: alloy).
Sebagai bahan teknik titanium banyak penggunaannya. Titanium
adalah logam dengan warna putih keperak-perakan, titik lebur
1668°C dan masa jenisnya 4,505 kg/dm3
Titanium tidak murni/campuran dalam perdagangan dapat
digolongkan .
 unsur-unsur yang membentuk interstisi larutan padat (solid
solution ) O2 , N, C dan H2 dan lain lain.
 Unsur-unsur yang membentuk substitusi larutan padat (Fe dan
unsur-unsur logam lain ).
Oksigen dan nitrogen dengan persentase kecil dalam titanium
alloy dapat imengurangi ductility secara drastis. Kandungan
karbon dengan lebih dari 0,2% menurunkan ductility dan kekuatan
pukul dan titanium alloy. Paduan titanium alloy.
Paduan titanium terdiri dari vanadium, molibden, chrom, mangan,
aluminium timah, besi dll.
Memiliki sifat-sifat mekanik yang tinggi dengan rasa jenis yang
rendah, sangat tahan korosi, banyak digunakan dalam industri
pesawat terbang.
2.5.4. Logam-logam Sinter (Powder Metallurgy)
A. Pendahuluan
Powder Metallurgy adalah proses dimana sejumlah kecil
komponen dihasilkan dengan pengepresan dan sinter serbuk logam
dan serbuk keramik bersama-sama.
Proses ini mempunyai keuntungan, ini disebabkan oleh:
1. Kebutuhan akan bahan serbuk berkwalitas tinggi yang makin
besar.
2. Mengurangi ongkos pengerjaan selanjutnya.
66
3. Cara praktis untuk menghasilkan komponen yang istimewa.
Keuntungan dari proses ini ialah :
1. Komponen dapat dibuat sampai tingkat ukuran yang teliti tanpa
finishing.
2. Proses ini mampu memproduksi komponen-komponen dengan
titik cair tinggi seperti misalnya perkakas tungsten karbid.
3. Komposisi yang dikehendaki lebih teliti dari pada pengecoran.
4. Mampu memproduksi paduan logam yang tidak dapat ber campur
dalam keadaan cair, misal tembaga-timah hitam, tembagatungsten.
5. Non logam seperti grafit dapat dicampurkan secara merata dalam
konsentrasi tembaga.
6. Komponen dapat dibuat dengan sifat-sifat tanpa bentuk yang
khusus termasuk kontrol kerapatan dan tahan pakai.
Kerugiannya;
1. Tidak ekonomis untuk produksi dalam jumlah kecil
2. Proses terbatas untuk komponen-komponen yang ukurannya
relatif kecil.
3. Proses biasanya tidak sesuai untuk komponen-komponen yang
bekerja dilingkungan yang porosif.
Produksi serbuk
Sebelumnya serbuk-serbuk itu digiling dengan ballmill untuk
menghasilkan ukuran yang homogen. Penggilingan bulatan-bulatan
dapat dilakukan jika itu diperlukan. Meskipun besi dan nikel itu bahan
yang ductile, tujuan penggilingan adalah untuk membuat serbuk agak
berlapis yang membuatnya baik untuk diproses.
Serbuk logam lainnya dibuat dengan reduksi dari oksidanya yang
terdapat dalam bijihnya. Ball milling kemudian diguna kan untuk
menghasilkan serbuk dengan ukuran partikel yang dikehendaki.
Cara mencampur serbuk
Bila dua serbuk yang berbeda atau lebih dicampur untuk
menghasilkan paduan, pencampuran harus homogen untuk
menghasilkan campuran yang sebaik-baiknya. Pada beberapa
67
produk padu an diinginkan bahwa ukuran serbuk dibuat mirip untuk
menghasilkan pencampuran yang terbaik.
Sebagai contoh bahan lumas parafin, lilin atau grafit biasa digunakan
untuk membantu pencampuran yang homogen dan akhir nya padat
selama pengepresan. Karbon tetraclorida (uap beracun) digunakan
dalam pencampuran serbuk karbit & cobalt secara basah dalam
memproduksi perkakas-perkakas karbid.
B. Prosesnya
Pengepresan
Pengepresan adalah operasi yang paling penting. Komponen dalam
bentuk tertentu diperoleh dengan pemadatan serbuk dalam cetakan
(die) dengan tenaga yang cukup, mksudnya:.
1. Kerapatan yang diperlukan produk terpenuhi,
2. Terjadi deformasi plastis partikel serbuk dengan demikian luas
kontak cukup memberikan kekuatan.
3. Menghasilkan adhesi dan penempelan secara dingin.
4. Memungkinkan partikel akhirnya terikat bersama selama
penyinteran.
Gambar 2.15. Peralatan (Punch)
Pengepresan komponen-komponen tipis biasanya menggunakan
penekan tunggal. Sedang untuk benda-benda tebal menggunakan
penekan (punch) ganda. Untuk mengepres komponen-komponen
yang bentuknya tidak teratur menggunakan multiple-punch.
68
Pengepresan-pengepresan ini dilakukan dengan sistim mekanis atau
hidrolis.
Sintering
Untuk perkakas-perkakas karbid sebelum sintering yang
sesugguhnya diperlukan sinter pendahuluan (prasinter). Maksudnya
sebagai dewaxing untuk memberikan kekuatan pada cetakan (die).
Suhu prasinter  800 0C. Sintering menambah kekuatan & kekerasan
bahan ini dapat dilakukan dengan mengontrol waktu & suhu sinter.
Keadaan yang dapat terjadi selama sinter adalah difusi, rekristalisasi
& pertumbuhan butir. Gambar 2.1 menunjukkan perubahan bentuk
partikel selama sintering.
Gambar 2.16. Perubahan bentuk kristal selama sentering
Pada (a) partikel membuat kontak titik setempat. Pada (b) luas kontak
bertambah dan partikel menjadi merata oleh tarikan permukaan; difusi
dimulai pada boundary butir (partikel) (c) menunjukkan ikatan
mendekati lengkap. Bila kerja mekanik di lakukan pada komponen
yang telah terpadatkan, misalnya membentuk ukuran maka akan
terjadi distorsi (kerusakan) pada boundary butir, ini memungkinkan
untuk rekristalisasi. Beberapa logam dapat mengalami rekristalisasi
tanpa kerjamekanik.
69
Gambar 2.17. Diagram aliran proses sintering.
Tungsten Okksida Titanium Oksida Cobalt Oksida
Direduksi dalam
Air
Direduksi dalam
Air
Lamp black
Direduksi &
dikarburasi
Serbuk logam
Tungsten
Lamp black
Serbuk titanium
Karbit
Serbuk logam
cobalt
Dikarburasi
Serbuk tungsten
Karbit Ball mill
Decent
Pengeringan
Penyaringan-
Wax Pill press
Cold press block
Dewax & part
Sinter
From & shape
Final sinter
70
Pengepresan panas & pengepresan dingin
Perkembangan terakhir dalam memproduksi komponen dengan
powder metallurgy adalah
1. Pengepresan panas atau tempa, dikenal sebagai sinterforging/
hot forging
2. Pengepresan ulang dingin, dikenal sebagai cold repressing.
Pengepresan ulang dingin
Setelah serbuk yang telah dipres dalam cetakan yang pertama padat
maka komponen yang telah dingin itu dipres lagi dalam cetakan yang
kedua. Hasilnya kekuatan pukul komponen bertambah, misalnya gear
box dsb.
Pengepresan panas
Cara ini adalah pemindahan komponen dari hot presintered compact
ke cetakan lain dimana cara ini dipres dengan cepat.
Gb. 2.18 dan 2.19 memperlihatkan bagaimana cara ini menaikkan
kekuatan pukul dan tahan pakai yang lebih baik dibandingkan
pengepresan ulang dingin.
Gambar 2.18. Kenaikan kekuatan
71
Gambar 2.19. Grafik kenaikan tahan pakai
Sizing (Coining)
Sizing adalah salah satu cara finishing komponen. Ini menghilangkan
distorsi bentuk yang kecil dan menjaga komponen dalam toleransi
yang dikehendaki. Bantalan bronze yang poreus adalah contoh
komponen yang disizing sebagai pengerjaan akhir.
Hasil
1. Perkakas pahat karbid. Ini biasanya digunakan dalam mesinan
logam, pengeboran karang, ektrusi dan sebagainya
2. Cementid oksida dan cementid carbid oksida, produk ini biasa
digunakan untuk pemesinan logam seperti halnya pahat karbid.
Pahat dari bahan ini untuk pemesinan dengan kecepatan sangat
tinggi dimana pahat karbid tidak mampu bekerja pada kondisi
tersebut.
3. Komponen-komponen mobil dan komponen mesin ringan. Beberapa
komponen seperti gear-box, suku cadang pompa, roda gigi,
cam dan komponen-komponen kecil mesin tik, mesin telex, mesin
hitung dan komputer dibuat dari logam serbuk.
Bahan komponen ini dari paduan-paduan seperti besi- tembaga,
besi-tembaga-karbon, besi-nikel-karbon, besi-nikel-molibden
(4%Ni3O,5%oMo) dan besi-nikel-mangan. Kekuatan bahan yang
maksimum dicapai dengan paduan besi-nikel-molibden, sedang
ketahanan pakai yang terbaik paduan besi-nikel-manggan.
72
4. Kontak listrik, paduan yang dipakai perak-nikel, perak-gafit, perak
molibden, perak-tungsten dan terbaga-tungsten-karbid.
5. Bantalan bronze. Paduan yang digunakan tembaga-timah putihgrafit.
Serbuk-serbuk paduan ini menghasilkan sifat poreus.
6. Komponen-komponen tahan friksi (metal ceramics) misalnya
clutch-facing, brake-lining yang biasa digunakan untuk
pemakaian mekanik yang keras dan panas. Pemakaian yang lain
misalnya punch presses, rem traktor dan pesawat terbang, pahat
mesin bubut turret dan sebagainya. Paduan-paduan yang dipakai
serbuk Cu, Pb, Fe, Sn, grafit dan serbuk silika dalam bermacammacam
komposisi.
7. Magnit permanen. Magnit yang dibuat dengan powder-metallurgi
lebih kuat dari pada dibuat dengan pengecoran. Bahan untuk
komponen ini paduan, Al-Ni-Fe danAl-Nt-Co-Fe. Komponen yang
lain seperti sikat pembagi arus untuk armature motor dan
generator DC, pengeras suara, radio transformen, koil induksi
sendiri berturut-turut dibuat dari paduan serbuk Ni-Fe Ba-Fe, Zn-
Fe dan Fe.
2.5.5. Pelapisan Logam
A. Korosi
Korosi diartikan sebagai peristiwa pengkaratan, apabila kita
menyebutkan kata karat maka hampir semua orang akan tahu dan
pernah meiihat apa yang dimaksud dengan karat tersebut.
Pengkaratan dikenal sebagai suatu peristiwa kerusakan permukaan
pada barang-barang yang terbuat dari logam yang berlangsung
dengan sendirinya akibat adanya interaksi/kontak antara barang
tersebut dengan lingkungan dimana barang tersebut berada.
Peristiwa ini sangat tidak dikehendaki karena dapat merusak baik
fungsi maupun penampilan/nampak rupa dari barang-barang yang
mengalami peristiwa ini.
Pengertian yang lebih luas korosi bukan hanya menyangkut
masalah karat saja, akan tetapi diartikan sebagai peristiwa rusaknya
bahan-bahan/konstruksi logam akibat pengaruh lingkungan. Sering
terjadi pada kondisi lingkungan tertentu konstruksi logam mengalami
kerusakan yang sangat parah meskipun karat sedikitpun tidak
73
terbentuk.
Gb. 2.20. Korosi pada logam
Peristiwa ini dapat terjadi pada semua konstruksi logam atau
konstruksi yang menggunakan logam, baik itu berupa gedung,
jembatan, tiang pancang, peralatan pabrik, sistem perpipaan, mesinmesin,
komponen berbagai macam kendaraan bermotor, kapal laut,
pesawat terbang, perlengkapan rumah tangga dan lain sebagainya.
Adapun produk korosi dapat terjadi dalam berbagai bentuk
mulai dari bentuk yang sederhana, terlihat oleh metal telanjang (seperti
terbentuknya karat pada permukaan, sampai kepada bentukbentuk
yang rumit yang hanya dapat dideteksi oleh peralatan yang
sangat sensitif.
Meskipun proses korosi adalah proses alamiah yang
berlangsung dengan sendirinya dan karena tidak bisa dicegah secara
mutlak, akan tetapi tindakan pencegahan dan penanggulangannya
tetap diperlukan.
Gb. 2.21. Korosi logam pada bagian yang tidak diproteksi
74
Pada dasarnya prinsip pencegahan dan penanggulangan
korosi sangat sederhana. Kita dapat memilih salah satu atau
kombinasi dari metode-metode yang ada seperti metode perlindungan
katodik, inhibisi, pelapisan dengan logam dan pelapisan dengan cat.
Pemilihan metode mana yang akan dipakai tentu saja bergantung
pada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan.
1. Teori dasar korosi
Ditinjau dari segi termodinamika, proses korosi adalah
proses yang sangat bersifat alamiah. Pada dasarnya semua
logam tidak stabil. Logam murni cenderung bereaksi dengan
lingkungan dimana ia berada dan membentuk senyawa oksida
atau karbonat yang lebih stabil. Pada reaksi diatas terjadi
perpindahan elektron dan reaksi semacam ini disebut reaksi
elektrokimia.
Kecenderungan logam untuk melepaskan elektron berbedabeda,
semakin besar kecenderungan tersebut semakin reaktif
logam yang bersangkutan. Sebagai contoh perbedaan reaktivitas
logam terlihat pada tabel dibawah ini :
Asam Na Zn Cu Pt
H2O bereaksi tidak tidak tidak
HC1 encer bereaksi bereaksi tidak tidak
HNO3 pekat bereaksi bereaksi bereaksi tidak
Na ternyata sangat reaktif, sedangkan Pt sebaliknya.
Reaksi dimana Na melepaskan elektronnya adalah reaksi korosi
dan karenanya Na adalah logam yang sangat mudah terkorosi.
Sebaliknya Pt digolongkan sebagai logam mulia karena
reaktivitasnya yang sangat rendah.
2. Mekanisme korosi
Mekanisme proses korosi logam pada dasarnya merupakan
proses elektrokimia. Untuk memahami mekanisme proses korosi
baiklah kita perhatikan reaksi antara logam seng (Zn) dengan
asam khlorida (HCl). Jika Zn dicelupkan ke dalam larutan HC1,
akan terjadi reaksi pembentukan gas hidrogen dan reaksi
75
pelarutan Zn membentuk larutan seng khlorida (ZnC12). Reaksi
diatas dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut ini
Zn + 2 HC1 —? ZnC12 + H2 ....................................................... (1)
Ion klorida tidak ikut serta dalam reaksi, maka reaksi (1) dapat
disederhanakan sebagai berikut
Zn + 2 H+ —? ZN2+ + H2 ............................................................. (2)
Seng bereaksi dengan ion hidrogen dari larutan asam
membentuk ion seng dan gas hidrogen.
Dari persamaan reaksi (2) kita dapat melihat bahwa terjadi dua
jenis reaksi yang berlangsung bersamaan, yaitu reaksi oksidasi Zn
dan reaksi reduksi ion hidrogen. Reaksi oksidasi dan reduksi ini
dapat dinyatakan dalam persamaan reaksi berikut :
Zn—? Zn++ + 2 e (oksidasi) ....................................................... (3)
2H+ + 2 e —? H2 (reduksi) ......................................................... (4)
Reaksi (3) adalah reaksi oksidasi dari logam seng yang
merupakan proses terkorosinya logam seng, dan terjadi didaerah
yang bersifat anodik atau anoda, oleh karena itu biasa disebut reaksi
anodik.
Reaksi (4) yang berlangsung serempak dengan reaksi (3) adalah
reaksi reduksi yang terjadi di daerah bersifat katodik atau katoda,
oleh karena itu biasa disebut sebagai reaksi katodik.
Dari uraian diatas dapat dilihat bahwa proses korosi dapat terjadi
apabila sekurang-kurangnya terdapat sepasang reaksi oksidasi
dan reduksi, yang berlangsung secara serempak dengan
kecepatan reaksi, yang sama.
3. Reaksi anodik dan katodik
Reaksi anodik dalam setiap reaksi korosi merupakan reaksi
oksidasi suatu logam menjadi ionnya yang ditandai dengan
kenaikan valensi atau pelepasan elektron.
Secara umum reaksi anodik dapat dituliskan sebagai berikut :
M —? Mn+ + n e ........................................................................ (5)
n = jumlah elektron yang dihasilkan dan nilainya sama dengan
valensi ion logam yang terkorosi.
76
Gb. 2.22. Korosi logam karena zat asam
Reaksi katodik dalam setiap reaksi korosi merupakan reaksi re
duksi yang ditandai dengan penurunan valensi atau penyerapan
elektron. Ada beberapa reaksi katodik yang berbeda yang sering
dijumpai dalam korosi logam, yaitu :
- Lingkungan asam :
a. Tanpa oksigen
2 H+ + 2 e —? H2 ......................................................... (5)
b. Dengan oksigen
4 H+ + O2 + 4 e —? 2 H2O ....................................... (6)
- Lingkungan basa atau netral :
2 H2O +O2 + 4 e —? 4 OH- .......................................... (7)
- Reduksi ion logam :
Mn+ + n e —? M ......................................................... (8)
Mn+ + e ——? M(N-1)+ ..................................................... (9)
Dari sekian banyak reaksi katodik yang paling umum dijumpai
pada proses korosi adalah reaksi (5); (6) dan (7). Dari sini dapat
disimpulkan bahwa peranan air dan oksigen sangat dominan
dalam proses korosi.
4. Terbentuknya anoda dan katoda
Daerah anoda dan katoda pada prinsipnya dapat terbentuk bila
pada permukaan logam atau paduan terdapat perbedaan po77
tensial atau energi bebas dari titik yang satu terhadap yang lain
disekitarnya.
Perbedaan potensial ini dapat dihasilkan misalnya oleh dua jenis
logam yang berhubungan secara listrik, perbedaan rasa,
perbedaan suhu, perbedaan tegangan, perbedaan besar butiran,
daerah pinggir dan tengah butiran dan juga pengaruh konsentrasi
dari lingkungan.
Kondisi-kondisi yang dapat membentuk daerah anoda dan katoda
dapat dilihat dalam tabel berikut ini :
Tabel 2.1. Terbentuknya Anoda dan Katoda
KONDISI ANODA KATODA
Logam berbeda*)
Fe & Cu
Zn & Fe
Fasa berbeda :
 & Fe3C
Fe
Zn

Cu
Fe
Fe3C
S u h u
Tegangan
Butiran
panas
tegang
halus
pinggir
dingin
kasar
tengah
Konsentrasi oksigen
Kotoran
Rendah
Tengah
Tinggi
Pinggir
*) Sesuai dengan "Galvanic Series" dalam "Electrochemical Series"
5. Jenis-jenis Korosi
Serangan korosi pada logam-logam oleh lingkungannya dapat
menghasilkan berbagai bentuk kerusakan. Jenis kerusakan yang
terjadi tidak hanya tergantung pada jenis logam, keadaan fisik
logam dan keadaan penggunaan-penggunaannya, tetapi juga
tergantung pada lingkungannya.
Ditinjau dari bentuk produk atau prosesnya, korosi dapat
dibedakan dalam beberapa jenis, di antaranya :
78
a. Korosi merata : Serangan korosi yang merata diseluruh
permukaan logam. Korosi merata umumnya terjadi pada
permukaan - permukaan logam yang memiliki komposisi kimia
sejenis atau memiliki mikro struktur sejenis.
Korosi merata merupakan bentuk kerusakan yang paling
umum dijumpai.
b. Korosi lubang (pitting) : Serangan korosi yang membentuk
lubang. Korosi lubang biasanya merupakan hasil dari aksi sel
korosi autokatalitik setempat. Dengan demikian kondisi kondisi
korosi yang dihasilkan di dalam lubang cenderung
mempercepat proses korosi.
Korosi lubang sangat membahayakan karena biasanya hanya
berbentuk lubang kecil bahkan kadang-kadang dari luar
tertutup dan hanya merupakan permukaan yang kasar.
c. Korosi celah (crevice corrosion) : Serangan korosi pada celahcelah
yang umumnya terjadi karena adanya jebakan air atau
elektrolit diantara celah, sambungan dan sebagainya. Korosi
celah ini juga dapat autokatalitik karena hidrolisa ion - ion
logam yang terjadi di dalam celah dan juga penimbunan
muatan positif larutan di dalam celah.
d. Korosi galbani (galvanic corrosion) : Serangan korosi yang
terjadi apabila dua logam yang berbeda dihubungkan satu
dengan yang lain. Logam yang kurang mulia akan bertindak
sebagai anoda dan yang lebih mulia sebagai katoda.
Kecenderungan terkorosi tergantung pada jenis logam yang
berkontak dan luas permukaan daerah katoda dan anodanya.
e. Korosi selektif : Serangan korosi yang bersifat selektif. Paduan
yang terdiri dari unsur-unsur yang memiliki aktifitas
elektrokimia jauh berbeda akan mudah terpengarah oleh
korosi selektif.
f. Korosi antar kristal (intergranular corrosion) : Serangan korosi
yang terjadi pada batas kristal (butir) dari suatu logam/paduan
karena paduan yang kurang sempurna (ada kotoran yang
masuk) atau adanya gas hidrogen atau oksigen yang masuk
79
pada batas kristal/butir.
g. Korosi lelah : kegagalan logam oleh aksi gabungan beban
dinamik dan lingkungan korosif.
h. Korosi tegang : Peretakan logam karena aksi gabungan beban
statik dan lingkungan korosif.
i. Korosi erosi : Kerusakan logam karena gabungan aksi
lingkungan korosif dan erosi permukaan logam oleh
pergerakan lingkungan fluida yang korosif.
6. Pengendalian Korosi
Prinsip dasar pengendalian korosi sebenarnya sangat sederhana.
Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi dapat dibagi dalam dua
kategori, yaitu faktor logam (faktor dalam) dan faktor lingkungan
(faktor luar).
Jumlah paduan logam maupun variasi lingkungan sangat banyak,
sehingga dapat diperkirakan bahwa persoalan korosi tampaknya
sangat kompleks. Tetapi dasar-dasar pengendaliannya dapat kita
bagi kedalam 4 metode seperti berikut ini :
a) Membuat logam tahan korosi
b) Membuat lingkungan menjadi tidak korosif
c) Membalikkan arah arus korois
d) Memisahkan logam dari lingkungan.
a. Membuat logam tahan korosi
Membuat logam menjadi tahan korosi, dimaksudkan untuk
memperoleh ketahanan korosi dari logam dalam lingkungan
tertentu. Cara penanggulangan seperti ini akan melibatkan
ahli-ahli metallurgi. Ketahanan korosi dari logam dapat
diperoleh karena pada permukaan logam dapat dihindarkan
adanya daerah-daerah anodik dan katodik, atau menjadikan
permukaan logam tertutup oleh lapisan yang protektif, seperti
baja tahan karat, baja tahan cuaca dan sebagainya. Cara ini
tentu akan mengakibatkan harga logam yang sangat tinggi.
b. Membuat lingkungan menjadi tidak korosif
Membuat lingkungan menjadi tidak korosif pada umumnya di
lakukan dengan menggunakan zat-zat kimia yang
80
ditambahkan ke dalam lingkungan elektrolit. Cara ini cocok
untuk lingkungan-lingkungan yang terbatas dan terkontrol. Zatzat
yang ditambahkan dapat mempengaruhi reaksi-reaksi di
anoda, katoda atau keduanya, sehingga proses korosi
diperlambat. Zat yang ditambahkan disebut inhibitor.
c. Membalikkan arah korosi
Membalikkan arah arus korosi, sehingga proses korosi logam
dikurangi atau bahkan ditiadakan sama sekali. Cara ini bi asa
kita kenal dengan istilah "proteksi katodik", dimana proses
korosi dicegah dengan jalan memperlakukan logam yang dilindungi
sebagai katoda.
d. Memisahkan logam dari lingkungan
Memisahkan logam dari lingkungan adalah cara yang sangat
populer dan banyak dilakukan. Cara ini meliputi pelapisan dengan
lapis lindung organik atau inorganik (logam dan bukan
logam). Teknik pelindungan dapat dengan pengecatan,
semprot, lapis listrik, celup dan sebagainya.
Untuk proses lapis listrik (electroplating) logam yang umum
digunakan untuk melapis antara lain kadmium, khrom,
tembaga, emas, timah putih, timah hitam, nikel, perak dan
seng. Sedangkan dalam bentuk paduannya antara lain :
kuningan, perunggu, nikel- besi dan lain-lain.
Gb. 2.23. Perhiasan yang dilapisi emas
Dilihat dari fungsi proteksinya jenis-jensi logam pelindung
tersebut dapat kita kelompokkan dalam dua golongan. Golongan
yang pertama adalah bersifat "sacrificial" yaitu logam
logam yang lebih anodis dari logam yang dilindungi, sehingga
logam pelindung tersebut akan habis lebih dahulu dari pada
logam yang dilindungi.
Golongan kedua adalah logam-logam yang betul-betul
"melindung" dalam arti bersifat mengisolasi permukaan bahan
81
dasar terpisah dari lingkungan, dan yang bersifat katodis.
Sebagai contoh untuk perlindungan baja, logam yang
termasuk dalam golongan pertama adalah : seng, aluminium,
kadmium dan sebagainya; dan yang termasuk golongan
kedua adalah nikel, khrom, perak, dan sebagainya.
Gb. 2.24. Pelapisan perak
B. Pelapisan Logam
Setiap tahun, korosi yang terjadi diberbagai lingkungan
menyebabkan kerusakan yang memakan biaya cukup besar. Untuk
menanggulangi bahaya korosi, yang berarti juga memperkecil
kerugian, perlu dicari cara-cara untuk melindungi logam yang mudah
terkorosi.
Salah satu cara perlindungan yang patut diketengahkan adalah
memberikan suatu lapisan logam tertentu sebagai lapis pelindung.
Ada bermacam-macam cara untuk memberikan logam pelapis pada
logam yang akan dilindungi. Salah satu diantaranya adalah proses
lapis listrik (electroplating).
Gambar 2.25. Proses lapis emas dengan cara listrik
82
Lapis listrik menawarkan jasanya untuk memberikan suatu
perlindungan dengan menggunakan logam-logam tertentu sebagai
lapis pelindung, misalnya : nikel, khrom, seng, timah dan lain-lain.
Banyak orang yang tidak terjun langsung dalam industri lapis listrik
mengira bahwa lapis listrik hanya untuk menbuat benda-benda
tampak lebih menarik. Pada kenyataannya peranan lapis listrik jauh
lebih luas lagi. Peranan utamanya adalah melindungi logam yang
dilapisi dari bahaya korosi. Disamping itu peranan penting lainnya
ialah dapat menambah daya tahan terhadap gesekan, memperbaiki
sifat konduktivitas, memudahkan penyolderan, menambah kekerasan
dan lain-lain. Sehingga memungkinkan para perancang dan ahli
teknik untuk mendapatkan kombinasi sifat-sifat dari permukaan
benda yang dilapisi dan logam pelapisnya.
1. Konsep Dasar
Lapis listrik adalah suatu proses pengendapan/deposisi suatu
logam pelindung yang dikehendaki diatas logam lain dengan cara
elektrolisa. Biasanya elektrolisa dilakukan dalam suatu bejana
yang disebut sel elektrolisa yang berisi cairan elektrolit/rendaman
(bath). Pada rendaman ini tercelup paling tidak dua elektroda.
Masing-masing elektroda dihubungkan dengan arus listrik, terbagi
menjadi kutub positif (+) dan negatif (-) dikenal sebagai anoda (+)
dan katoda (-).
elektrolit
Katoda (-)
Besi St 37
DC
(+)
Anoda (+)
Nikel
83
Gambar 2.26. Rangkaian alat pelapisan nikel
Selama proses lapis listrik berlangsung terjadi reaksi kimia pada
daerah elektroda/elektrolit; baik reaksi reduksi maupun oksidasi.
Karena pada proses lapis listrik reaksi diharapkan berjalan terus
menerus menuju arah tertentu secara tetap, maka hal yang paling
penting dalam proses ini adalah mengoperasikan proses ini
dengan menggunakan arus searah.
Dari uraian terdahulu dapat dikatakan bahwa ada 4 bagian yang
utama (penting) dari suatu sistem lapis listrik. Keempat bagian
yang harus ada didalam suatu unit lapis listrik adalah :
 Larutan elektrolit (rendaman)
 Anoda
 Katoda (benda kerja)
 Sirkuit luar
2. Rendaman/Larutan Elektrolit
Setiap larutan elektrolit yang dijadakan rendaman tempat proses
lapis listrik berlangsung harus mengandung bahan-bahan terlarut
yang sekurang-kurangnya memiliki satu dari fungsi berikut ini:
a. Menyediakan sumber logam yang akan diendapkan
b. Membentuk kompleks dengan ion logam yang akan
diendapkan
c. Konduktif
d. Dapat menstabilkan larutan dari hidrolisa
e. Bertindak sebagai buffer —? pengatur pH
f. Memodifikasi atau mengatur bentuk fisik dari endapan
g. Membantu pelarutan anoda.
Adapun rendaman yang digunakan dalam proses lapis listrik dapat
bersifat asam maupun basa.
a. Rendaman Asam Dengan Garam Sederhana
Biasanya rendaman selalu rengandung garam dari logam
yang akan diendapkan/dilapiskan. Sebaiknya dipilih garamgaram
yang mudah larut namun anion dari garam tersebut
tidak mudah tereduksi. Walaupun anion tidak ikut secara
langsung dalam proses terjadinya pelapisan, tetapi jika
84
menempel pada permukaan katoda akan merupakan
gangguan bagi struktur endapan.
Aktivitas dari ion logam ditentukan oleh konsentrasi dari garam
logamnya, derajat disosiasi dan konsentrasi komponen lain
yang ada di dalam rendaman. Jika konsentrasi logamnya tidak
mencukupi untuk diendapkan, akan terbentuk endapan yang
terbakar pada rapat arus yang relative rendah.
Gambar 2.27. Larutan pelapis emas
Adanya ion khlorida di dalam rendaman yang bersifat asam
mempunyai dua (2) fungsi utama, pertama akan memudahkan
terkorosinya anoda atau mencegah pasivasi anoda dan yang
kedua akan menaikkan koefisien difusi dari ion logamnya
berarti menaikkan batas rapat arus (limiting current density).
b. Rendaman yang Mengandung Garam Kompleks
Garam kompleks yang sering digunakan dalam proses lapis
listrik adalah Sianida. Karena siano kompleks terdekomposisi
oleh asam, maka rendaman harus bersifat alkali (basa).
Adanya natrium atau kalium hidroksida akan memperbaiki
konduktivitas dan mencegah liberasi dari asam hidrosianat
oleh CO2 yang masuk ke dalam rendaman dari udara.
c. Buffer (penyangga) dan komponen lainnya
Disamping garam logamnya sebagai komponen utama,
rendaman juga mengandung komponen lain, misalnya
komponen yang berfungsi sebagai penyangga (mengatur pH);
misal untuk rendaman nikel digunakan asam borat sebagai
buffer.
85
Sedangkan penambahan asam sulfat pada rendaman tertentu
akan menaikkan konduktivitas dan mencegah hidrolisa.
d. Bahan Imbuh (Addition Agent)
Untuk mendapatkan hasil pelapisan yang baik (mengkilap,
rata) diperlukan adanya komponen-komponen lain yang
ditambahkan kedalam rendaman. Diantaranya adalah "Wetting
agent", "levellers" dan bahan pengkilap (brightener).
Wetting Agent :
Jika gelembung gas hidrogen menempel pada permukaan
katoda, pelapisan dihalangi dan hanya terjadi disekitar
gelembung tersebut, sehingga menghasilkan pelapisan yang
berlubang-lubang. "Wetting agent" ditambahkan untuk
mengeliminir hal tersebut.
Levellers.
Bahan imbuh ini mempunyai kemampuan untuk
menyembunyikan cacat-cacat pada permukaan katoda.
Bahan Pengkilap.
Bahan ini ditambahkan ke dalam rendaman, agar endapan/
lapisan yang dihasilkan mengkilap. Ada bermacam-macam
bahan pengkilap, biasanya adalah bahan-bahan organik.
Bahan imbuh yang telah disebutkan biasanya ditambahkan ke
dalam larutan dalam jumlah yang kecil sekali.
Kemampuan Rendaman.
Rendaman/elektrolit untuk suatu proses lapis listrik diharapkan
mempunyai kemampuan untuk mendapatkan hasil yang
berkualitas baik. Rendaman harus memiliki "covering power",
"throwing power", dan "levelling" yang baik.
"Covering power"
Covering power adalah kemampuan suatu rendaman/elektrolit
untuk mengendapkan logam keseluruh permukaan katoda
yang bagaimanapun juga bentuknya. Covering power
tergantung kepada pengerjaan awal/proses persiapan
peiinukaan dan kondisi dari permukaan benda kerja/katoda
disamping kondisi dari proses lapis listrinya sendiri.
86
"Throwing power"
Ada dua macam throwing power, yang pertama adalah macro
dan yang kedua adalah micro throwing power.
Macro throwing power.
Macro throwing power dapat didefinisikan sebagai
kemampuan rendaman/elektrolit untuk menghasilkan endapan
yang kurang lebih sama tebalnya pada benda kerja yang tidak
beraturan bentuknya. Faktor yang mempengaruhi macro
throwing power adalah distribusi arus, kondisi operasi,
efisiensi arus dan konduktivitas.
Micro throwing power.
Didefinisikan sebagai kemampuan rendaman untuk
menghasilkan endapan yang sama tebalnya pada setiap titik
permukaan benda kerja. Difusi ion logam merupakan hal yang
penting bagi micro throwing power.
“Levelling"
Dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk menghasilkan
lapisan yang lebih tebal pada lekukan daripada pada
permukaan yang rata.
3. Anoda
Anoda yang digunakan dalam proses lapis listrik harus dapat
mengalirkan arus listrik dari luar kedalam larutan/rendaman dan
juga harus berfungsi sebagai pengisi kekurangan logam didalam
larutan karena mengendap pada permukaan katoda.
Anoda dapat berbentuk lempengan logam yang masif atau dapat
juga berbentuk bola atau potongan-potongan kecil.
Ada dua jenis anoda, yaitu anoda yang terbuat dari logam yang
akan diendapkan,dikenal dengan nama anoda terlarut dan satu
lagi adalah anoda yang terbuat dari logam lain yang tidak larut
dalam rendaman, dikenal dengan nama anoda inert.
Ada keuntungan dan kerugiannya masing-masing bila
menggunakan jenis anoda tersebut.
Keuntungan bila kita menggunakan anoda terlarut antara lain
adalah larutan/rendaman dapat dikatakan memiliki kandungan
87
logam yang konstan, penambahan garam logamnya tidak perlu
dilakukan. Sedangkan ke rugiannya menggunakan anoda terlarut
adalah seringkali ada pengotor yang ikut terlarut dan kadangkadang
juga ada bahan-bahan yang tidak larut yang akan
mengotori rendaman, disamping itu perlu dilakukan kontrol
apakah anoda tetap aktif dan tidak membentuk film tipis yang
akan menyebabkan anoda menjadi pasif.
Keuntungan menggunakan anoda inert adalah tidak perlu
mengganti anoda (karena tidak akan habis) jadi sekali dipasang
dapat digunakan selamanya; namun demikian ada juga
kerugiannya yaitu, logam didalam rendaman lama kelamaan akan
habis mengendap dibawa, sehingga analisa larutan dan
penambahan bahan kimia kedalam larutan harus kerapkali
dilakukan.
4. Katoda
Katoda atau benda kerja dapat memiliki bermacam bentuk dan
dapat terbuat dari beraneka logam yang penting katoda harus
bersifat konduktor sehingga proses lapis listrik dapat berlangsung
dan logam dapat menempel pada katoda (benda kerja).
Bila benda kerja tidak bersifat konduktor, dapat dilakukan
pengerjaan awal yang membuat benda kerja siap menjadi katoda
dalam proses lapis listrik.
5. Sirkuit Luar
Sirkuit (rangkaian) listrik di luar sistem lapis listrik biasanya terdiri
dari sumber arus dan peralatan lain yang dapat menyearahkan
arus bila sumber arus memberikan arus bolak-balik.
C. Pengerjaan Lapis Listrik
1. Pemilihan Jenis Pelapis
Di dalam proses lapis listrik, logam-logam yang umumnya
digunakan untuk pelapis antara lain adalah : kadmium, khrom,
tembaga, emas, perak, timbal, nikel dan seng, sedangkan logam
paduan yang digunakan antara lain adalah kuningan dan
perunggu.
88
Gambar 2.28. Proses pelapisan logam perak
Gambar 2.29. Hasil pelapisan logam perak
Dilihat dari fungsi perlindungannya, jenis-jenis logam pelindung
tersebut dapat dikelompokkan dalam 2 golongan yaitu :
a. Lapis Logam Mulia.
Logam-logam pelapis yang termasuk dalam golongan ini
adalah logam yang betul-betul melindungi. Logam ini lebih
bersifat katodik daripada logam yang dilindungi. Sebagian
besar dari logam pelindung termasuk ke dalam golongan ini.
89
Gambar 2.30. Pelapisan perak dengan proses anodisasi
b. Lapis Logam Korban.
Logam-logam pelapis yang termasuk dalam golongan ini
adalah logam-logam yang lebih anodik dari logam yang
dilindungi, sehingga logam pelindung ini akan rusak lebih
dahulu, contoh : seng.
Gambar 2.31. Pipa baja dilapis dengan seng
Untuk mendapatkan perlindungan yang baik, pemilihan jenis
pelapis perlu dilakukan secara hati-hati. Hal-hal penting yang
perlu di jadikan dasar pertimbangam adalah :
90
c. Tujuan Melapisi
Tujuan melapisi dapat dibagi menjadi 3 kelompok.
Kelompok 1.: Hanya untuk menambah daya tahan terhadap
korosi.
Contoh : lapis seng pada kawat baja untuk jalur komunikasi.
Gambar 2.32. Pelapisan seng
Kelompok 2.: Untuk mendapatkan permukaan yang tahan
korosi dan sifat tertentu yang tidak dimiliki oleh
logam yang akan dilapisi.
Contoh : lapis nikel & khrom pada relay tilpun, dimana selain
untuk melindungi logam dasarnya dari korosi juga
diharapkan akan memperbaiki sifat tahan aus.(wear
resistance).
Gambar 3.33. Bahan-bahan untuk pelapisan nikel
Kelompok 3.: Hanya untuk mendapatkan sifat tertentu.
Contoh : lapis khrom pada silinder dan bagian lain dari
mesin pembakaran, dimaksudkan untuk
91
memperbaiki sifat tahan aus dan lubrikasi dari
permukaannya.
Gambar 2.34. Komponen mesin dilapis khrom
d. Fungsi dari benda yang dilapisi.
Sebelum menentukan jenis pelapis yang akan digunakan,
terlebih dahulu perlu diketahui fungsi dari benda yang akan
dilapisi tersebut. Ada beberapa faktor yang perlu mendapat
perhatian, antara lain :
- Faktor Lingkungan
Logam pelapis harus disesuaikan dengan lingkungan
dimana benda yang akan dilapisi tersebut berada.
- Umur pelayanan (service life).
Pemilihan logam pelapis juga harus disesuaikan dengan
umur pelayanan dari benda yang akan dilapisi.
- Logam dasar yang akan dilapisi.
Suasana pelapisan (kondisi elektrolit) harus sesuai dengan
benda yang akan dilapisi.
Bentuk dan ukuran dari benda yang akan dilapisi. Disain bak,
rak dan anoda yang digunakan untuk pelapisan harus sesuai
dengan bentuk ukuran dari benda yang akan dilapisi.
2. Proses Lapis Listrik
Secara garis besar proses lapis listrik dapat dibagi menjadi 3
tahap sebagai berikut :
Tahap 1. : Proses persiapan
Tahap 2. : Proses lapis listrik
Tahap 3. : Proses pengerjaan akhir
92
Tahap 1. Proses Persiapan
Sebelum lapis listrik dilakukan pada suatu benda kerja,
permukaan benda kerja tersebut harus berada dalam kondisi
yang betul-betul bersih, bebas dari segala macam pengotor.
Persyaratan ini mutlak perlu agar bisa didapatkan hasil lapis listrik
yang baik.
Secara umum persiapan ini harus memenuhi 2 tujuan.
a. Menghilangkan semua pengotor yang ada pada permukaan.
b. Mendapatkan keadaan fisik permukaan yang baik dari
permukaan.
Jenis kotoran yang biasa dijumpai pada permukaan logam dapat
digolongkan sebagai berikut :
a. kotoran organik
b. kotoran anorganik/oksida
c. kotoran lainnya.
Pemilihan teknik persiapan ini tergantung dari pengotornya, tetapi
secara umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. cara mekanik
b. pembersihan dengan pelarut (solvent)
c. pembersihan dengan alkali baik celup atau elektrokimia
d. pembersihan dengan asam.
Tahap 2. Proses Lapis Listrik
Setelah benda kerja betul-betu bersih, maka benda kerja tersebut
sudah siap untuk dilapisi. Cara melapisi : benda kerja dijadikan
katoda, dicelupkan ke dalam larutan elektrolit yang mengandung
garam dari logam pelapisnya. Sedangkan anodanya biasanya
berbentuk batangan atau lempengan dari logam, dan biasanya
terbuat dari logam yang akan dilapiskan. Kemudian sistim
tersebut dihubungkan dengan sumber arus.
Adapun kondisi operasi yang perlu direncanakan adalah :
 rapat arus
 waktu
 temperatur
 komposisi larutan elektrolit.
93
Tahap 3. Pengerjaan Akhir.
Benda kerja setelah mengalami proses lapis listrik, perlu dibilas
(dicuci bersih-bersih) dan kemudian dikeringkan. Kadang-kadang
perlu juga dilakukan proses lebih lanjut misalnya dipasifkan atau
diberi lapis pelindung yang transparant (lacquer).
3. Hal-hal yang berpengaruh dalam pelapisan
a. Sumber arus atau besarnya potensial arus yang digunakan
dalam proses pelapisan.
b. Pemakaian rendaman elektrolit (bath constituents)
c. Penambahan bahan lain berupa zat anorganik atau anorganik
(adding agents)
d. Karakteristik katoda yang akan dilapisi terutama sifat dan
bentuk permukaan.
e. Keadaan posisi geometrik benda kerja terhadap anoda.
f. Faktor lain yang menentukan hasil pelapisan yaitu : struktur
dan ukuran butir elektrodeposit yang menentukan kekuatan
adhesinya.
4. Keuntungan dan Kelemahan Proses Lapis Listrik.
Bila dibandingkan dengan proses-proses lapis listrik logam yang
lain, ternyata proses lapis listrik mempunyai beberapa keuntungan
dan kelemahan.
a. Keuntungan proses lapis listrik.
i) Suhu operasi tidak terlalu tinggi (paling tinggi sekitar 600 –
700oC)
ii) Ketebalan lapisan lebih mudah dikendalikan
iii) Permukaan lapisan bisa halus
iv) Hemat dalam pemakaian logam pelapis
b. Kelemahan proses lapis listrik.
i) Adanya keterbatasan dalam ukuran dan disain dari benda
yang akan dilapisi.
ii) Hanya bisa dilakukan ditempat pelapisan tidak bisa
dilakukan di "lapangan".
iii) Terbatas pada benda kerja yang konduktor.
94
Dengan adanya kemajuan dari teknoloai lapis listrik, ternyata
kelemahan-kelemahan yang tersebut di atas telah bisa diatasi.
Kelemahan i dan ii bisa diatasi dengan adanya proses lapis listrik
selektip (selective area plating). Dengan menggunakan alat
semacam sikat, benda yang akan dilapisi tidak perlu dibawa ke
tempat pelapisan, bisa dilapisi dilapangan. Ukuran dan bentuk
benda yang akan dilapisi pun tidak menjadi masalah lagi karena
dengan cara selektip ini, tidak diperlukan bak pelapisan.
Kelemahan iii dapat diatasi dengan adanya proses"electroless".
D. Dasar Teori Elektroplating
Elektroplating dibuat dengan jalan mengalirkan arus listrik
melalui larutan antara logam atau material lain yang konduktif. Dua
buah plat logam merupakan anoda dan katoda dihubungkan pada
kutub positif dan negatif terminal sumber arus searah (DC). Logam
yang terhubung dengan kutub positif disebut anoda dan yang
terhubung dengan kutub negatif disebut katoda. Ketika sumber
tegangan digunakan pada elektrolit, maka kutub positif mengeluarkan
ion bergerak dalam larutan menuju katoda dan disebut sebagai
kation. Kutub negatif juga mengeluarkan ion, bergerak menuju anoda
dan disebut sebagai anion. Larutannya disebut elektrolit.
Hubungan antara voltase dalam elektrolit dan kekuatan arus
listrik yang mengalir ditunjukkan oleh hukum Ohm yaitu :
I =
R
E
(Suparni Setyowati Rahayu, 1996:62)
Dimana : I = Arus listrik (Ampere)
E = Beda potensial (Volt)
R = Resistansi (Ohm)
Besarnya listrik yang mengalir yang dinyatakan dengan
Coulomb adalah sama dengan arus listrik dikalikan dengan waktu.
Dalam pemakaian secara umum atau dalam pemakaian elektroplating
satuannya adalah ampere-jam (Ampere-hour) yang besarnya 3600
coulomb, yaitu sama dengan listrik yang mengalir ketika arus listrik
sebesar 1 ampere mengalir selama 1 jam.
95
Gambar 2.35. Peralatan elektroplating seng
Michael Faraday pada tahun 1833 menetapkan hubungan
antara kelistrikan dan ilmu kimia pada semua reaksi elektrokimia. Dua
hukum Faraday ini adalah :
 Hukum I : Jumlah dari tiap elemen atau grup dari elemen-elemen
yang dibebaskan pada kedua anoda dan katoda
selama elektrolisa sebanding dengan jumlah listrik
yang mengalir dalam larutan.
 Hukum II : Jumlah dari arus listrik bebas sama dengan jumlah
ion atau jumlah substansi ion yang dibebaskan
dengan memberikan sejumlah arus listrik adalah
sebanding dengan berat ekivalennya.
Hukum I membuktikan terdapat hubungan antara reaksi kimia dan
jumlah total listrik yang melalui elektrolit. Menurut Faraday, arus 1
Ampere mengalir selama 96.496 detik ( 26,8 jam) membebaskan
1,008 gram hidrogen dan 35,437 gram khlor dari larutan asam
khlorida encer. Seperti hasil yang ditunjukkan bahwa 96.496 coulomb
arus listrik membebaskan satu satuan berat ekivalen ion positif dan
negatif. Oleh sebab itu 96.496 coulomb atau kira-kira 96.500 coulomb
yang disebut 1 Faraday sebanding dengan berat 1 elektrokimia.
Untuk menentukan logam yang terdeposisi dengan arus dan waktu
dapat ditentukan :
Faraday =
96.500
ampere det ik
=
96.500
ampere jam x 3600
96
Langkah selanjutnya adalah mengalikan bilangan Faraday dengan
bilangan gram yang diendapkan oleh 1 Faraday (gram ekivalen),
maka persamaannya menjadi:
G =
96.500
I . t
x
valensi
Ar / Mr
Dimana : G = Berat logam terdeposisi (gram)
I = Rapat arus (Ampere)
t = Waktu (detik)
Ar/Mr = Massa atom/molekul relatif
Untuk menentukan tebal pelapisan yang terjadi perlu diketahui berat
jenis dari logam yang terlapis pada katoda. Hubungan berat jenis
dengan harga-harga yang lainnya adalah sebagai berikut :
Volume (cc) =
berat jenis
berat endapan (gram)
Dengan mengukur benda kerja secara langsung, luas benda kerja
yang dilapisi dapat ditentukan. Maka tebal rata-rata dari lapisan
ditentukan dengan rumus :
Tebal Pelapisan =
Luas permukaan
Volume
Efisiensi plating pada umumnya dinyatakan sebagai efisiensi arus
anoda maupun katoda. Efisiensi katoda yaitu arus yang digunakan
untuk pengendapan logam pada katoda dibandingkan dengan total
arus masuk. Arus yang tidak dipakai untuk pengendapan digunakan
untuk penguraian air membentuk gas hidrogen, hilang menjadi panas
atau pengendapan logam-logam lain sebagai impuritas yang tak
diinginkan. Efisiensi anoda yaitu perbandingan antara jumlah logam
yang terlarut dalam elektrolit dibanding dengan jumlah teoritis yang
dapat larut menurut Hukum Faraday.
Kondisi plating yang baik bila diperoleh efisiensi katoda sama dengan
efisiensi anoda, sehingga konsentrasi larutan bila menggunakan
anoda aktif akan selalu tetap.
97
Gambar 3.36. Anoda seng
Efisiensi arus katoda sering dipakai sebagai pedoman menilai apakah
semua arus yang masuk digunakan untuk mengendapkan ion logam
pada katoda sehingga didapat efisisensi plating sebesar 100 %
ataukah lebih kecil. Adanya kebocoran arus listrik, larutan yang tidak
homogen dan elektrolisis air merupakan beberapa penyebab
rendahnya efisiensi.
Elektrolisis air merupakan reaksi samping yang menghasilkan gas
hidrogen pada katoda dan gas oksigen pada anoda.
Reaksi elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut :
Anoda : 2H+ + 2e  H2
Katoda : 4OH-  2H2O + O2 + 4e
4H+ + 4OH  2H2O + H2 + O2
Secara praktis efisiensi plating dinyatakan sebagai perbandingan
berat nyata terhadap berat teoritis endapan pada katoda.
Efisiensi katoda dituliskan sebagai :
? =
W
W'
Dimana :
? = Efisiensi plating
W’ = Berat nyata endapan pada katoda
W = Berat teoritis endapan pada katoda menurut Hukum Faraday
98
Apabila logam dimasukkan pada larutan yang mengandung ionnya
sendiri akan menimbulkan beda potensial antara logam tersebut
dengan larutan. Beda potensial ini disebabkan karena atom dari
logam untuk menjadikan satu atau lebih muatan negatif dan lepas ke
dalam larutan dalam bentuk ion. Pada saat yang bersamaan terjadi
reaksi kebalikan dalam larutan. Dua reaksi yang berlawanan tersebut
berlangsung pada kecepatan yang tidak sama, maka potensial ini
akan diatur oleh permukaan logam dan elekrolit yang berhubungan
dengan permukaan logam. Akhirnya kondisi setimbang tercapai
dimana ionisasi dan pelepasan berlangsung tepat pada kecepatan
yang sama. Kesetimbangan ini disebut dengan potensial
kesetimbangan atau potensial bolak-balik pada partikel logam pada
laruan yang dipergunakan.
Gambar 2.37. Anoda nikel dicelupan dalam elektrolit nikel.
Potensial elektroda standar berdasarkan skala hidrogen, dimana
semua logam-logam sebelum hidrogen pada skala hidrogen mampu
menggantikan hidrogen dari larutan yang mengandung ion hidrogen,
dan logam-logam setelah hidrogen pada skala hidrogen biasanya
tidak dapat menggantikan hidrogen secara langsung. Berikut ini
adalah skala hidrogen :
99
Tabel 2.2. Daftar Deret Daya Gerak Listrik
Beda potensial (Volt) Beda Potensial (Volt)
Kalium (K  ) -2,92 Nikel (Ni  ) -0,25
Sodium (Na  ) -2,71 Timah putih (Sn  ) -0,15
Magnesium (Mg  ) -2,34 Timah hitam (Pb  ) -0,13
Aluminium (Al  ) -1,67 Hidrogen (H  ) +0,00
Mangan (Mn  ) -1,10 Tembaga (Cu  ) +0,34
Seng (Zn  ) -0,769 Tembaga (Cu  ) +0,52
Chrom (Cr  ) -0,56 Perak (Ag  ) +0,80
Besi (Fe  ) -0,44 Merkuri (Hg  ) +0,91
Cadmium (Cd  ) -0,40 Emas (Au  ) +1,68
Logam seng, timah hitam dan timah putih dinamakan logam dasar
karena mudah larut di dalam asam dan ditunjukkan oleh tanda
potensial negatif, sedangkan kebalikan dari ketiga logam diatas
adalah logam mulia seperi tembaga, perak dan emas ditunjukkan oleh
tanda potensial positif.
1. Proses Elektroplating Tembaga-Nikel-Khrom
Proses pelapisan tembaga-nikel-khrom terhadap logam ferro atau
kuningan sebagai logam yang dilapis adalah satu cara untuk
melindungi logam terhadap serangan korosi dan untuk
mendapatkan sifat dekoratif. Cara pelapisan tembaga-nikel-khrom
dengan metode elektroplating adalah sebagai berikut :
Pelapisan menggunakan arus searah. Cara kerjanya mirip dengan
elektrolisa, dimana logam pelapis bertindak sebagai anoda,
sedangkan logam dasarnya sebagai katoda. Cara terakhir ini yang
disertai dengan perlakuan awal terhadap benda kerja yang baik
mempunyai berbagai keuntungan dibandingkan dengan cara-cara
yang lain. Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain :
a. Lapisan relatif tipis.
b. Ketebalan dapat dikontrol.
c. Permukaan lapisan lebih halus.
d. Hemat dilihat dari pemakaian logam khrom.
100
Pengerjaan elektroplating tembaga-nikel-khrom pada dasarnya
terbagi atas tiga proses yaitu perlakuan awal, proses pelapisan
dan proses pengolahan akhir hasil elektroplating.
Proses elektroplating ini terdapat tiga jenis proses pelapisan yaitu
yang pertama adalah pelapisan logam dengan Tembaga, lalu
dilanjutkan dengan pelapisan Nikel dan yang terakhir benda
dilapis dengan Khrom.
2. Pelapisan Tembaga
Tembaga atau Cuprum (Cu) merupakan logam yang banyak
sekali digunakan, karena mempunyai sifat hantaran arus dan
panas yang baik. Tembaga digunakan untuk pelapisan dasar
karena dapat menutup permukaan bahan yang dilapis dengan
baik. Pelapisan dasar tembaga dipelukan untuk pelapisan lanjut
dengan nikel yang kemudian yang kemudian dilakukan pelapisan
akhir khrom.
Gambar 2.38. Body kamera yang dilapis tembaga
Aplikasi yang paling penting dari pelapisan tembaga adalah
sebagai suatu lapisan dasar pada pelapisan baja sebelum dilapisi
tembaga dari larutan asam yang biasanya diikuti pelapisan nikel
dan khrom. Tembaga digunakan sebagai suatu lapisan awal untuk
mendapatkan pelekatan yang bagus dan melindungi baja dari
serangan keasaman larutan tembaga sulfat. Alasan pemilihan
plating tembaga untuk aplikasi ini karena sifat penutupan lapisan
yang bagus dan daya tembus yang tinggi.
Sifat-sifat Fisika Tembaga
􀂃 Logam berwarna kemerah-merahan dan berkilauan
101
􀂃 Dapat ditempa, dibengkokan dan merupakan penghantar
panas dan listrik
􀂃 Titik leleh : 1.0830C, titik didih : 2.3010C
􀂃 Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3
Sifat-sifat Kimia Tembaga
􀂃 Dalam udara kering sukar teroksidasi, akan tetapi jika
dipanaskan akan membentuk oksida tembaga (CuO)
􀂃 Dalam udara lembab akan diubah menjadi senyawa karbonat
atau karat basa, menurut reaksi :
2Cu + O2 + CO2 + H2O ? (CuOH)2 CO3
􀂃 Tidak dapat bereaksi dengan larutan HCl encer maupun
H2SO4encer
􀂃 Dapat bereaksi dengan H2SO4 pekat maupun HNO3 encer dan
pekat
Cu + H2SO4 ? CuSO4 +2H2O + SO2
Cu + 4HNO3 pekat ? Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
3Cu + 8HNO3 encer ? 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
Pada umumnya lapisan Tembaga adalah lapisan dasar yang
harus dilapisi lagi dengan Nikel atau Khrom. Pada prinsipnya ini
merupakan proses pengendapan logam secara elektrokimia,
digunakan listrik arus searah (DC). Jenis elektrolit yang digunakan
adalah tipe alkali dan tipe asam. Untuk tipe alkali komposisi
larutan dan kondisi operasi dapat dilihat pada tabel 2.3.
Tabel 2.3. Komposisi dan kondisi operasi plating tembaga sianida
Tipe : Strike
Komponen dan kondisi operasi
Tembaga sianida
Potasium sianida
Sodium karbonat
pH
Temperatur
Rapat arus katoda
Efisiensi katoda
15 gr/Lt
23 gr/Lt
15 gr/Lt
12-12,6
30-40 oC
1-2 A/dm2
30 %
102
Tipe : Rochelle
Komponen dan kondisi operasi
Tembaga sianida
Potasium sianida
Sodium karbonat
Rochelle Salt
pH
Temperatur
Rapat arus katoda
Efisiensi katoda
40 gr/Lt
50 gr/Lt
30 gr/Lt
60 gr/Lt
10,2-10,5
40-60 oC
2-4 A/dm2
50 %
Tipe : Efisiensi Tinggi
Komponen dan kondisi operasi
Tembaga sianida
Potasium sianida
Sodium karbonat
pH
Temperatur
Rapat arus katoda
Efisiensi katoda
75 gr/Lt
100 gr/Lt
30gr/Lt
> 13
70-80 oC
3-6 A/dm2
100 %
Larutan Strike menghasilkan lapisan yang sangat tipis. Larutan
strike dapat pula dipakai sebagai pembersih dengan pencelupan
pada larutan sianida yang ditandai dengan keluarnya gas yang
banyak pada benda kerja sehingga kotoran-kotoran yang
menempel akan mengelupas. Larutan ini terutama digunakan
pada komponen-komponen dari baja sebagai lapisan dasar, untuk
selanjutnya dilakukan pelapisan tembaga dengan logam lain.
Gambar 2.39. Proses pelapisan tembaga
103
Formula kecepatan tinggi atau efisiensi tinggi digunakan untuk
plating tembaga tebal, smentara proses Rochelle digunakan untuk
menghasilkan pelapisan yang bersifat antara strike dan kecepatan
tinggi. Garam-garam Rochelle tidak terdekomposisi dan hanya
berkurang melalui drag-out yaitu terikutnya larutan pada benda
kerja pada saat pengambilan dari tanki tinggi disbanding larutan
strike sebab kerapatan arus katoda dan efisiensi penting dalam
kecepatan plating. Larutan Rochelle dan kecepatan tinggi dapat
dioperasikan pada temperatur relatif tinggi.
Komposisi larutan dan kondisi operasi untuk pelapisan tembaga
asam dapat dilihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. Komposisi dan kondisi operasi plating tembaga asam
Formula 1
Komponen dan kondisi operasi
Tembaga sulfat
Asam sulfat
Specific gravity
Temperatur
Kerapatan katoda
Efisiensi katoda
200 gr/Lt
50 gr/Lt, s.g. 1,84
19oBe (pada 27oC)
30-50 oC
2-5 A/dm2
95-100 %
Formula 2, dengan klorida
Komponen dan kondisi operasi
Tembaga sulfat
Asam sulfat
Klorida
Kerapatan arus
Perbandingan anoda :
katoda
Agitasi
Temperatur
250 gr/Lt
90 gr/Lt
50 mg/Lt
2-4 A/dm2
1 : 1
Udara
24-32 oC
Proses "Pengolahan Awal" adalah proses persiapan permukaan
dari benda kerja yang akan mengalami proses pelapisan logam.
Pada umumnya proses pelapisan logam itu mempunyai dua
tujuan pokok adalah sifat dekorasi, sifat ini untuk mendapatkan
tampak rupa yang lebih baik dari benda asalnya, dan aplikasi
teknologi, sifat ini misalnya untuk mendapatkan ketahanan
104
korosinya, mampu solder, kekerasan, sifat listrik dan lain
sebagainya.
Keberhasilan proses pengolahan awal ini sangat menentukan
kualitas hasil pelapisan logam, baik dengan cara listrik, kimia
maupu dengan cara mekanis lainnya.
Proses pengolahan awal yang akan mengalami proses pelapisan
logam pada umumnya meliputi proses-proses pembersihan dari
segala macam pengotor (cleaning proses) dan juga termasuk
proses-proses pada olah permukaan seperti poleshing, buffing,
dan proses persiapan permukaan yang lainnya.
Untuk mendapatkan daya lekat pelapisan logam (adhesi) dan fisik
permukaan benda kerja yang baik dari suatu lapisan logam, maka
perlu diperhatikan cara olah permukaan dan proses pembersihan
permukaan. Ketidaksempurnaan kedua hal tersebut di atas dapat
menyebabkan adanya garisan-garisan pada benda kerja dan
pengelupasan hasil pelapisan logam.
Pemilihan proses serta jenis bahan yang dipakai, baik pembersihan
dengan cara mekanis ataupun dengan cara mekanis
ataupun dengan cara kimia ditentukan oleh faktor-faktor sebagai
berikut :
 jenis logam
 jenis pengotor
 tingkat kebersihan permukaan
 cara pembersihan dan jenis bahan
2.6. BAHAN NON METAL
2.6.1. Grafit
Grafit adalah suatu modifikasi dari karbon dengan sifat yang mirip
logam (penghantar panas dan listrik yang baik). Di samping tidak cukup
padat, grafit tidak terdapat dalam jumlah banyak di alam. Oleh karena itu,
untuk keperluan peralatan teknik serta pembuatan elektroda, grafit harus
dibuat secara sintetik. Pembuatan: Grafit alam atau grafit yang dibuat dari
kokas diperkecil ukurannya, dicampur dengan ter atau resin sintetik,
kemudian dipanaskan sehingga membentuk padatan (sintering) dalam
105
cetakan. Pada proses tersebut, bahan-bahan aditif terbakar menjadi
arang. Pemanasan yang dilakukan sekali lagi sampai temperatur 3000°C
akan menghasilkan lebih banyak grafit (grafit elektro). Untuk alat-alat
seperti penukar panas, setelah pemanasan, grafit perlu diberi bahan aditif
impregnasi (misalnya dempul dan serbuk grafit). Setelah proses
impregnasi, ketahanan temperaturnya turun menjadi 165°C.
Sifat-sifat: Grafit adalah penghantar listrik dan panas yang cukup
baik tetapi bersifat rapuh. Pada temperatur yang lebih tinggi, grafit
teroksidasi oleh asam nitrat berasap, khlor atau oksigen. Grafit hanya
dapat dilarutkan dalam besi leleh. Ditinjau dari segi ketahanan terhadap
korosi, grafit merupakan bahan yang bidang penggunaannya sangat luas.
Bahan tersebut tahan terhadap semua asam dan sebagian besar basa
hingga di atas 100°C.
Dalam udara, grafit dapat digunakan sampai kira-kira 165oC.
Apabila tidak diimpregnasi, grafit dapat digunakan sampai 500oC.
Pengolahan dan penggunaan: Gumpalan-gumpalan grafit dipotong
menjadi pelat atau dibuat langsung menjadi barang. Pelat-pelat tersebut
ditempel pada bagian luar bejana dengan menggunakan bahan perekat,
membentuk satu atau beberapa lapisan pada bejana. Celah-celahnya
ditutup dempul.
Grafit digunakan sebagai elektroda, bantalan luncur, ring
penyekat, dan aditif untuk bahan pe-lumas. Grafit juga mempertinggi
kemampuan lumas teflon. Barang yang seluruhnya dibuat dari grafit
adalah alat penukar panas, cawan lebur, batu filter, pompa, dan pelat
pecah. Grafit juga digunakan sebagai bahan pengisi. Pada alat penyekat
dan penghitung volume, sebagian peralatannya dibuat dari grafit
(misalnya torak). Serat grafit dimanfaatkan untuk pelepasan muatan
elektrostatik pada selubung ventilasi.
106
Gambar 2.40. Alat penukar panas blok dari grafit
2.6.2. Gelas dan Kuarsa
Gelas termasuk kelompok vitroida atau termogel, yang merupakan
senyawa kimia dengan susunan yang kompleks. Senyawa tersebut
diperoleh dengan membekukan lelehan yang lewat dingin. Gelas ialah
produk yang "amorf dan bening dengan kekerasan dan elastisitas yang
cukup, tetapi sangat rapuh.
Pembuatan: Gelas dibuat dari campuran pasir, soda, batu. kapur,
natrium sulfat, feldspar, senyawa boron dan aluminium serta bahan aditif
lain, tergantung pada jenisnya. Dalam oven, campuran dileburkan
misalnya pada temperatur I600oC. Leburan tersebut didinginkan sampai
Pembuatan gelas kira-kira 1100oC. Produk-produk jadi atau setengah jadi
(misalnya pelat, pipa, benda berongga, batang dan barang yang dipres)
dapat dibuat langsung dari leburan tersebut. Hal penting dalam
pembuatan bahan itu adalah pendinginan bertahap dan perlahan-lahan.
Mula-mula bahan didinginkan sampai temperatur transformasi
(perubahan dari plastis ke elastis). Setelah perubahan tersebut, bahan
didinginkan lagi hingga tuntas. Dengan cara demikian tidak akan terjadi
tegangan dalam bahan yang dapat mengakibatkan retak secara tiba-tiba
pada bahan ketika digunakan.
Sifat-sifat: Gelas merupakan bahan yang dapat ditembus oleh
cahaya tampak dan sinar infra merah, tetapi tidak oleh sinar ultraviolet.
107
Gelas yang mengandung Pb tidak dapat dilewati oleh sinar Rontgen.
Pemanasan akan menyebabkan pemuaian gelas yang besarnya sangat
berbeda satu sama lain (tergantung koefisien pemuaian). Bila pemanasan
atau pendinginan berlangsung terlalu cepat atau terkonsentrasi pada satu
titik, akan terjadi tegangan. Karena gelas bersifat rapuh, tegangan
tersebut dapat menimbulkan retakan. Bahan aditif khusus seperti boron
oksida dapat membuat gelas kimia lebih tahan terhadap bahan kimia dan
perubahan temperatur. Kuarsa memiliki sifat tennis yang lebih baik
karena koefisien pemuaiannya sangat kecil.
Gelas merupakan isolator listrik yang baik dan penghantar panas
yang buruk (terutama glass wool). Gelas kimia akan berubah sifatnya
setelah digunakan bertahun-tahun atau dalam waktu yang lebih singkat
lagi bila dipakai untuk temperatur yang lebih dari 150'C. Perubahan ini
dimulai dengan teradinya kristalisasi pada beberapa tempat dan akhimya
pada seluruh tempat. Dengan demikian, gelas menjadi lebih rapuh dan
tidak dapat digunakan.
Ketahanan kimia:
Gelas sangat mudah rusak oleh lelehan alkali, alkali karbonat, (pH
10), hidrogen, fluorida, dan agak mudah rusak oleh basa panas dengan
pH 7 – 10, serta larutan panas asam anorganik yang mengandung air,
misalnya HCl 30%.
Pengolahan dan penggunaan: Gelas dapat dibentuk dengan cara
memanaskannya lagi (peniupan kaca). Selain itu gelas dapat digerinda
dingin, dibor, dipotong, direkat, diperkuat (dengan plastik/serat gelas) dan
bisa diberi tegangan (kaca pengaman) dengan pengerjaan panas.
Penggunaan: Gelas digunakan sebagai bahan bila dibutuhkan
peralatan yang tembus pandang dan mempunyai ketahanan kimia yang
tinggi. Contohnya pipa, kaca pengintip, organ penyekat, bejana kecil
dalam operasi, botol keranjang, botol kecil, alat penukar panas, pompa,
siklon, filter sinter, dan alat laboratorium. Secara khusus, gelas dapat
digunakan sebagai kaca pengaman, bahan isolasi, kaca optik (misalnya
untuk filter), kaca jendela, dan cermin.
108
Keamanan: Botol biasa dan botol keranjang tidak holeh diberi
beban tekanan. Bila tidak ada petunjuk kerja intern maka petunjuk kerja
yang dikeluarkan oleh perusahaan pembuat gelas kimia harus
diberlukukan.
2.6.3. Email
Email adalah bahan ticlak tembus pandang yang dibakarkan
secara berlapis (3 - 6 lapis) pada bahan dasar. Email merupakan massa
yang mirip gelas dan dapat menempel dengan kuat. Email terbentuk
setelah campuran organik yang merigandung kuarsa dalam air dilapiskan
ke alas permukaan logam dengan cara pelelehan dan "sinter".
Sifat-sifat: Email mempunyai sifat mirip gelas. Karena koefisien
pemuaiannya lebih kecil dari pada baja, ada kemungkinan email bisa
retak pada saat pemanasan. Hal ini disebabkan baja memuai lebih
panjang. Demikian pula pada pendinginan yang cepat, email dapat
menjadi retak karena tegangan tarik. Adanya retak-retak menyebabkan
bahan proses dapat menerobos masuk, menyerang baja dan menyebar
dibawah lapisan email. Apabila pada proses ini terbentuk gas seperti H2,
gas tersebut dapat mengangkat lapisan email sehingga terkelupas. Untuk
memperkecil bahaya ini, pada pembuatan peralatan email, email diberi
tekanan-tegangan awal. Dengan demikian, penggunaan dengan
perbedaan temperatur yang lebih besar diperbolehkan, sehingga
peralatan dapat dipanaskan/didinginkan lebih cepat. Petunjuk dari
perusahaan pembuat harus diberlakukan bila tidak ada petunjuk intem.
Penggunaan: Peralatan email digunakan dalam produksi bila
produk yang diinginkan harus mempunyai kemurnian yang tinggi dan/atau
peralatan harus mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap asam.
109
Gambar 2.41. Pembuatan email
Gambar 2.42. Bahaya keretakan lapisan email karena Δt yang terlalu besar
Email Barang
Bahan baku : - dicampur
- digiling
Hembusan pasir
Pelelehan
Penuangan ke dalam air
Penggilingan dalam air
Pengujian
Penyemprotan, perendaman, penuangan
Pengeringan
Pembakaran
Pengujian
Beberapa kali
110
Petunjuk penggunaan:
􀀹 Pukulan atau benturan dengan benda keras harus dihindari.
Misalnya pembersihan lubang yang tersumbat harus
menggunakan kayu lunak. Bila bejana berlapis email akan
diinjak, orang yang menginjak harus mengenakan sepatu kain.
􀀹 Kristal yang keras tidak boleh diisikan ke dalam peralatan email,
karena akan terjadi erosi yang kuat.
􀀹 Perubahan temperatur tidak boleh terlalu tiba-tiba
􀀹 Kotak penyekat (stuffing box) dari email harus selalu diperiksa,
temperaturnya tidak boleh lebih dari 40'C di atas temperatur
reaksi.
􀀹 Bila peralatan sedang dalam keadaan kosong, email harus selalu
dikontrol secara visual, apakah ada retakan-retakan dan pori-pori.
􀀹 Pada tiap inspeksi harus diperiksa apakah email menghantarkan
listrik atau tidak. Pori-pori pada email dapat ditutup dengan
sekrup tantalum dengan penyekat dari teflon. Pada kerusakan
yang lebih besar digunakan pelat tantalum dengan teflon. Bila
kerusakan terialu besar, lapisan email harus diganti dengan yang,
baru.
2.6.4. Keramik
Benda keramik dibuat dari bahan dasar yang berasal dari
campuran berbentuk bubur yang mengandung aluminium silikat dan
bahan-bahan aditif. Setelah dibentuk dalam keadaan plastis, keramik
dikeringkan dalam udara dan dibakar satu atau beberapa kali.
Jenis-jenis keramik:
Bahan tanah (earthenware) (beling-beling berpori)
Tembikar (pottery): batu. merah, baiu bakar
Bahan batu (stoneware): pelat dinding, bejana
Tanah tahan api (fire clay): barang saniter yang tebal
Batu tahan api: chanaotte
Produk khusus:filter cartridge, batu filter
Burying sintering (beling-beling padat)
Perkakas batu: pipa, organ penyekat, pompa, filter hisap, pelat filter,
menara pencuci, benda pengisi, alat penukar panas, bejana, bejana
111
pencuci. Porselen, filter cartridge, periggiling bola, pompa pancar, benda
pengisolasi.
Sifat-sifat: Ditinjau dari segi korosi, benda keramik yang digunakan
dalam industri kimia memiliki sifat yang mirip dengan gelas. Tetapi sifatsifat
fisiknya tidak sebaik kaca, seperti kekuatan terhadap beban tekan
(cukup), terhadap beban tarik (kecil), kekerasan (kurang), dan ketahanan
terhadap perubahan temperatur (tidak baik).
Gambar 2.43. Bahan dasar organik : sifat-sifat utama
2.6.5. Karet
Getah pohon karet (lateks) mengandung polimer dari isoprena.
Polimer tersebut mempunyai ikatan ganda. Dengan cara menambahkan
belerang pada lateks dan memanaskannya, akan terbentuk suatujaringan
makromolekul. Proses ini disebut vulkanisasi. Bergantung pada
banyaknya belerang yang dicampurkan, karet yang terbentuk akan
bervariasi, dari karet yang elastis sampai karet yang keras.
Sifat-sifatnya akan lebih bervariasi lagi, bila ke dalam karet
mentah dicampurkan bahan-bahan lain seperti karbon hitam, oksida
seng, antioksidan, atau bahan pelunak.
112
Sifat-sifat karet yang divulkanisir. Di bawah temperatur 5xC, karet
menjadi rapuh. Di atas 145oC, karet menjadi lengket. Dalam pelarut
organik, karet mengembang atau melarut. Karet relatif tahan terhadap
garam, asam dan basa, tetapipeka terhadap oksidasi.
Penggunaan:
Sampai temperatur 90oC, karet elastis dapat digunakan dan dapat
diregang dengan baik. Karet elastis digunakan untuk penyambung
selang, lapisan pelindung luar pada bagian yang bergerak, penyekat,
atau paking.
Karet keras dapat digunakan sampai 100°C dan dalam keadaan dingin
peka terhadap benturan. Karet keras digunakan untuk selimut bejana
reaksi, tangki, alat sentrifugasi, pomva, dan pipa saluran.
Gambar 2.44. Karet keras pada baja
2.6.6. Kayu, Kertas, Karton
Kayu di samping mengandung selulosa sebagai bahan utama,
juga mengandung bahan organik lain seperti resin. Kayu yang dipotong
atau diperkecil ukurannya misalnya, dapat diberi bahan perekat dan
ditekan menjadi pelat-pelat bubur kayu. Dengan penghancuran kayu
secara kimia hingga menjadi serat-serat kayu yang kecil, akan diperoleh
selulosa murni yang merupakan bahan baku untuk pembuatan kertas dan
karton.
113
Penggunaan:
Kayu digunakan sebagai rak, lantai, filter pres, baban pembungkus. Kayu
tidak tahan terhadap baban proses yang mengoksidasi, pelarut organik,
dan air yang mendidih.
Kertas:
Digunakan sebagai kertas filter, pelat filter, kertas khromatografl, bahan
pembungkus. Kertas tidak tahan terhadap bahan proses yang
mengoksidasi.
Karton: digunakan untuk penyekat (karton yang lembab ditumpuk dan
ditekan), untuk bahan pembungkus.
Bulu atau serat dari biji pohon kapas panjangnya 2 - 5 cm dan 90%
berupa selulosa. Serat tersebut digunakan sebagai bahan baku kain.
Penggunaan: Kapas digunakan sebagai karung untuk alat sentrifugasi,
selubung ventilasi dan pakaian kerja. Kapas juga dapat dibuat menjadi
kain filter misalnya untuk filter pres, sentrifugasi, filter spiral dan alat
permisah debu.
2.6.7. Bahan Organik Sintetik
Bahan organik sintetik ialah senyawa kimia yang tersusun dari
rantai karbon, terdiri atas 1000 atom atau lebih pada tiap makromolekulnya.
Biasanya bahan sintetik terdiri atas campuran molekul
sejenis dengan ukuran yang berbeda. Sebagian molekul membentuk
ikatan silang (crosslinking) satu sama lain. Bahan sintetik dapat dibuat
melalui reaksi polimerisasi, poliadisi, atau polikondensasi. Dengan
kopolimerisasi (polimerisasi campur) dari bermacam-macam monomer,
bahan ini dapat dibuat menjadi bahan sintetik dengan sifat yang berbedabeda.
Produk-produk yang dihasilkan biasanya merupakan bahan baku
untuk pembuatan bahan dasar. Kebanyakan produk-produk tersebut
masih perlu ditambah dengan bahan aditif, seperti bahan pelunak,
stabilisator, pigmen, bahan pengisi dll.
114
Polimerisasi
Bahan sintetik yang sudah jadi dijual dalam bentuk granulat atau
serbuk. Bahan tersebut dapat dibuat dengan cara penggilingan, ekstrusi,
injek si, pengepresan, penarikan, peniupan, atau pemintalan dalam
keadaan cair (melt spinning) hingga didapat bahah setengah jadi atau
bahan jadi. Selain itu, bahan sintetik juga dapat diolah dalam bentuk
larutan, dispersi atau bahan pasta melalui cara injeksi, pemintalan,
penuangan, atau pencelupan. Beberapa jenis bahan sintetik juga dapat
115
dibuat dari monomer melalui misaInya polimerisasi atau poliadisi. Reaksi
tersebut dapat dilakukan langsung sehingga membentuk benda yang
diinginkan. Dari banyak jenis bahan sintetik yang ada, hanya beberapa
jenis yang cocok digunakan sebagai bagian alat dalam industri kimia.
Untuk tujuan ini, bahan sintetik tidak hanya harus tahan terhadap bahan
yang diproses, tetapi bentuknya juga harus tidak mudah berubah (karena
panas), tidak boleh menjadi tua, mengembang atau menjadi rapuh
(karena kehilangan bahan pelunak). Tergantung pada sifat bahan
pelunak yang dicampurkan ke dalamnya pada waktu pembuatan, bahan
sintetik dapat digolongkan menjadi termoplastik, duroplastik, dan
elastoplastik (elastomer).
Termoplastik menjadi lunak bila dipanaskan dan menjadi keras kembali
bila didinginkan.
Contoh: Polietilena, polipropilena, polivinil-khlorida, nilon, kaca akrilik
(plexiglass), teflon.
Duroplastik (plastik termoset) adalah plastik yang bila sudah mengeras
tidak dapat dilunakkan kembali, sehingga bentuknya tidak dapat diubah.
Comoh : Poliester, epoxid (araldit), phenoplastik.
Elastoplastik adalab plastik yang pada pemanasan menjadi lengket dan
dapat dibentuk. Comoh Huila S, viton.
Gambar 2.45. Model struktur Termoplastik, Daroplastik, Elastoplastik
116
Kebanyakan bahan sintetik hanya dapat digunakan hingga temperatur
60°C, beberapa jenis sampai temperatur 100°C dan hanya sedikit yang
taban sampai 250oC. Beberapa jenis bahan sintetik menjadi rapuh pada
temperatur di bawah 10°C.
Benda dari bahan sintetik dapat diolah dengan cara pemotongan (seperti
digergaji, dibubut) dan dapat juga disambung dengan cara
merekatkannya. Termoplastik dapat diolah dengan cara pemanasan dan
pengelasan. Metode pengerjaan bahan sintetik tergantung pada jenis
bahan tersebut.
Ketahanan terhadap bahan proses:
Bahan sintetik pada umumnya tahan terhadap asam anorganik
yang encer. Juga tahan terhadap asam organik dengan rantai pendek
larutan basa dan larutan garam. Hampir semua bahan sintetik tidak tahan
terhadap halogen, asam halogenida dan hidrokarbon yang mengandung
halogen. Banyak jenis bahan sintetik yang mengembang dalam alkohol,
keton, ester, eter, dan hidrokarbon. Kadang-kadang bahan sintetik
tersebut juga larut dalam pelarut di atas. Penggunaan benda dari bahan
sintetik harus memperhatikan temperatur, yaitu tidak boleh lebih tinggi
dari temperatur yang diizinkan. Asam nitrat, terutama yang berasap,
asam yang keras mengoksidasi, hidrogen peroksida dan ozon jangan
dikontakkan dengan bahan sintetik
1. Poli Etilena (PE), Poll Propilena (PP)
Tergantung pada cara pembuatan dan bahan aditif yang
dicampurkan, bahan sintetik dapat bersifat lunak sampai keras. Tanpa
pigmen, bahan ini berwarna putih susu. Poli efilena sering diberi
warna hitam dengan jelaga. Poli propilena sering berwarna abu-abu
mucla. Berat jenisnya sekitar 0,9 g/cmI. Poli etilena dapat tergores
oleh kuku, sedangkan poli propilena tidak.
Ketahanan terhadap temperatur:
Tahan sampai Dalam waktu singkat sampai
Poli etilena
Poli propilena
60°C
100°C
80°C
120°C
117
Gambar 2.46. Alat penyalur udara dari polipropilen
Setelah terkena api, kedua jenis bahan sintetik ini akan menyala
terus. Bahan sintetik ini tahan terhadap hidrogen fluorida encer, asam
khlorida, hidrogen bromida, asam sulfat, asam-asam lemah dan basa
anorganik yang encer. Bahan sintetik ini digunakan sebagai selang,
pipa, bejana kecil, penyekat, bagian-bagian dari pompa, lembaran
pembungkus, organ penyekat.
2. Poli Vinil Khlorida (PVC)
Poli vinil khlorida lebih keras dan lebih rapuh bila dibandingkan
dengan poli etilena. Ketahanan terhadap temperatur dan terhadap
hal-hal lainnya kira-kira sama dengan poll etilena (PE). Poll vinil
khlorida terbakar dalam api (melepaskan banyak gas HCI) dan padam
sendiri bila dibawa ke luar jangkauan api. Masa jemisnya kira-kira
1,4g/cml.
Ketahanan terhadap temperatur:
Tahan sampai Dalam waktu singkat sampai
senyawa
PVC keras
65°C
35°C
80°C
70°C
118
Gambar 2.47. Perlengkapan (fitting) din isolasi kabe1 dari PVC
3. Teflon (Poll Tetra Flour Etilen, PTFE)
Teflon adalah bahan sintetik yang sangat kuat, umumnya
berwama putih. Teflon tahan terhadap panas sampai kira-kira 250°C.
Di atas 250°C teflon mulai melunak, di dalam api akan meleleh dan
sulit menjadi arang. Berat jenisnya kira-kira 2,2 g/cmI. Teflon tidak
tahan terhadap larutan alkali hidroksida. Juga kurang tahan terhadap
hidrokarbon yang mengandung khlor. Teflon digunakan sebagai
bahan penyekat, misalnya untuk kotak penyekat (stuffing box), cincin
geser (sifat geseran dapat diperbaiki dengan Bagian-Bagian alat dari
teflon menambahkan graft ke dalamnya). Digunakan juga untuk cincin
0 atau 0-ring, untuk gasket konsentrik dengan diberi bahan lunak
(sebab teflon tidak begitu elastis), alat-alat yang kecil, pipa, slang
selubung pipa. Teflon dapat dipintal menjadi benang dan kemudian
ditemm. Temman dari teflon merupakan bahan untuk filter yang
sangat kuat.
119
Gambar 2.48. Bagian-bagian alat dari teflon
2.6.8. Semen
Semen adalah bahan-bahan yang memperlihatkan sifat-sifat
karakteristik mengenai pangiktan serta pengerasannya jika dicampur
dengan air, sehingga terbentuk pasta semen. Semen merupakan suatu
hasil industri yang dapat menjadi sangat kompleks dengan campuran
serta susunan yang berbeda-beda.
Semen dapat dibagi dalam dua kelas sebagai berikut;
- Semen hidrolik
- Semen non-hidrolik.
1. Semen Hidrolik
Semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk mengikat dan
mengeras didalam air, semen hidrolik antara lain meliputi, tetapi tidak
terbatas pada bahan-bahan sebagai berikut ;
- Kapur hidrolik
- Semen teras
- Semen terak
- Semen alam
- Semen portland
- Semen portland-teras
- Semen portland terak dapur-tinggi
120
- Semen alumina - Semen expansif
Dan jenis-jenis lain seperti ;
- Semen portland putih
- Semen berwarna
- Semen yang dipakai waktu pengeboran minyak
- Semen yang digunakan dengan pengaturan
- Semen kedap air
- Semen hydrophobik
- Semen anti-bakteri
- Semen Barium dan Stronsium
2. Semen non-hidrolik
Jenis-jenis semen ini tidak dapat mengikat serta mengeras
didalam air, akan tetapi perlu udara untuk dapat mengeras, contoh
utama dari jenis semen non-hidrolik adalah kapur.
 Tujuan dari penggunaan semen.
Tujuan dari penggunaan semen adalah mencampurkan butir-butir
batu sedemikian sehingga menjadi masa yang padat.
Penggunaannya aritara lain adalah untuk pembuatan beton,
adukan untuk tembok dan barang-barang lain.
 Bahan mentah serta pembuatan.
Batu kapur merupakan elemen utama untuk semua jenis semen.
Jenis-jenis semen dengan berbagai-bagai mutu diperoleh dengan
mengatur komposisi kapur atau dengan mengatur komposisi
kapur dengan komponen-komponen lain dari semen.
Dengan membakar bahan mentah yang bersangkutan, maka
bahan tersebut akan kehilangan air dan karbon dioxida, bahan
baru hasil pembakaran mempunyai kemampuan untuk menyerap
air lagi apabila digiling halus, sehingga setelah itu bila dicampur
dengan air bahan halus tersebut dapat membentuk dirinya
kembali menjadi bahan batu.
 Proses perawatan.
Waktu perawatan berlansung sejak air dibubuhkan pada semen
sampai pengikatan awal dari pasta semen, permulaan serta
lamanya proses perawatan bergantung pada jenis semen yang
digunakan dan cara pengerjaannya. Selama waktu perawatan
bahan yang bersangkutan tidak boleh dipengaruhi oleh getaran
121
mekanis, guncangan atau panas, sebab kekuatannya dapat
berkurang sehingga tidak sesuai lagi dengan persyaratan.
 Proses pengerasan.
Proses pengerasan berlansung sejak tercapainya pengikatan
awal. Lamanya proses pengerasan serta penambahan kekuatan
berlangsung untuk jangka waktu yang lama. Bahan yang
bersangkutan memerlukan perlakuan yang hati-hati dan tidak
boleh dipengaruhi oleh perlakuan-perlakuan kasar dari luar.
2.6.9. Kapur
Kapur telah digunakan berabad-abad lamanya sebagai bahan
adukan dan plesteran untuk bangunan yang diketemukan dalam
pyramida-pyramida di Mesir, yang dibangun lebih dari 4500 tahun yang
lalu. Kapur dipergunakan sebagai bahan pengikat selama jama Romawi
dan Yunani.
Orang-orang Romawi menggunakan beton untuk membangun
Colleseum dan Pantheon, dengan cara mencampurkan kapur dengan
abu gunung berapi yang didapat dekat Pozzuoli, Italia, yang mereka
namakan Pozzolan ( teras ).
Fundasi dari kebanyakan jalan-jalan orang Romawi merupakan
tanak dasar yang distabilisasi dengan kapur, termasuk jalan termasyhur
Via Appia.
Kini kapur dipergunakan didalam bidang ;
- Pertanian
- Industri karet
- Industri Kimia
- Industri kayu
- Industri Pharmasi
- Industrri gula
- Industri baja
- Industri semen
Kapur adalah batu endapan yang terbentuk melalui suatu proses
kimia dan mekanis dalam alam. Lihat juga dalam bahan kuliah geologi.
122
A. Kapur putih
􀂃 Kapur putih disebut juga kapur dengan kadar Kalsium tinggi, kapur
gemuk, kapur murni dan sebagainya.
􀂃 Kapur putih adalah kapur non-hidrolik dengan kadar Kalsiumoxida
yang tinggi jika berupa kapur tohor (belum berhubungan
dengan air) atau mengandung banyak Kalsium-hydroxida jika
telah disiram (direndam) dengan air.
􀂃 Jenis-jenis kapur tersebut biasanya merupakan kapur gemuk.
􀂃 Kapur dihasilkan dengan membakar batu kapur atau
􀂃 Kalsium-karbonat bersama dengan bahan-bahan kotorannya
seperti Magnesia, Silika, Besi, Alkali, Alumina dan Belerang.
􀂃 Proses pembakaran dilaksanakan dalam dapur (oven) vertikal
atau dapur berputar pada suhu 800° - 1200°C. Kalsium-karbonat
terurai menjadi Kalsiumoxida dan Karbondioxida dengan reaksi
kimia sebagai berikut ;
CaCO3  CaO + CO2

Kalsiumoxida yang terjadi disebut kapur tohor, dan jika berhubungan
dengan air berubah menjadi Kalsium hydroxida disertai kehilangan
panas, reaksi kimianya adalah ;
CaO + H2O  Ca (OH)2 + panas.
Proses ini disebut proses mematikan kapur (slaking) dan hasilnya
yaitu Kalsiumhydroxida disebut kapur mati.
Kecepatan berlangsungnya reaksi terutama bergantung pada
kemurnian kapur, makin tinggi kemurnian kapur yang bersangkutan
makin besar daya reaksinya terhadap air.
Kapur mati dapat diklasifikasikan kedalam tiga kelompok sebagai
berikut ;
 Dapat dimatikan dengan cepat
 Dapat dimatikan agak lambat
 Dapat dimatikan dengan lambat.
Bergantung pada jumlah air yang digunakan selama proses
mematikan kapur tohor, bisa diperoleh dempul kapur atau kapur mati.
Kapur mati didapat dengan menambahkan air secukupnya pada
kapur tohor, yaitu kira-kira 1/3 dari beratnya. Dempul kapur diperoleh
dengan menambahkan air yang berlebihan pada kapur tohor.
123
Ke-dua jenis kapur yaitu kapur tohor dan dempul kapur selalu
dicampur dengan pasir dengan perbandingan 1 bagian kapur dan 3
bagian pasir dengan ukuran volume, dengan cara demikian itu dapat
dicegah terjadinya terlalu banyak penyusutan. Pengikatan adukan
kapur adalah akibat kehilangan air dikarenakan penyerapan oleh bata
umpamanya atau akibat penguapan.
Proses pengerasan berlansung akibat reaksi Karbon - dioxida dari
udara dengan kapur mati sebagai berikut ;
Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O
Seperti ditunjukan oleh reaksi kimia diatas, maka terbentuk kembali
Kalsium-karbonat berupa kristalkristal, yang mengikat masa heterogin
itu menjadi suatu masa yang bergumpal.
Proses pengerasan berjalan lambat dan perkembangannya dapat
berlangsung bertahun-tahun sebelum mencapai kekuatannya yang
penuh.
Agar ini dapat tercapai, diperlukan aliran udara dengan bebas untuk
persediaan Karbondioxida yang cukup, yang dapat menembus bagian
terdalam dari adukan agar proses pengerasan dapat berlangsung
menyeluruh.
Penggunaan :
Kapur putih cocok untuk menjernihkan plesteran langit-langit untuk
mengapur kamar-kamar tidak penting, garasi, dibidang pertanian
digunakan un tuk membasmi kutu-kutu dalam kandang.
Kapur putih sebagai bahan tambahan pada adukan tembok
menambah kekenyalan serta memperbaiki sifat pengerjaannya.
Dengan dicampur dengan semen yaitu dengan perbandingan kapur
putih : semen = 1 : 3 kapur putih dapat dituangkan untuk memperbaiki
permukaan beton yang tidak mengandung pori-pori.
124
Kapur putih merupakan komponen utama dari bata yang terbuat dari
pasir dan kapur.
Kekuatannya sebagai bahan pengikat adalah kecil dan hanya dapat
mencapai 1/3 dari kekuatan semen portland.
B. Kapur hidrolik
Bahan mentah ;
Bahan mentahnya adalah kira-kira 65 - 75 % terdiri dari batu
gamping yaitu kalsium karbonat dengan kotoran-kotoran berupa silika,
alumina, magnesia dan oxida besi.
Cara pembuatan ;
Kapur hidrolik dibuat dengan membakar batu kapur yang
mengandung silika dan lempung sampai menjadi klinker dan
mengandung cukup kapur dan silikat untuk menghasilkan kapur
hidrolik akan tetapi yang mengandung cukup kapur bebas sehingga
masa klinker itu dapat menghasilkan kapur tohor setelah berhubungan
dengan air.
Bilamana kadar alumina dan silika dalam batu kapur bertambah,
maka panas yang terjadi berkurang dan pada suatu saat reaksi antara
kapur dan air itu berhenti.
Pada suhu tinggi alumina dan silika berpadu dengan kalsiumoxida,
kalsium-silikat, dan aluminat yang tidak mudah bergabung
dengan air bila berada dalam bentuk gumpalan-gumpalan.
Oleh karena itu dalam proses pemberian air dibubuh kan kapur tohor
sehingga gumpalan-gumpalan yang besar terpecah-pecah menjadi
serbuk halus akibat pengembangan kapur tohor.
Produksi kapur di Indonesia
Bahan mentah yang biasa dipakai sebagai pozzolan yang
terdapat di Indonesia adalah teras bahan seperti batu apung yang
disemburkan oleh gunung berapi. Disamping teras batu apung
125
memperlihatkan juga sifat-sifat seperti pozzolan dan dapat
dipergunakan sebagai kapur teras (pozzolime).
Hasil akhir adalah campuran dari pozzolan dan kapur tohor.
Perbandingannya berkisar antara 1 : 2 dan I : 3 de ngan kapur
selalu situ bagian dan pozzolan dua atau tiga bagian. Dapur
pembakaran kapur di Indonesia berkisar antara yang paling
sederhana sampai yang cukup modern dengan cerobong vertikal.
Dapur ini biasanya diisi dengan batu kapur yang ukurannya terlampau
besar, dengan akibat bahwa sebagian terbakar berlebihan, cukup
terbakar, kurang terbakar, atau tidak terbakar sehingga hasilnya
kurang memuaskan.
Disamping itu dalam mematikan kapur tohor yang dihasilkan
itu, seringkali dipergunakan terlalu banyak air, sehingga kapur mati
yang diperoleh kadar airnya terlalu tinggi yang menyebabkannya
segera menyerap karbondioksida dari udara dan membentuk kembali
kalsium karbonat. Di Padalarang batu kapur yang dibakar itu berukuran
jauh lebih kecil dari pada yang telah disebut diatas. Sebagai bahan
pembakaran dipakai kayu dan serbuk arang batu yang dicampurkan
dalam jumlah-jumlah tertentu diantara batu kapur. Selanjutnya
pembakaran dilakukan dengan menggunakan kayu melalui dua buah
lubang pembakaran dibawah. Kapur tohor yang dihasilkan adalah
ringan, suatu bukti bahwa pembakaran telah dilaksanakan dengan
baik dan kapur mati yang diperoleh adalah kering serta halus tanpa
gumpalan-gumpalan.
126
Pemecah batu
Apabila hanya beberapa ratus kilogram kapur tohor akan
dimatikan, maka dengan menghamparkan kapur tohor itu dan
kemudian memercikannya dengan air akan didapat kapur mati yang
kering serta cukup baik jika dilaksanakan dengan seksama. Namun
demikian dengan membasahi kapur tohor tersebut dengan cukup air
akan diperoleh hasil yang lebih memuaskan. Bilamana 10 atau 50 ton
kapur tohor akan dimatikan perlu tersedia suatu peralatan industri
khusus guna keperluan tersebut.
Sifat-sifat
Hasil akhir adalah batu kapur silikat dan kira-kira 1/4 nya adalah kapur
tohor. Bahan berbentuk halus tersebut dapat segera bergabung
dengan air.
127
Kapur hidrolik memperl.ihatkan sifat-sifat hidroliknya, namun tidak
cocok untuk bangunan-bangunan didalam air oleh karena untuk
mencapai kekerasannya kapur hidrolik membutuhkan udara segar.
Udara diperlukan agar proses karbonisasi antara kalsium hydroxida
dan karbondioksida dari udara berlangsung dengan baik.
Proses ini menghasilkan kalsium karbonat yang akan mengeras,
sehingga kapur mencapai kekuatannya yang penuh.
Sifat-sifat umum dari kapur adalah sebagai berikut ;
 Kekuatan kecil (rendah)
 Berat jenis rata-rata 1 kg/dm3.
 Bersifat hidrolik
 Tidak menunjukan pelapukan
 Dapat terbawa arus.
Waktu perawatan adalah sebagai berikut ;
 Perawatan dimulai setelah 1 jam
 Perawatan diakhiri setelah 15 jam
Penggunaannya meliputi antara lain ;
 Adukan untuk tembok.
 Untuk lapisan bawah plesteran
 Untuk plesteran akhir.
 Sebagai adukan jika dicampur dengan semen.
 Sebagai bahan pembantu untuk beton indah (expose-concrete).
C. Semen Teras
Teras adalah suatu bahan yang mengandung Silisium atau
Aluminium yang tidak mempunyai sifat penyemenan, namun dalam
bentuk serbuk halus dan jika dibubuhi air dapat bereaksi dengan
kalsiumhydroxida pada suhu ruangan dan membentuk senyawasenyawa
yang mempunyai sifat-sifat semen.
Teras alam selanjutnya dapat dibagi dalam ;
1. Batu apung, obsidian, scoria, tuf, santorin dan teras yang dihasilkan
dari batuan volkanik.
128
2. Teras yang mengandung silika halus amorph yang tersebar dalam
jumlah banyak dan dapat bereaksi dengan kapur jika dibubuhi air,
kemudian membentuk silikat yang mempunyai sifat-sifat hidrolik.
Teras buatan meliputi abu arang-batu, terak ketel uap dan hasill
tambahan dari pengolahan bijih bauxit.
Cara pembuatan teras buatan ;
Semen teras dibuat dengan menggiling langsung batuan volkanik atau
dengan membakar dan kemudian menggiling lempung, batu tulis dan
tanah diatomee. Semen teras meliputi semua bahan semen yang dibuat
dengan menggunakan teras dan kapur tohor yang tidak membutuhkan
pembakaran.
Penggunaan teras buatan ;
Semen teras jarang sekali digunakan dalam bidang konstruksi beton,
semen teras dapat dipakai jika perlu menggunakan banyak bahan semen
namun bangunan yang bersangkutan tidak perlu kuat.
Dalam jumlah terbatas semen teras dipergunakan pula untuk
pembetonan masal yang membutuhkan panas hydrasi rendah.
Semen merah
Semen merah dapat dibuat dengan membakar lempung atau batu tulis
dan kemudian menggilingnya, dapat juga dibuat dengan menggiling bata
merah atau terak dapur tinggi (untuk membuat baja).
D. Semen Terak
Semen terak adalah semen hidrolik yang sebagian besar terdiri
dari suatu campuran seragam serta kuat dari terak dapur tinggi dan
kapur tohor, 60 % dari berat semen terak terdiri dari terak dapur tinggi,
campuran itu biasanya tidak dibakar. Kita kenal dua jenis semen terak,
jenis pertama dapat dipergunakan dalam kombinasi dengan semen
portland untuk pembuatan beton dan dalam kombinasi dengan kapur
untuk pembuatan adukan tembok.
Jenis ke-dua adalah semen terak yang mengandung bahan
pembantu berupa udara, penggunaannya sama seperti jenis pertama
129
yaitu untuk keperluan umum. Terak dapur tinggi yang cocok untuk
dipergunakan dalam semen terak, adalah silikat kapur yang dapat dilebur
dan merupakan bahan tak-terpakai yang dihasilkan didalam dapur tinggi,
pada waktu mencairkan besi dari bijihnya.
Cara pembuatan semen terak
Semen terak dibuat melalui beberapa pengolahan tertentu seperti
penggilingan, yang menyebabkan terak itu bersifat hidrolik dan sekaligus
mengurangi jumlah sulfida. yang dapat merusak. Setelah itu terak harus
dikeringkan, selanjutnya harus dipersiapkan kapur tohor, menentukan
perbandingan bahan-bahan yang akan dicampurkan, mencampur bahanbahan
tersebut dan akhirnya menggiling bahan-bahan yang telah
tercampur itu.
Penggunaan semen terak.
Semen terak dalam beton struktural tidak menempati tempat penting,
akan tetapi dapat digunakan dengan cukup menguntungkan jika
dipergunakan dalam proyek-proyek yang membutuhkan adukan beton
dalam jumlah besar, namun tidak mementingkan kekuatannya.
Semen terak dapat pula digunakan sebagai adukan semen yang bersifat
khas, yaitu tidak memperlihatkan noda-noda oleh karena kadar alkalinya
adalah rendah.
E. Semen Alam
Semen alam adalah sebuah semen hidrolik yang dihasilkan
dengan pembakaran batu kapur yang mengandung lempung, terdapat
secara alamiah, pada suhu lebih rendah dari suhu pengerasan dan
kemudian menggilingnya menjadi serbuk halus.
Kadar silika, alumina dan oxida besi cukup untuk mend
gabungkan diri dengan kalsiumoxida sehingga terjadi senyawa-senyawa
kalsium silikat dan aluminat, yang dapat dianggap mempunyai sifat-sifat
hidrolik seperti semen alam. Kita kenal dua jenis semen alam, jenis
pertama pada umumnya dipergunakan dalam konstruksi beton bersamasama
dengan semen portland.
Jenis kedua adalah semen yang telah dibubuhi bahan pembantu yaitu
udara, jenis semen kedua ini fungsinya sama seperti yang telah
diutarakan diatas.
130
Cara pembuatannya
Semen alam dibuat dengan membakar lempung batu-kapu dengan kadar
lempung 13 % - 35 %, kadar silika 10 % 20 % dan perbandingan yang
sama antara alumina dan oxida-besi. Bahan lempung memberikan sifatsifat
hidrolik pada semen alam ini.
Setelah dibakar yang diikuti dengan mematikannya dengan air untuk
menghilangkan kapur bebas, maka klinker yang diperoleh digiling
menjadi serbuk halus. Semen alam yang dihasilkan ini mempunyai
komposisi sebagai berikut ;
- SiO2
22% - 29%
- CaO 31% - 57%
- MgO 1½% - 2,2%
- Fe2O3 1½% - 3,2%
- Al2O3 5,2% - 8,8%
Penggunaan semen alam
Semen alam tidak boleh digunakan di tempat-tempat yang tidak
terlindung terhadap pengaruh cuaca langsung, akan tetapi dapat
dipergunakan dalam adukan atau beton yang tidak pernah akan
mengalami tegangan tinggi, atau dalam keadaan yang membutuhkan banyak
bahan namun sama sekali tidak memperhitungkan kekuatan bahan
tersebut.
F. Semen Portland
Semen portland adalah suatu bahan konstruksi yang paling
banyak dipakai serta merupakan jenis semen hidrolik yang terpenting.
Penggunaannya antara lain meliputi beton, adukan, plesteran,
bahan penambal, adukan encer (grout) dan sebagainya.
Semen portland dipergunakan dalam semua jenis beton struktural
seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan sebagainya, yang
diperkuat dengan tulangan atau tanpa tulangan. Selanjutnya semen
portland itu digunakan dalam segala macam adukan seperti fundasi,
telapak, dam, tembok penahan, perkerasan jalan dan sebagainya.
Apabila semen portland dicampur dengan pasir atau kapur, dihasilkan
adukan yang dipakai untuk pasangan bata atau batu, atau sebagai
131
bahan plesteran untuk permukaan tembok sebelah luar maupun sebelah
dalam.
Bilamana semen portland dicampurkan dengan agregat kasar
(batu pecah atau kerikil). dan agregat halus (pasir) kemudian dibubuhi
air, maka terdapatlah beton. Semen portland didefinisikan sesuai dengan
ASTM C150, sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling
klinker yang terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang pada umumnya
mengandung satu atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan
tambahan yang digiling bersama dengan bahan utamanya.
Perbandingan-perbandingan bahan utama dari semen portland adalah
sebagai berikut ;
- Kapur (CaO) 60% – 65%
- Silika (SiO2) 20% – 25%
- Oxida besi dan alumina
Fe2O3 dan Al2O3 7% – 12%
Dengan mundurnya kerajaan Romawi, beton tidak dipakai lagi.
Langkah pertama terhadap perkenalan kembali adalah pada kira-kira
tahun 1790, pada waktu itu seorang Inggris bernama J. Smeaton
menemukan bahwa jika kapur yang mengandung lempung dibakar,
bahan itu akan mengeras didalam air. Semen ini menyerupai jenis
semen yang telah dibuat oleh bangsa Romawi. Penyelidikan lebih lanjut
oleh J. Parker dalam dasawarsa yang sama menjurus pada pembuatan
semen alam hidrolik secara komersial, yang secara luas digunakan pada
permultan abad ke-19 di Inggris dan kemudian di Perancis.
Jembatan pertama yang dibuat dengan beton tak bertulang
dilaksanakan di Souillac di Perancis pada tahun 1816. Pembuatan
semen hidrolik yang lebih maju, yang dapat lebih dipercaya, dilakukan
oleh Joseph Aspdin, seorang tukang batu dari Inggris pada tahun 1824.
Hasilnya disebut semen portland oleh karena rupanya sama seperti batu
bangunan yang ditemukan dipulau Portland, dekat pantai Dorset. Sampai
akhir abad ke 19 semen portland telah banyak di export ke lain-lain
negara di Dunia.
Pabrik semen portland yang dibuka pertama kali di luar Inggris,
adalah di Perancis dalam tahun 1855, dan di USA dalam tahun 1871. Di
Indonesia kita telah punya pabrik-pabrik semen - portland modern
132
dengan mutu internasional di tempat-tempat ;
1. SUMATERA, di Padang, yakni Pabrik Semen Indarung I, Indarung II,
Indarung III dan Pabrik Semen Baturaja.
2. JAWA, Pabrik Semen Gresik, Semen Cibinong, Indo Cement,
Pabrik Semen Nusantara.
3. SULAWESI, Pabrik Semen Tonasa.
Bahan mentah
Bahan semen portland dapat dibagi dalam tiga kelompok sebagai berikut
;
Daftar ; Bahan mentah semen portland
Mengandung kapur Mengandung kapur dan
lempung
Mengandung lempung
(CaCO3 > 75 %) (CaCO3 = 40% - 75%) (CaCO3 < 40%)
Batu kapur
Kapur
Kerang
Batu kapur kelempungan
Kapur kelempungan
Batu marl kelempungan
Batu tulis (slate)
Batu tulis (shale)
Lempung
Daftar diatas menunjukkan bahan-bahan yang dikandung oleh
tiap-tiap kelompok. Dengan memperhatikan daftar diatas dan
pengetahuan geologi, jelaslah bahwa semen portland itu terdiri terutama
dari kapur, silika dan alumina. Kapur tidak terdapat dalam alam akan
tetapi terdapat dalam bentuk yang cocok dalam kalsium karbonat. Silika
dan alumina terdapat dalam keadaan bebas dalam alam, dalam bentuk
lempung, batu tulis.
Batu kapur atau kalsiumkarbonat, mengandung kotoran kotoran
berupa magnesia, silika, alkali, besi dan belerang. Magnesia dalam
bentuk karbonat dari magnesia sering kali dijumpai dalam batu kapur,
dan apabila terdapat dalam jumlah 5% atau lebih, maka batu kapur demikian
itu tidak dapat dipakai. Silika tidak dapat bergabung dengan kapur
didalam oven, jadi sejumlah kecil silika bebas dalam batu kapur
menyebabkan batu kapur yang bersangkutan tidak dapat diterima.
Akan tetapi jika silika digabungkan dengan kapur dalam oven,
maka dalam hal ini kapur itu dapat diterima. Besi dalam batu kapur dapat
dijumpai dalam bentuk oxida yakni Fe2O3 atau dalam bentuk sulfida yaitu
133
FeS2.
Bilamana besi terdapat dalam bentuk oxida, besi itu berfungsi
sebagai aliran dalam penggabungan kapur dan silika didalam oven. Besi
sebagai sulfida menghasilkan suatu reaksi yang dapat merusak produksi
semen portland. Apabila dalam batu kapur kadar sulfida-besi melebihi
4%, maka batu kapur yang bersangkutan harus ditolak.
Alkali dalam batu kapur harus dijumpai dalam bentuk soda (natrium
karbonat) atau potas (kalium karbonat). Jenis-jenis alkali tersebut tidak
membahayakan dan tertingggal di dalam oven.
Alumina mempunyai peranan yang penting dalam batu kapur, salah
satu peranannya ialah dengan cara bergabung dengan silika sedemikian
sehingga batu kapur akan bergabung dengan kapur akan bergabung
dengan kapur didalam oven dan dengan demikian menjadikan batu
kapur suatu bahan yang dapat diterima.
Belerang, bahan kotoran akhir yang terdapat dalam batu kapur,
dijumpai dalam dua buah bentuk yaitu kalsiumsulfat dan pyrit besi.
Jikalau kadar (kandungan) kedua bahan tersebut mencapai 3% atau
lebih, maka batu kapur yang bersangkutan harus ditolak.
Kapur adalah berbagai macam batu kapur, terbentuk dari organismaorganisma
laut atau yang mengambang berbentuk butir-butir yang
sangat harus, tembus air dan dapat dihancurkan dengan remasan
tangan. Warnanya adalah putih atau sangat muda dan hampir
seluruhnya terdiri dari kalsit.
Batuan yang dijumpai terdiri dari kerang kalsit dan dari
mikroorganisma yang sebagian diikat menjadi satu oleh kalsit tanpa
bentuk. Marl adalah deposit kalsium karbonat yang belum mengeras dan
mengandung lempung, warnanya biasanya abu-abu atau abu-abu
kebiru-biruan, agak lunak sehingga dapat diremas-remas, menyerupai
kapur, biasa dijumpai bersama-sama dengan kapur ditempat-tempat
tertentu.
Marl terbentuk didalam danau-danau air tawar, sebagian akibat
tumbuh-tumbuhan air, kadar lempungnya berbeda-beda yaitu berkisar
antara yang mengandung sedikit saja lempung (batu kapur
kelempungan) sampai yang mengandung banyak lempung (lempung
yang mengandung marl).
Batu tulis jenis slate terdiri dari lempung yang telah mengeras dalam
bentuk berlapis-lapis yang dapat dibelah-belah menjadi lapisan tipis.
134
Batu tulis jenis ini tidak banyak digunakan dalam produksi semen
portland. Batu tulis jenis shale terdiri dari lempung yang telah mengeras
akibat mengalami tekanan, terbentuk da lam endapan-endapan dari
lempung.
Dalam pembuatan semen portland batu tulis jenis shale dianggap
lebih baik dari pada lempung lunak, oleh karena kemungkinan terjadinya
segregasi dari shale dan batu kapur adalah sangat kecil.
Lempung terbentuk dari keping-keping pelapukan batu karang.
Bergantung pada cara pengangkutannya, lem dapat dibagi dalam tiga
kelompok yaitu, residual, endapan dan glasial. Lempung yang terbentuk
akibat pelapukan batu karang disebut lempung residual. Lempung yang
terbentuk akibat gerakan arus disebut lempung endapan. Lempung
glasial terbentuk sebagai endapan akibat gerakan gletscher.
Kadar silika dalam setiap jenis lempung tidak boleh kurang dari
55% - 65%, dan jumlah gabungan dari alumina dan oxidabesi tidak boleh
kurang dari 1/3 - 1/2 jumlah silika. Pasir besi, sebagai bahan mentah
berupa oxidabesi, diambil 1% - 4% dari jumlah semen.
Pembuatan semen portland.
Pembuatan semen portland dilaksanakan melalui baberapa tahapan
sebagai berikut ;
1. Penambangan
2. Pemecahan.
3. Penggilingan
4. Pencampuran (penggabungan)
5. Pembakaran.
6. Penggilingan
7. Penambahan bahan penghambat ikatan
8. Pengepakan
Semen portland dipersiapkan dengan menggiling bahan mentahnya
kemudian mencampurkan bahan-bahan tersebut dalam perbandinganperbandingan
tertentu, selanjutnya membakar campuran itu pada suhu
tinggi sampai menjadi klinker dan menggiling klinker itu sampai menjadi
serbuk halus.
135
Klinker terbentuk dengan cara penebaran (pemencaran) antara butirbutir
yang telah dicampurkan, oleh karena itu cara pencampuran bahanbahan
baku yang diperlukan harus dilaksanakan dengan seksama agar
dihasilkan semen yang seragam.
Pencampuran dapat dilakukan dalam keadaan kering atau dalam
keadaan basah, bergantung pada kekerasan batu yang sedang diolah.
1. Proses basah
Proses basah pada umumnya dilaksanakan jika yang diolah itu
adalah bahan-bahan lunak seperti kapur dan lempung. Dalam hal ini
dibubuhkan air pada bahan-bahah yang telah dihancurkan dan
dicampurkan dalam perbandingan-perbandingan tertentu itu,
sehingga diperoleh semacam bubur dari bahan-bahan mentah
tersebut yang selanjutnya dimasukan kedalam sebuah oven
berbentuk silinder.
Oven terbuat dari baja dan dilapisi bahan yang sukar menjadi
cair, dipasang sedikit miring kebawah dan berputar secara kontinu
melalui porosnya. Pembakaran didalam oven biasanya dilaksanakan
dengan menggunakan serbuk arang batu, selain itu dapat digunakan
pula gas atau minyak. Oven silinder ini mempunyai diameter 3,50 m,
panjang 150 m dan kapasitas 700 ton semen setiap hari. Bubur yang
dihasilkan dimasukkan melalui bagian atas dan klinker yang
dihasilkan dikeluarkan melalui bagian bawah dari oven, tempat
pemasukan bahan bakar.
Dengan suhu yang sedikit demi sedikit dinaikkan, bubur
mengalami perubahan demi perubahan selama perjalanannya
didalam oven. Pada suhu 100°C air menguap, pada suhu kira-kira
850°C keluar karbondioxida dan pada suhu kira-kira 1400°C
berlangsung permulaan perpaduan didaerah pembakaran, dimana
terbentuk kalsium silikat dan kalsium aluminat dalam klinker yang
dihasilkan. Selanjutnya klinker didinginkan dan kemudian digiling
sambil dibubuhi 1% - 5% batu tahu (gips) sampai mencapai
kehalusan butiran yang disyaratkan. Berbagai jenis semen portland
dapat dibuat dengan cara merubah perbandingan-perbandingan
bahan-bahan bakunya, suhu pembakaran, serta kehalusan
penggilingan klinkernya.
136
Batu tahu dibubuhkan untuk mengontrol waktu pengikatan
semen, sebab jika tidak, semen akan terlalu cepat mengikat untuk
penggunaan biasa (umum). Untuk membuat semen khusus dapat
pula ditambahkan bahan pembantu utama, Kaisium chlorida dapat
ditambahkan untuk memperoleh semen yang cepat mengeras.
2. Proses Kering dan Semi-Kering.
Proses kering atau semi kering digunakan jika harus diolah
batuan yang keras atau lebih keras dari pada batuan yang diolah
pada proses basah. Dalam hal ini biasanya bahan mentahnya berupa
batu kapur dan batu tulis jenis shale.
Bahan-bahan mentah dihancurkan sampai menjadi serbuk dan
dengan campuran sedikit air dimasukan kedalam sebuah pan
(wadah) yang berbuncak (berbenggol-benggol), berputar dan
letaknya miring. Hasilnya berupa tepung kasar, dimasukkan kedalam
oven dan proses selanjutnya adalah sama dengan proses basah
yang telah diuraikan diatas. Namun dalam proses semi kering ini
digunakan oven silinder yang lebih pendek.
Dalam proses ini penggilingan klinker menghasilkan serbuk
semen portland yang masih panas dan dibiarkan dahulu menjadi
dingin sebelum meninggalkan pabrik semen.
Sifat-sifat dari Ikatan Utama semen Portland.
Apabila dilakukan analisa kimia terhadap suatu jenis semen portland,
maka akan diperoleh susunan senyawa-senyawa sebagai berikut ;
- Kalsiumoxida
- Silika
- Alumina
- Oxida besi
- Magnesiumoxida
- Sulfur-trioxida
- dan lain-lain.
Analisa kimia lebih lanjut menunjukkan bahwa oxida oxida tersebut
diatas dalam semen portland dijumpai dalam bentuk ikatan-ikatan
kalsium silikat dan aluminat sebagai berikut ;
137
- Trikalsium silikat (3CaO.SiO2) yang dipendekan menjadi C3S
- Dikalsium silikat (2CaO.SiO2) yang dipendekan menjadi C2S
- Trikalsiumaluminat (3CaO.Al2O3) yang dipendekan menjadi C3A
- Tetrakalsium aluminoferrit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) yang dipendekan
menjadi C4AF
Ikatan-ikatan tersebut dalam klinker didapat sebagai kristal-kristall yang
saling mengunci.
Karakteristik-karakteristik dari ikatan-ikatan utama dalam Semen
Portland.
Nilai
Trikalsium
Silikat
3CaO.SiO2
(C3S)
Dikalsium
Silikat
2CaO.SiO2
(C2S)
Trikalsium
Aluminat
3CaO.Al2O3
(C3A)
Totrakalsium
Aluminoferrit
4CaO.Al2O3.Fe2O3
(C4AF)
Nilai
Penyemenan
Baik Baik Buruk Buruk
Keeepatan
Reaksi
Sedang Lambat Cepat Lamban
Banyaknya
panas yang
dibebaskan
Sedang Sedikit Banyak Sedikit
Keterangan lebih lanjut tentang ikatan-ikatan utama dalam Semen
portland ;
1. Trikalsium silikat (C3S)
Ikatan yang paling dikehendaki dalam semen portland adalah
trikalsium silikat, oleh karena trikalsium silikat cepat mengeras dan
menjadi penyebab bagi semen portland untuk mencapai kekuatan
awal yang tinggi.
Apabila dibubuhkan air pada trikalsium silikat, maka terjadilah reaksi
yang cepat.
2. Dikalsium silikat (C2S)
Dikalsium silikat mengeras perlahan-lahan (lambat) akan tetapi
pengaruhnya terhadap penambahan kekuatan pada umur lebih dari
satu minggu besar.
138
Jika dikalsium silikat berhubungan dengan air, maka dikalsium silikat
mengikat air dengan lambat dan terbentuklah kalsium silikat hydrat.
3. Trikalsium aluminat (C3A)
Trikalsium aluminat membebaskan panas yang sangat banyak
selama hari-hari pertama dalam men capai pengerasan.
Trikalsium aluminat memegang peranan pula dalam perkembangan
kekuatan awal, meskipun tidak banyak.
Trikalsium aluminat mengikat air dan membentuk trikalsium aluminat
hydrat, bilamana dibubuhkan batu tahu (gips), maka terbentuklah
bahan penghambat, sehingga perkembangan panas berkurang dan
pengikatan berlansung lebih lambat.
Keadaan ini terjadi oleh karena apabila terdapat batu tahu
terbentuklah kalsium sulfoaluminat dan bukan trikalsium aluminat
hydrat.
4. Tetrakalsium Aluminoferrit (C4AF)
Dengan terbentuknya tetrakalsium aluminoferrit, maka suhu yang
menyebabkan terjadinya klinker menurun, sehingga dengan demikian
membantu dalam pembuatan semen portland.
Tetrakalsium aluminoferrit cepat mengikat air namun sedikit sekali
memberikan sumbangan pada perkembangan kekuatan.
Susunan ikatan untuk jenis-jenis semen portland yang biasa diproduksi.
Jenis-jenis ikatan Susunan ikatan dalam %
semen portland C3S C2S C3A C4AF
I. Biasa 50 24 11 8
II. Moderat 42 33 5 13
III. Kekuatan awal tinggi 60 13 9 8
IV. Panas hydrasi rendah 26 50 5 12
V. Tahan terhadap sulfat 40 40 4 9
Jenis (type) Semen Portland.
Sehubungan dengan susunan ikatan kimianya, sifat - sifat dan tujuan
penggunaannya, semen portland dibagi dalam beberapa jenis.
Standar Industri Indonesia SII 0013-1977 menetapkan lima jenis (type)
semen portland yaitu ;
139
Jenis (type) I ;
Jenis I adalah semen untuk pemakaian umum tanpa persyaratan khusus.
Jenis (type) II ;
Jenis II adalah semen yang mempunyai sifat ketahanan sedang terhadap
garam-garam sulfat didalam air. Untuk semen jenis ini disyaratkan kadar
C3A tidak lebih dari 8 %
Jenis (type) III ;
Jenis III adalah semen yang cepat mengeras atau se-men yang
mempunyai kekuatan tinggi pada umur muda. Kadar C3S dan C3A pada
jenis semen ini adalah tinggi, sedangkan butirannya halus (semen
digiling halus sekali).
Jenis (type) IV ;
Jenis IV adalah semen dengan panas hydrasi rendah. Semen jenis ini
pengerasan serta perkembangannya lambat.
Kadar C3S dibatasi sampai maximum 35 % dan kadar C3A maximum 5
%,
Semen jenis (type) I ripergunakan untuk pekerjaan bangunan dan beton
secara umum, yang untuk pemakaiannya atau lingkungannya tidak
diperlukan persyaratan khusus.
Semen jenis (type) II dipergunakan untuk konstruksi bangunan dan beton
yang berhubungan terus menerus dengan air kotor dan air tanah.
Umpamanya untuk pondasi bangunan yang tertanam di dalam tanah
yang mengandung air agresif yaitu air yang mengandung larutan garamgaram
sulfat, untuk pembuatan saluran air buangan dan untuk bangunan
yang berhubungan dengan air rawa.
Semen jenis (type) III dipergunakan untuk pekerja an beton didaerah
yang bersuhu rendah (mempunyai musim dingin), terutama didaerah
yang beriklim dingin. Ini disebabkan oleh karena semen akan lambat
mengeras bilamana suhu udara dingin, apalagi bila suhu turun sampai
dibawah titik beku air.
Semen jenis (type) IV digunakan untuk pembuatan beton atau bangunan
yang berukuran besar dengan tebal lebih dari 2,00 m, umpamanya untuk
pembuatan bendung (dam), pondasi jembatan yang besar atau landasan
mesin berukuran besar.
140
Semen jenis (type) V dipergunakan untuk bangunan yang berhubungan
dengan air laut, air buangan industri, untuk bangunan yang terkena
pengaruh gas atau uap kimia yang agresif serta untuk bangunan yang
selalu berhubungan dengan air tanah yang mengandung garam-garam
sulfat dalam prosentase yang tinggi.
Disamping jenis-jenis semen tersebut diatas terdapat pula jenis-jenis lain,
yang sifat maupun pens gunaannya berbeda-beda, jenis-jenis itu antara
lain ;
1. Semen putih.
Semen putih adalah semen portland yang kadar oxidabesinya rendah
ayitu kurang dari 0,5 %.
Pada waktu pembuatannya harus dicurahkan cukup perhatian
terhadap hal-hal berikut ;
Sebagai bahan bakar harus digunakan minyak bumi. Untuk
menggiling terak lapisan dalam mesin penggiling dan bola penggiling
tidak boleh terbuat dari baja.
Bahan baku yang dipakai harus kapur murni, lempung putih yang
tidak mengandung oxida besi dan pasir silika.
Mesin penggiling dan bahan baku harus bebas dari pengotoran oleh
besi, sehingga semen yang dihasilkan bebas pula dari pengotoran
tersebut.
Semen putih antara lain dipergunakan untuk pembuatan ubin, lantai
dan bagian-bagian lain dari bangunan yang harus memperlihatkan
permukaan indah atau dekoratif.
Semen putih harganya lebih mahal dari pada semen biasa, dI
Indonesia semen putih baru dibuat oleh pabrik semen PT. INDO
CEMENT di Citeureup-Bogor.
2. Semen portland teras (Pozzolan).
Semen portland teras adalah campuran dari semen port land dan
bahan-bahan yang bersifat seperti teras (pozzolan).
Teras ini dapat berupa teras alam (yang baik), terak dapur tinggi, abu
arang-batu (fly ash, abu terbang) dan hasil pembakaran lempung.
Pembuatan semen teras dilaksanakan dengan menggiling langsung
bahan-bahan untuk semen portland yang telah dibakar dengan teras
sambil dibubuhi batu-tahu, kadar teras yang digunakan berkisar
141
antara 10% - 30%.
Jenis semen ini antara lain dipergunakan untuk pembuatan semen
yang tahan terhadap serangan sulfat, jenis semen ini memperbaiki
ketahanan semen tehadap suhu tinggi, merendahkan panas hydrasi
serta memperlambat pengerasan semen.
Jenis semen ini dapat dipergunakan untuk pembuatan bangunan
yang berhubungan dengan air laut, untuk pembuatan bendungan dan
untuk pondasi yang berukuran besar.
3. Semen alumina
Semen alumina dibuat dari batu kapur dan bauxit yang satu demi
satu digiling sampai halus, dicampurkan menurut perbandinganperbandingan
tertentu kemudian dibakar dalam tungku sampai
mencapai suhu 1600°C dan terbentuk klinker.
Klinker digiling sampai halus, maka dihasilkanlah semen alumina
berwarna abu-abu.
Jenis semen ini tahan terhadap asam, tahan terhadap garam-garam
sulfat serta merupakan semen tahan api (suhu tinggi), akan tetapi
jika semen ini dipergunakan terus menerus pada suhu normal yang
lebih tinggi dari 29°C, kekuatan serta daya ikatnya berangsur-angsur
akan berkurang.
Oleh sebab itu jenis semen ini hanya dapat dipakai di negara yang
beriklim dingin. Semen alumina cepat emngeras dan dalam waktu 24
jam telah mencapai kekuatan yang penuh.
Seperti telah diutarakan tadi semen alumina dipergunakan bilamana
perlu dicapai kekuatan awal yang tinggi dan seterusnya
dipertahankan suhu yang rendah.
4. Semen portland dapur-tinggi.
Semen portland dapur-tinggi dibuat dengan cara menggiling klinker
dari bahan-bahan untuk semen portland bersama-sama dengan terak
yang dihasilkan oleh dapur tinggi sampai halus.
Jumlah terak dapur tinggi yang digiling tidak melebihi 65 % dari
seluruh jumlah campurannya. Sifat-sifat semen dapur tinggi
menyerupai sifat-sifat semen portland, perkembangan kekuatan serta
daya ikatnya lambat, namun semen ini tahan terhadap serangan
142
sulfat, sehingga dapat dipergunakan untuk pembuatan bangunan
dilaut.
Semen portland dapur tinggi belum dibuat di Indonesia. Disamping
itu dari terak dapur tinggi dapat di buat pula semen "Super-Sulfat"
yaitu semen yang dibuat dengan menggiling sampai halus terak
dapur tinggi 80 % - 85 % dan kalsium sulfat anhydrat (gips) yang
telah dibakar 10 % - 15 %.
Semen sulfat sangat tahan tehadap serangan garam sulfat dan asam
lemah.
5. Sifat-sifat semen portland.
Pada pragraf-pragraf terdahulu telah dibahas mengenai senyawasenyawa
atau oxida-oxida dan kemudian ikatan-ikatan dari senyawasenyawa
tersebut yang terdapat dalam semen portland. Sifat-sifat
semen portland sangat dipengaruhi oleh susunan ikatan dari oxidaoxida
serta dari bahan-bahan kotoran-kotoran lainnya.
Untuk menilai sifat-sifat dan mutu semen perlu dilakukan pengujian di
Laboratorium.
Pengujian dilaksanakan berdasarkan suatu standar yaitu standar
cara pengujian dan standar persyaratan mutu.
Standar yang paling umum dianut di Dunia ialah standar ASTM -
C150, Standar Inggris BS – 12, Standar Jerman DIN dan Standar
"Internasional Standar Organization" ISO .
Kini Indonesia telah memiliki Standar Industri Indonesia (SII-0013-77)
yang menganut standar ASTM. Dari semua standar yang terdapat di
Dunia hampir semuanya menguji mutu semen terhadap susunan
kimia dan sifat-sifat physiknya.
 Susunan Kimia.
Untuk mengetahui susunan kimia dari semen portland dilakukan
analisa kimia, dengan cara ini diperoleh persentase dari setiap
oxida dan kemudian dihitung susunan ikatannya.
Pada umumnya analisa kimia menunjukan persentase dari
senyawa-senyawa dan hal-hal berikut ;
Bagian yang tidak larut (dalam asam chlorida).
143
- Silisiumdioxida (SiO2)
- Aluminiumoxida (Al2O3)
- Kalsiumoxida (CaO)
- Ferioxida (Fe2O3)
- Magnesiumoxida (MgO)
- Sulfurtrioxoda (SO3)
- Alkali sebagai Natriumoxida (Na2O)
sebagai Kaliumoxida (K2O)
- Hilang pijar.
- Kalsiumoxida bebas (CaO-bebas)
Oxida-oxida lainnya seperti phosporoxida, Titan dan Mangan
tidak dianalisa, kecuali apabila secara khusus diperlukan.
 Sifat-sifat Fisik.
Kehalusan butir.
Kehalusan butiran semen mempengaruhi kecepatan hydrasi.
Makin halus butiran-butiran semen, makin cepat berjalannya
proses hydrasi dan makin cepat pula perkembangan kekuatan
selama 7 hari pertama.
Untuk mengukur kahalusan butiran semen digunakan
"Turbidimeter dari Wagner " atau " Air Permeability meter dari
Blaine ".
145
RANGKUMAN :
1. Bahan-bahan yang digunakan manusia mengikuti siklus bahan mulai
dari ekstraksi, pembuatan sampai pelapukan.
2. Suatu aspek yang sangat penting dalam konsep siklus bahan adalah
kaitan yang erat antara bahan, energi dan lingkungan.
3. Mengganti dan / atau mengurangi pemakaian bahan baku dan
penunjang yang bersifat berbahaya dan beracun (B3) terhadap
lingkungan dan manusia.
4. Membersihkan dan membuang dengan benar kemasan bekas, terutama
kemasan bahan berbahaya dan beracun sesuai dengan ketentuan yang
berlaku.
5. Tujuan penyimpanan bahan baku dan bahan penunjang yang tersisa
adalah :
 Memperoleh penghematan biaya
 Mengurangi bahaya
 Meningkatkan keselamatan
6. Sumber Logam (source of metal) adalah bijih-bijih logam yang diperoleh
dari penambangan biasanya masih bercampur dengan bahan-bahan
ikutan lainnya.
7. Ada dua macam besi kasar yang dihasilkan oleh dapur tinggi yaitu besi
kasar putih dan besi kasar kelabu.
8. Tembaga ini mempunyai sifat sifat yang sangat baik yakni; sebagai
penghantar listrik dan panas yang baik, mampu tempa, duktil dan mudah
dibentuk menjadi plat-plat atau kawat.
9. Logam aluminium mempunyai struktur kristal FCC. Logam ini tahan
terhadap korosi pada media yang berubah-ubah dan juga mempunyai
duktilitas yang tinggi.
10. Seng tergolong logam rapuh, tetapi pada temperatur 100°-150°C
mempunyai sifat-sifat mudah diroll dan ditarik menjadi kawat.
Logam ini mempunyai susunan kristal hcp.
11. Timbel berwarna abu-abu ke biru-biruan, logam ini sangat tunak/lembek
dan mampu tempa. Logam timbel mempunyai struktur kristal f c c , dan
mempunyai sifat konduksi panas/listrik yang baik , kekerasannya 1/10
logam tembaga.
146
12. Biji magnesium yang banyak kita kenal adalah Magnesit/ Magnesium
karbonat) MgCO3, Dolomite CaCO3, MgCO3, carolite MgCl2KCl6 H2O.
13. Proses pelapisan tembaga-nikel-khrom terhadap logam ferro atau
kuningan sebagai logam yang dilapis adalah satu cara untuk melindungi
logam terhadap serangan korosi dan untuk mendapatkan sifat dekoratif.
14. Semen terak adalah semen hidrolik yang sebagian besar terdiri dari
suatu campuran seragam serta kuat dari terak dapur tinggi dan kapur
tohor, 60 % dari berat semen terak terdiri dari terak dapur tinggi, campuran
itu biasanya tidak dibakar.
147
CONTOH SOAL :
1. Jelaskan prinsip dasar pelapisan logam secara listrik?
Jawab :
Prinsip dasar pelapisan logam secara listrik :
- Benda yang dilapisi diletakkan di Katoda
- Logam pelapis diletakkan di Anoda
- Larutan eletrolit sesuai dengan garam anoda
- Arus listrik yang digunakan arus listrik searah
2. Suatu benda yang terbuat dari besi akan dilapis dengan logam tembaga.
Waktu pelapisan 10 menit. Arus yang digunakan 2 A/dm2. Luasan benda
yang akan dilapis 2 dm2. Tentukan massa tembaga yang terlapis? MA =
63,5.
Jawab :
G =
96500
e I t
=
96500
63,5 / 2 . 2,2 . 10 60
= 0,79 gram
3. Jelaskan macam-macam metoda untuk pengendalian korosi?
Jawab :
1. Membuat logam tahan korosi
2. Membuat lingkungan menjadi tidak korosif
3. Membalikkan arah arus
4. Memisahkan logam dari lingkungan
148
LATIHAN SOAL :
1. Jelaskan yang disebut bahan baku dan bahan pembantu? Berikan
contohnya!
2. Suatu perkakas akan dilapis dengan logam khrom. MA Cr = 52. Waktu
pelapisan 15 menit dengan arus 25 A/dm2. Luasan yang dilapis 1,2 dm2.
Tentukan massa khrom yang terlapis pada permukaan logam besi?
3. Jelaskan karakteristik besi tuang, dan berikan contoh penggunaannya?
4. Jelaskan yang dimaksud dengan paduan logam? Berikan contohcontohnya!
5. Sebutkan sifat-sifat umum dari kapur dan semen?
149
BAB III
INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN
Setiap alat yang digunakan dan dioperasikan dalam sebuah
pabrik dilengkapi dengan instrumen untuk mengukur parameterparameter
tertentu sesuai kondisi operasi yang harus selalu dipantau
setiap saat. Instrumen yang dimaksud terdiri dari dua macam yaitu
instrumen lokal dan instrumen panel. Skala ukur yang terbaca dalam
instrumen lokal merupakan kontrol terhadap skala ukur instrumen
panel. Instrumentasi merupakan salah satu ilmu teknik yang makin
terasa keperluannya dalam kehidupan sehari-hari untuk mendapatkan
nilai pengukuran yang lebih akurat.
Untuk mendasari pengetahuan yang diperlukan dalam kegiatan
mengukur maka di bawah ini dibahas terlebih dahulu tentang satuan
dan standardnya serta konsep angka penting dan galat.
3.1. DEFINISI
Instrumentasi (Instrumentation)
a. Penggunaan piranti ukur (instrumen) untuk menentukan harga
besaran yang berubah-ubah, yang seringkali pula untuk keperluan
pengaturan besaran yang perlu berada di batas-batas harga
tertentu
b. Semua piranti (kimia, listrik, hidrolik, magnit, mekanik, optik,
pneumatik) yang digunakan untuk : menguji, mengamati,
mengukur, memantau; mengubah, membangkitkan, mencatat,
menera, memelihara, atau mengemudikan sifat-sifat badani (fisik)
gerakan atau karakteristik lain.
Instrumen (Instrument)
Instrumen atau piranti ukur merupakan piranti untuk mengukur
sesuatu besaran selama dipengamatan. Piranti itu dapat berupa
150
instrumen tuding (indicating instrument) dan dapat berupa instrumen
rekan (recording instrument)
Istilah "INSTRUMEN" digunakan dua maksud yaitu :
a. Instrumen murni yang terdiri dari mekanisme dan bagian-bagian
yang di bangun didalam wadah (rumah) atau piranti yang
berkaitan dengan itu
b. Instrumen murni berikut sembarang alat-alat imbuhan (auxliary)
seperti misalnya: tahanan kondensator atau transformator
instrumen.
Sebagai pengganti kata "Instrumen" (piranti) seringkali dipakai pula
kata "alat ukur" (meter). Kata piranti digunakan pula sebagai
pengindonesiaan "device".
3.2. STANDARD DAN SATUAN
Ketika kita mengukur suatu besaran, kita selalu
membandingkan-nya terhadap suatu standard. Jika kita mengatakan
panjang sebuah meja 1,5 meter, itu artinya panjang meja tersebut 1,5
kali panjang suatu batang meteran yang panjangnya didefinisikan
sebagai 1 meter. Standard seperti itu didefinisikan sebagai satuan
(unit) besaran. Meter adalah satuan jarak, sekon satuan waktu dan
sebagainya.
Untuk membuat pengukuran yang akurat, kita membutuhkan
satuan pengukuran yang tidak berubah dan dapat diduplikasi oleh
pengamat (pengukur) di berbagai tempat. Sistem satuan yang
digunakan oleh para ilmuwan dan insinyur di seluruh dunia disebut
“sistem metrik” yang sejak tahun 1960 disebut sebagai Sistem
Internasional (International System) atau SI (singkatan diambil dari
bahasa Perancis, Systeme International).
3.2.1. Waktu
Dari tahun 1889 sampai 1967, satuan waktu didefinisikan
sebagai satu fraksi tertentu dari rata-rata lamanya siang hari (yaitu
saat matahari bersinar), waktu rata-rata antara kedatangan berturut151
turut matahari pada titik tertingginya di langit. Standard yang sekarang
digunakan dibuat tahun 1967, jauh lebih teliti. Standard itu
berdasarkan pada jam atomik, yang menggunakan beda energi
antara dua tingkat energi terendah dari atom cesium. Ketika ditembaki
dengan gelombang mikro pada frekuensi yang tepat, atom cesium
mengalami transisi dari salah satu tingkat energi ke tingkat energi
satunya. Satu sekon didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan
untuk melakukan 9.192.631.770 siklus dari radiasi ini.
3.2.2. Panjang
Pada tahun 1960 standard atomik untuk meter juga ditetapkan
dengan menggunakan panjang gelombang cahaya jingga-merah yang
diemisikan oleh atom-atom kripton (86Kr) di dalam suatu tabung
lucutan cahaya. Pada November 1983 standard panjang berubah lagi
secara lebih radikal. Laju rambat cahaya dalam ruang hampa
didefinisikan dengan tepat sebagai 299.792.458 m/s. Meter
didefinisikan ulang agar konsisten dengan bilangan ini dan dengan
definisi sekon di atas. Maka, definisi baru meter adalah jarak yang
ditempuh oleh cahaya di ruang hampa dalam 1/299.792.458 sekon.
3.2.3. Massa
Standrad massa, kilogram, didefinisikan sebagai massa suatu
tabung yang terbuat dari paduan (alloy) platinum-iridium. Tabung
tersebut disimpan di International Bureau of Weights and Measures di
Sèvres, dekat Paris. Suatu standard atomik dari massa akan
membuatnya lebih mendasar lagi, namun sampai sekarang belum
dapat mengukur massa dalam skala atomik dengan akurasi seperti
dalam skala makroskopik.
3.2.4. Sistem British
Selain Sistem International yang diakui sebagai sistem satuan
juga ada sistem satuan lain yaitu Sistem British. Sistem ini hanya
digunakan di Amerika dan beberapa negara lainnya dan kebanyakan
152
satuannya mulai digantikan oleh satuan SI. Satuan British sekarang
secara legal didefinisikan dalam satuan SI, sebagai berikut:
Panjang : 1 inci = 2,54 cm (tepat)
Gaya : 1 pound (pound force) = 4,448221615260 newton (tepat)
Berbeda dengan Sistem International dimana gaya adalah
besaran turunan (satuan : kg m / s2), dalam sistem British gaya adalah
besaran pokok (satuan : pound force atau lbf). Konsekuensinya,
dalam sistem British ini kita menggunakan sebuah faktor konversi, gc,
sebuah konstanta yang mempunyai harga bukan satu, untuk
membuat satuan menjadi sesuai. Harga gc adalah 32,174
(ft)(lbm)/(lbf)(s2). Feet (ft) adalah satuan panjang, lbm adalah satuan
massa dan lbf adalah satuan gaya.
Sebagai contoh, sebuah benda dengan massa 1 lbm,
percepatan gravitasi (g) = 32, 174 ft/s2 maka berat (gaya) benda
tersebut:
  2 f
m f
2
m
c
1 lb
32,174 (lb )(ft)/(lb )(s )
32,174 (ft)(s )
1 lb
g
mg
F   


 

 
3.2.5. Konsistensi dan Konversi
Kita menggunakan persamaan untuk menyatakan hubungan
antara besaran-besaran yang direpresentasikan dengan simbolsimbol
aljabar. Setiap simbol aljabar selalu menyatakan sebuah
bilangan dan sebuah satuan. Sebagai contoh, d bisa menyatakan
suatu jarak sejauh 10 m, t suatu selang waktu sepanjang 5 s dan v
laju sebesar 2 m/s.
Suatu persamaan harus selalu konsisten dalam dimensi
(dimensionally consistent). Kita tidak dapat menambahkan 5 kg
dengan 10 meter; dua besaran bisa dijumlahkan atau disamakan
hanya jika besaran-besaran tersebut mempunyai satuan yang sama.
153
Satuan dikali dan dibagi sama seperti simbol-simbol aljabar
biasa. Hal ini akan memudahkan dalam mengkonversikan besaran
dari suatu satuan ke satuan lainnya. Kita dapat menyatakan besaran
yang sama dalam dua satuan yang berbeda dan membentuk suatu
kesamaan. Sebagai contoh, jika kita katakan bahwa 1 menit = 60
sekon, tidak berarti bahwa bilangan 1 sama dengan bilangan 60; yang
kita maksudkan adalah bahwa 1 menit merepresentasikan selang
waktu yang sama dengan 60 sekon. Dengan alasan yang sama,
perbandingan (1 menit) / (60 sekon) sama dengan 1, demikian juga
kebalikannya (60 sekon / 1 menit). Kita dapat mengalikan suatu
besaran dengan salah satu dari faktor ini tanpa mengubah arti
besaran tersebut. Contoh, untuk mendapatkan bilangan dengan
satuan sekon dari 5 menit, kita tuliskan:
300 s
1 menit
s 60 menit 5 menit 5  





3.3. ANGKA PENTING DAN GALAT
Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil
pengukuran, yang terdiri dari angka eksak dan satu angka terakhir
yang ditaksir (atau diragukan). Misalnya kita mengukur panjang suatu
benda dengan mistar berskala mm dan melaporkan hasilnya dalam 4
angka penting, didapat 114,5 mm. Jika panjang benda tersebut kita
ukur dengan jangka sorong maka hasilnya dilaporkan dalam 5 angka
penting, misalnya 114,40 mm, dan jika diukur dengan mikrometer
sekrup maka hasilnya dilaporkan dalam 6 angka penting, misalnya
113,390 mm. Ini menunjukkan bahwa banyak angka penting yang
dilaporkan sebagai hasil pengukuran mencerminkan ketelitian suatu
pengukuran. Makin banyak angka penting yang dapat dilaporkan,
makin teliti pengukuran tersebut. Tentu saja pengukuran panjang
dengan mikrometer sekrup lebih teliti dari jangka sorong dan mistar.
154
Pada hasil pengukuran mistar tadi dinyatakan dalam bilangan
penting yang mengandung 4 angka penting : 114,5 mm. Tiga angka
pertama, yaitu: 1, 1, dan 4 adalah angka eksak karena dapat dibaca
pada skala, sedang satu angka terakhir, yaitu 5 adalah angka taksiran
karena angka ini tidak bisa dibaca pada skala, tetapi hanya ditaksir.
Aturan-aturan angka penting:
1. Semua angka bukan nol adalah angka penting.
2. Angka nol yang terletak di antara dua angka bukan nol termasuk
angka penting.
3. Semua angka nol yang terletak pada deretan akhir dari angkaangka
yang ditulis di belakang koma desimal termasuk angka
penting.
4. Angka-angka nol yang digunakan hanya untuk tempat titik desimal
adalah bukan angka penting.
5. Bilangan-bilangan puluhan, ratusan, ribuan, dan seterusnya yang
memiliki angka-angka nol pada deretan akhir harus dituliskan
dalam notasi ilmiah agar jelas apakah angka-angka nol tersebut
adalah angka penting atau bukan
Bilangan penting diperoleh dari kegiatan mengukur, sedangkan
bilangan eksak diperoleh dari kegiatan membilang. Hasil perkalian
atau pembagian antara bilangan penting dengan bilangan eksak
hanya boleh memiliki angka penting sebanyak bilangan pentingnya.
Angka lebih kecil dari sama dengan 4 ditiadakan dalam pembulatan,
sehingga angka sebelumnya tidak berubah. Angka lebih besar sama
dengan 5 dibulatkan ke atas, sehingga angka sebelumnya bertambah
dengan satu.
Banyak angka penting dalam hasil perkalian atau pembagian
bilangan-bilangan penting sama dengan banyak angka penting dari
bilangan penting yang memiliki angka penting paling sedikit. Hasil
penjumlahan atau pengurangan bilangan-bilangan penting hanya
boleh mengandung satu angka taksiran. Hasil memangkatkan atau
155
menarik akar suatu bilangan penting hanya boleh memiliki angka
penting sebanyak angka penting dari bilangan penting yang
dipangkatkan atau ditarik akarnya.
Perbedaan hasil pengukuran panjang suatu benda dengan
mistar, jangka sorong dan mikrometer sekrup adalah pada
ketidakpastian (uncertainty) pengukuran tersebut. Pengukuran
dengan mikrometer sekrup memiliki ketidakpastian yang lebih kecil; ini
menghasilkan suatu pengukuran yang lebih akurat. Ketidakpastian
juga disebut galat (error), karena hal tersebut juga mengindikasikan
selisih maksimum yang mungkin terjadi antara nilai terukur dan nilai
sebenarnya. Ketidakpastian atau galat dari sebuah nilai terukur
bergantung pada teknik pengukuran yang dilakukan.
Dalam mengindikasikan akurasi nilai terukur yaitu, seberapa
dekat nilai terukur itu terhadap nilai sebenarnya dengan menuliskan
bilangan diikuti simbol ± dan bilangan kedua yang menyatakan
ketidakpastian pengukuran. Misalnya diameter sebuah silinder
dituliskan 54,56 ± 0,02 mm, ini berarti nilai sebenarnya tidak mungkin
kurang dari 54,54 mm atau lebih dari 54,58 mm.
Selain dengan cara di atas, akurasi juga dapat dinyatakan
dengan galat fraksional atau galat persen. Untuk diameter silinder
seperti contoh di atas fraksi kesalahannya adalah (0,02 mm) / (54,56
mm) atau sekitar 0,0004; persen kesalahannya sekitar 0,04%.
3.4. PEMBACAAN SKALA UKUR INSTRUMEN
Penunjuk atau pencatat adalah bagian dari alat ukur melalui
mana harga dari hasil suatu pengukuran ditunjukkan atau dicatat.
Hampir semua alat ukur, kecuali beberapa alat ukur standar dan alat
ukur batas, mempunyai bagian penunjuk yang dapat kita kategorikan
menjadi 2 macam, yaitu :
1. Penunjuk berskala, dan
2. Penunjuk berangka (digital)
156
3.4.1. Penunjuk Berskala
Skala adalah susunan garis yang beraturan dengan jarak
antara dua garis yang berdekatan dibuat tetap dan mempunyai arti
tertentu. Jarak antara dua garis dari skala alat ukur geometris dapat
berarti bagian dari meter atau bagian dari derajat. Secara visual
pembacaan dilakukan dengan pertolongan garis indeks atau jarum
penunjuk yang bergerak relatif terhadap skala. Posisi dari garis indeks
atau jarum penunjuk pada skala menyatakan suatu harga (hasil sudut
pengukuran), lihat Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Skala dengan garis indeks dan jarum penunjuk
3.4.2. Skala Nonius (Vernier Scale)
Tidak selalu garis indeks tepat segaris dengan garis skala,
akan tetapi sering garis indeks ini terletak di antara dua garis skala
sehingga timbul kesulitan di dalam menentukan harganya. Oleh
karena itu untuk menaikkan kecermatan pembacaan maka garis
indeks sering diganti dengan suatu susunan garis yang disebut
dengan skala nonius yang mana sesuai dengan cara pembuatannya
dikenal dua macam skala nonius, skala nonius satu dimensi dan skala
nonius dua dimensi.
Prinsip dari skala nonius satu dimensi mungkin dapat kita
jelaskan sebagaimana Gambar 3.1. Skala alat ukur dalam hal ini kita
sebut sebagai skala utama sedang skala yang terletak di bawahnya
disebut skala nonius. Misalkan jarak antara dua garis skala utama
adalah u.
157
Garis nol nonius segaris dengan garis A skala utama.
u = jarak satu bagian skala utama
n = jarak satu bagian skala nonius
k = u – n
Garis nol nonius tergeser sejauh k dari garis A; garis
pertama nonius segaris dengan salah satu garis skala
utama.
Garis nol nonius tergeser sejah 2 K dari garis A; garis
kedua nonius segaris dengan salah satu garis skala
utama.
Sedang n adalah jarak antara dua garis skala nonius, maka
setiap satu bagian skala utama akan lebih panjang sebesar k
dibandingkan dengan satu bagian skala nonius. Apabila posisi garis
nol nonius adalah tepat segaris dengan suatu garis skala utama
misalkan A, maka hasil pengukuran adalah tepat berharga A.
Selanjutnya apabila garis nol nonius tergeser ke kanan sebesar k
maka garis pertama nonius akan tepat segaris dengan salah satu
garis skala utama. Seandainya garis nol nonius lebih tergeser ke
kanan lagi sejauh 2 k dari posisi garis A maka garis kedua noniuslah
yang tepat segaris dengan salah satu garis skala utama. Proses
pergeseran ini dapat kita lakukan terus sampai akhirnya garis nol
nonius kembali menjadi segaris dengan garis skala utama (sesudah
A). Dengan demikian penentuan posisi garis nol nonius relatif
terhadap A adalah melihat garis nonius yang keberapa yang menjadi
segaris dengan salah satu garis skala utama.
Jarak k adalah menggambarkan kecermatan dari skala nonius,
semakin kecil k maka kecermatannya semakin tinggi, artinya posisi
garis nol nonius relatif terhadap suatu garis skala utama (sesudahnya)
menjadi semakin jelas. Akan tetapi semakin kecil k berarti skala
nonius memerlukan jumlah garis yang lebih banyak, karena jumlah
garis nonius (kecuali garis nol) atau jumlah bagian dari skala nonius
158
adalah sama dengan 1/k buah. Dengan demikian k tidak boleh terlalu
kecil, karena:
- Untuk mempermudah penentuan garis nonius yang menjadi
segaris dengan skala utama
- Untuk membatasi panjang keseluruhan skala nonius, (harus jauh
lebih pendek dari panjang keseluruhan skala utama).
Tabel 3.1 berikut adalah beberapa contoh kecermatan skala nonius
yang digunakan pada beberapa alat ukur, misalnya mistar ingsut dan
busur bilah.
159
Tabel 3.1. Skala nonius satu dimensi
Kecermatan Besar u Skala nonius
pada skala
utama
Besar n
pada skala
nonius
Jumlah
bagian
Panjang/besar
keseluruhan
10
1
(0,10) mm
1 mm 0,9 mm 10 9 mm
20
1
(0,05) mm
1 mm
2 mm
0,95 mm
1,95 mm
20
30
19 mm
39 mm
50
1
(0,02) mm
1 mm
1 mm
0,98 mm
0,98 mm
50
25
49 mm
24,5 mm
12
10
(5’) mm
10
20
12
110
12
230
12
12
110
230
60
10
(0,10) mm
10
60
590 30 29,5 0
Supaya skala nonius tidak begitu panjang (tidak memakan
tempat), kadang-kadang hanya setengah panjang keseluruhan skala
nonius saja yang dipakai dengan catatan bahwa setiap bagian dari
skala utama dalam hal ini harus dibagi menjadi dua sehingga
pembacaan dapat diulangi lagi mulai dari garis nol nonius sete
etengah bagian dari skala utama dilewati, lihat Gambar 3.2.
Garis nol nonius belum melewati setengah
bagian skala utama
Garis nol nonius telah melewati setengah bagian
dari skala utama, pembacaan diulang lagi mulai
dari garis nol nonius.
Gambar 3.2. Pembagian skala utama menjadi dua bagian, apabila skala nonius hanya
setengah panjang keseluruhannya
Beberapa contoh cara pembacaan dengan memakai skala
nonius ditunjukkan pada Gambar 3.3: Untuk garis nol nonius yang
160
tidak segaris dengan garis s ama maka penunjukan berharga sama
dengan harga dari skala utama sesudah garis nol nonius ditambah
dengan harga garis skala nonius adalah menyatakan sepersepuluh
harga skala utama. Angka pada skala nonius adalah menyatakan
sepersepuluh harga skala utama, atau dalam menit kalau skala utama
dalam derajat. Untuk skala nonius dengan setengah panjang
keseluruhannya, jika garis nol nonius telah melewati setengah bagian
skala utama, maka kita harus menambahkan angka lima pada setiap
angka dari skala nonius (atau menambah tiga puluh menit untuk skala
utama dalam derajat).
Gambar 3.3. Contoh pembacaan skala nonius
Skala satuan panjang, mm Contoh pembacaan
posisi nol :
161
3.4.3. Skala nonius dua dimensi
Suatu segi empat dengan satu diagonal di mana, sisi datar adalah u
dan sisi tegak dibagi dalam n bagian yang sama, dapat berfungsi sebagai
skala nonius dua dimensi. Untuk penunjukan tepat maka kedua sisi tegak
akan berimpit dengan garis skala utama (karena u dibuat a dengan jarak
satu bagian skala utama), lihat Gambar 3.4. Untuk skala nonius kanan,
apabila sisi tegak sebelah kanan tergeser ke sebelah kanan maka posisinya
relatif terhadap garis A dapat diketahui dengan melihat perpotongan antara
garis A dengan diagonal serta membaca angka pada garis nonius mendatar
yang tepat pada titik perpotongan tersebut. Demikian pula halnya dengan
skala nonius kiri di mana urutan pembacaan skala utama adalah mulai dari
kanan ke kiri (terbalik).
Gambar 3.4. Prinsip skala nonius dua dimensi
Kecermatan pembacaan adalah tergantung dari jumlah garis
mendatar nonius. Untuk n = 10 maka kecermatannya adalah (1/10) x u, jika
n = 100 maka kecermatannya adalah (1/100) x u. Beberapa alat ukur yang
peka diperlengkapi dengan pengubah optis yang berfungsi sebagai
pembesar bayangan dari skala utama. Melalui okuler kita dapat melihat
jarak antara dua garis skala utama menjadi lebih jauh terpisah, dengan
demikian beberapa skala nonius (biasanya 10 buah) dapat disusun
sekaligus untuk pembacaan jarak pada sepersepuluh bagian dari skala.
Gambar 3.4. adalah merupakan dua contoh pembacaan dengan skala
nonius dua dimensi dengan n sama dengan 10 dan 100.
Untuk n = 100 maka dibuat skala nonius yang melingkar dengan
maksud untuk memperjelas pembacaan serta tidak terlalu panjang ke
bawah. Skala nonius jenis ini dibuat dengan teknik fotografi pada keping
162
kaca yang tipis serta kecil yang kemudian dipasang tepat pada fokus dari
okuler.
Gambar 3.5. Skala nonius (kiri) dua dimensi
3.4.4. Skala Mikrometer
Skala pada semua jenis mikrometer dibuat pada kedua bagian dari
mikrometer, pertama pada silinder tetap (kita sebut skala tetap) dan kedua
pada silinder putar (kita namakan skala putar). Tepi dari silinder putar
berfungsi sebagai garis indeks untuk pembacaan skala tetap (pembacaan
kasar), sedang garis yang melintang sepanjang skala tetap berfungsi
sebagai garis indeks untuk pembacaan skala putar (pembacaan halus).
Biasanya untuk satu kali putaran, tepi dari silinder putar akan menggeser
(pembacaan halus). Biasanya untuk satu kali putaran, tepi dari silinder putar
akan menggeser sejauh setengah skala tetap (0,5 mm), oleh karena itu
angka pada skala putar bermula dan berakhir pada angka 0 yang juga
berarti angka 50 apabila pembagian skala putar adalah 50 buah. Dengan
demikian satu bagian dari skala putar adalah sesuai dengan jarak 0,01 mm.
Apabila tepi silinder putar telah melewati setengah bagian dari skala utama,
maka angka pada silinder putar harus diartikan sebagai kelebihannya angka
50. Gambar 3.6 adalah merupakan contoh pembacaan skala mikrometer
dengan kecermatan 0,01 mm.
Beberapa mikrometer mempunyai silinder putar dengan diameter
yang relatif besar, dengan demikian pembagian skala putar dapat
diperhalus. Kecermatan sampai 0,002 mm dapat dicapai dengan membuat
pembagian skala putar harus diartikan sebagai kelebihannya angka 50.
163
Gambar 3.6 adalah merupakan contoh pembacaan skala mikrometer
dengan kecermatan 0,01 mm.
Gambar 3.6. Pembacaan skala mikrometer dengan kecermatan 0,01 mm
Beberapa mikrometer mempunyai silinder putar dengan diameter
yang relatif besar, dengan demikian pembagian skala putar dapat
diperhalus. Kecermatan sampai 0.002 mm dapat dicapai dengan membuat
pembagian skala putar menjadi 250 buah. Untuk mikrometer dengan
diameter silinder putar yang agak kecil pun dapat dinaikkan kecermatan
pembacaannya, yaitu dengan cara membuat skala nonius (satu dimensi)
yang digunakan pada waktu membaca skala putar. Skala nonius ini dibuat
pada silinder tetap pada arah agak lurus skala tetap dengan garis
melintangnya skala tetap dianggap sebagai garis nol nonius. Kecermatan
pembacaan dalam hal ini tergantung dari cara pembuatan skala nonius (lihat
pada pembicaraan mengenai skala nonius satu dimensi, dalam hal ini skala
putar dianggap sebagai skala utama). Contoh pembacaan skala mikrometer
dengan skala nonius adalah seperti Gambar 3.7.
Garis indeks
pembacaan halus
Garis indeks
pembacaan kasar
6,48 mm 6,53 mm
Skala putar
Skala tetap
6,98 mm
164
Gambar 3.7. Pembacaan skala mikrometer dengan skala nonius
3.4.5. Skala dengan jarum penunjuk
Alat ukur pembanding (comparator) umumnya mempunyai jarum
penunjuk yang bergerak relatif terhadap skala yang diam, di mana gerakan
dari jarum penunjuk adalah berdasarkan prinsip mekanis ataupun prinsip
elektris. Prinsip mekanis dipakai pada alat ukur dengan pengubah mekanis,
sedang prinsip elektris digunakan pada alat ukur dengan pengubah elektris.
Penunjuk dari jenis elektris ini sesungguhnya merupakan suatu alat ukur
lain, yaitu dapat merupakan voltmeter (yang mengukur besarnya tegangan
listrik) atau berupa amperemeter (yang mengukur besarnya arus listrik) akan
tetapi skalanya telah disesuaikan (dikalibrasi) menjadi penunjukan satuan
panjang.
Suatu kesalahan pembacaan yang dikenal dengan nama paralaks
mungkin dapat terjadi pada waktu membaca posisi jarum penunjuk pada
skala, yaitu apabila mata kita tidak pada satu bidang yang melalui jarum
penunjuk dan tegak lurus bidang skala (bidang pembacaan), lihat Gambar
3.8. Paralaks ini dapat dicegah apabila mata kita (sebelah kanan atau
sebelah kiri) tepat pada bidang pembacaan. Beberapa alat ukur mempunyai
cermin pada bidang skalanya, dengan demikian apabila mata kita tepat
pada bidang pembacaan maka bayangan dari jarum penunjuk masih tetap
kelihatan, pembacaan boleh dilakukan setelah jarum penunjuk menutupi
bayangannya. Meskipun tidak memakai cermin, dengan membuat letak
jarum penunjuk sangat dekat dengan bidang skala maka akibat dari
paralaks dapat dikurangi.
165
Gambar 3.8. Paralaks cara menghindarinya
3.4.6. Penunjuk Berangka (Digital)
Pada alat ukur dengan penunjuk berangka kita dapat langsung
mengetahui hasil pengukuran melalui deretan angka yang ada padanya.
Penunjuk berangka ini dapat kita golongkan menjadi 2 macam, yaitu jenis
mekanis dan jenis elektronis.
Penunjuk digital mekanis terdiri dari susunan beberapa silinder
masing-masing diberi angka pada permukaannya mulai dari 0 sampai
dengan 9, lihat Gambar 3.9. Mulai dari yang paling kanan silinder-silinder
tersebut kita sebut sebagai silinder pertama, kedua dan seterusnya. Melalui
sistem roda gigi, pengubah mekanis secara kontinu memutar silinder
pertama. Untuk satu kali putaran, silinder pertama akan memutar silinder ke
dua sebanyak 1/10 putaran. Apabila silinder kedua ini telah genap berputar
satu kali maka silinder ketiga akan terputar sebanyak 1/10 putaran. Proses
pemutaran silinder dengan cara bertingkat ini dapat berlangsung terus
sampai silinder berakhir. Dengan demikian angka pada suatu silinder
menyatakan kelipatan 10 dari angka silinder disamping kanannya.
166
Penunjuk digital elektronis menggunakan komponen elektronis yang
disebut dengan LED (Light Emitting Diode). Suatu kode angka dapat dibuat
dari 7 buah LED yang disusun seperti angka 8, lihat Gambar 3.10. Apabila
pada suatu saai ke 7 buah LED ini menyala (biasanya dengan sinar merah)
maka kita melihat sebagai kode angka 8. Jika hanya beberapa LED yang
menyala pada tempat-tempat tertentu maka akan terlihat sebagai kode
angka lain. Suatu sirkuit elektronis memerintahkan LED ini untuk
menunjukkan suatu kode angka, demi dan pula halnya untuk kode angkaangka
yang lain yang disusun menjadi satu barisan angka.
Gambar 3.9. Penunjuk digital dengan sistem mekanis
Gambar 3.10. Penunjuk digital elektronis
Isyarat dari pengubah elektronis yang berupa pulsa dihitung secara
aljabar biner dengan menggunakan suatu sirkuit elektronis tertentu. Setelah
Silinder ke
167
diubah oleh pembuat kode decimal isyarat diteruskan ke bagian pengatur
penyalaan LED.
3.5. PENCATATAN SKALA UKUR
Untuk beberapa hal tertentu penunjukkan suatu harga pada suatu
saat dianggap tidak memberikan suatu informasi yang lengkap mengenai
proses pengukuran yang sedang dilakukan. Oleh karena itu diperlukan alat
pencatat yang dapat membuat suatu grafik pengukuran pada kertas
berskala. Beberapa proses pengukuran yang memerlukan alat pencatat
antara lain adalah pengukuran konfigurasi permukaan pengukuran
kebulatan. Pada saat ini alat pencatat yang berdasarkan prinsip kerja
elektris lebih banyak kita jumpai daripada alat pencatat dengan sistem
mekanis. Dua prinsip kerja yang umum digunakan oleh alat pencatat elektris
adalah prinsip galvanometer atau prinsip servo-motor.
Suatu kumparan, spoel, yang bebas berputar pada suatu medan
magnit tetap adalah merupakan komponen utama dari galvanometer (lihat
Gambar 3.11). Apabila ada arus listrik (berasal dari pengubah elektris) yang
melalui kumparan ini maka posisi dari kumparan akan terputar sampai suatu
kedudukan tertentu tergantung dari kuat lemahnya arus listrik. Akibatnya
pena pada ujung batang yang bersatu dengan kumparan akan
menggoreskan suatu garis pada kertas grafik (kertas berskala) yang secara
kontinu bergerak selama proses pengukuran berlangsung. Pegas spiral
yang terpasang pada kumparan berfungsi untuk menyetel/mengembalikan
ke posisi nol serta untuk menaikkan reaksi dari alat pencatat.
Gambar 3.11. Alat pencatat dengan prinsip galvanometer dan prinsip servo motor
168
3.6. KELAINAN SKALA UKUR
3.6.1. Ketelitian
Ketelitian juga dikenal sebagai reproduksibilitas. Ketelitian
pembacaan merupakan kecocokan antara pembacaan-pembacaan itu
sendiri. Jika nilai yang sama dari peubah yang terukur, diukur beberapa kali
dan memberikan hasil yang kurang-lebih sama, maka alat ukur tersebut
dikatakan mempunyai ketelitian atau reproduksibilitas tinggi, dan juga berarti
alat ukur tidak mempunyai penyimpangan. Penyimpangan nilai alat ukur
yang telah dikalibrasi disebabkan oleh berbagai faktor seperti, kontaminasi
logam pada termokopel. Hal ini terjadi secara berangsur-angsur dalam satu
periode waktu, dan nampaknya tidak diperhatikan. Penyimpangan ini hanya
dapat diketahui melalui pemeriksaan secara berkala kalibrasi alat ukur.
3.6.2. Ketepatan
Ketepatan didefinisikan sebagai tingkat perbedaan yang sekecilkecilnya
antara nilai pengamatan dengan nilai sebenarnya. Untuk
memperoleh ketepatan yang diharapkan kalibrasi alat ukur, perlu dilakukan
secara berkala dengan menggunakan standar konstan yang telah diketahui.
Meskipun semua pemakai alat ukur bertujuan agar selalu
memperoleh tingkat ketepatan setinggi mungkin, namun kesalahan relatif
tetap harus diingat. Ukuran relatif suatu kesalahan biasanya dinyatakan
dalam lingkup nilai sesungguhnya dari kuantitas yang diukur, sebagai
persentase. Sebagai contoh, bila termokopel digunakan untuk mengukur
suhu api, misalnya pada 1.000°C dengan ketepatan ± 5°C, maka persentase
kesalahannya adalah :
100 % 100 0,5%
1.000
5  x    
Namun bila kesalahan ± 5°C terjadi pada pengukuran suhu air mendidih
pada 100°C, maka persentase kesalahannya adalah :
100% 0,5%
1.000
 5 x  
169
Jauh lebih serius kesalahannya.
3.6.3. Kepekaan
Kepekaan alat ukur secara umum mengacu kepada dua hal. Pada
beberapa kasus kepekaan menyatakan perubahan terkecil nilai peubah
yang diukur di mana alat ukur memberikan tanggapan sementara aliran
pemikiran lain menganggap kepekaan aan sebagai ukuran perubahan yang
dihasilkan oleh alat ukur untuk suatu perubahan peubah yang diukur.
Daerah mati (dead zone) adalah rentang nilai terbesar dari peubah yang
diukur di mana alat ukur tidak memberikan tanggapan. Daerah mati
biasanya terjadi karena gesekan pada alat pencatat. Juga ditemukan jenis
mekanisme tertentu yang hanya dapat menunjukkan sedikit perubahan dan
perubahan diskrit dari nilai peubah yang diukur.
3.6.4. Jangkauan (Rangebility)
Jangkauan (rangeabilitas) dari instrumen biasanya diartikan
perbandingan pembacaan meter maksimum ke pembacaan meter minimum,
di mana kesalahan kurang dari harga yang dinyatakan. Dalam hal
pengukuran yang mempunyai jarum atau pena, ketidakmampuan pemakai
untuk menafsirkan
perpindahan kecil dari jarum atau pena secara tepat, membatasi
jangkauan.
3.6.5. Kalibrasi
Kalibrasi mengacu kepada satu keadaan di mana semua masukan
(yang dikehendaki, yang mengganggu, yang mengubah) kecuali satu
masukan dipertahankan pada nilai tetap. Masukan yang dipelajari tersebut
kemudian diubah-ubah sepanjang rentang nilai konstanta yang sama, yang
menyebabkan nilai keluaran berubah sepanjang rentang nilai konstanta
tertentu. Prosedur yang sama diulangi secara bervariasi sesuai dengan
setiap masukan yang diteliti berdasarkan minat, sehingga mengembangkan
satu kumpulan hubungan masukan-keluaran statis.
Tidak mungkin melakukan kalibrasi suatu alat ukur dengan ketepatan
lebih besar dari standar yang diikuti adalah suatu standar kalibrasi yang
paling sedikit mempunyai ketepatan 10 kali alat ukur yang dikalibrasi. Jadi
170
adalah amat penting bahwa orang yang melakukan kalibrasi alat ukur hams
yakin bahwa standar kalibrasi mempunyai ketepatan yang memadai sebagai
pembanding.
Pada penggunaan yang berkesinambungan, mungkin terjadi bahwa
setelah beberapa waktu alat ukur mengalami kesalahan penyetelan
menyebabkan kesalahan nilai nol. Jadi bagi semua jenis alat ukur kalibrasi
angka nol dan jangka waktunya perlu dilakukan. Penting pula bagi pemakai
untuk mengetahui bagaimana kalibrasi dilakukan.
3.6.6. Kesalahan Pengukuran
Dalam melakukan pengukuran fisik, tujuan utamanya adalah
memperoleh suatu nilai yang terdiri dari satuan yang dipilih dan besarannya,
yang akan menyatakan besar kuantitas fisik yang diukur. Sebagai contoh,
dalam pengukuran tekanan, satuan yang dipilih adalah bar dan besarnya
adalah 100. jadi, 100 bar. Tingkat kegagalan dalam menspesifikasi besaran
ini dilakukan secara pasti, dan ini berarti pula variasi kuantitas nilai yang
dinyatakan dari nilai sebenarnya, merupakan kesalahan pengukuran.
Kesalahan ini muncul dalam sistem pengukuran itu sendiri dan dari
standar yang digunakan untuk kalibrasi sistem tersebut. Sebagai tambahan
untuk kesalahan yang dihasilkan dari kalibrasi sistem pengukuran yang
salah, ada sejumlah sumber kesalahan yang perlu diperiksa. Sumber
kesalahan ini meliputi (1) kebisingan (noise), (2) waktu tanggap (response
time), (3) keterbatasan rancangan (design limitation), (4) pertambahan atau
kehilangan energi karena interaksi, (5) transmisi, (6) keausan atau
kerusakan sistem pengukuran, (7) pengaruh ruangan terhadap sistem, (8)
kesalahan penafsiran oleh pengamat. Untuk bahasan terinci mengenai
karakteristik ini pembaca disarankan untuk menyelusuri rujukan.
Dalam memperkirakan besar ketidakpastian atau kesalahan dalam
menetapkan nilai kuantitas sebagai hasil pengukuran, harus dibedakan
antara dua golongan kesalahan : sistematis dan acak. Kesalahan sistematis
adalah kesalahan yang secara konsisten terulang apabila dilakukan
pengulangan percobaan. Kesalahan kalibrasi sistem pengukuran atau suatu
perubahan dalam sistem yang menyebabkan penunjuk menyimpang secara
konsisten dari nilai kalibrasi merupakan kesalahan jenis ini.
171
3.7. KLASIFIKASI ALAT UKUR
Dalam fisika dan teknik, pengukuran adalah aktivitas
membandingkan kuantitas fisik dari objek dan kejadian dunia nyata.
Pengukuran dilakukan dengan alat ukur atau alat pengukur. Alat pengukur
adalah alat yang digunakan untuk mengukur benda atau kejadian tersebut.
Meskipun sudah dibuat seakurat mungkin, seluruh alat pengukur terkena
kesalahan atau error peralatan yang bervariasi. Ada banyak alat ukur yang
digunakan, namun yang banyak digunakan dalam industri dapat
diklasifikasikan:
a. Alat pengukur suhu
b. Alat pengukur tekanan
c. Alat pengukur aliran
d. Alat pengukur sifat kimiawi: pH atau keasaman, COD, BOD
3.7.1. Alat Pengukur Sifat Fisik
A. Alat Pengukur suhu (Termometer)
Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah
sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan
ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat
mengetahuinya dengan menggunakan termometer. Termometer
adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur),
ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa
Latin thermo yang berarti panas dan meter yang berarti untuk
mengukur (to measure). Termometer diklasifikasikan sebagai
termometer kontak dan termometer non kontak atau termometer
inframerah dan diterangkan dibawah ini.
1. Termometer bulb (air raksa atau alkohol) dengan ciri kasnya
sebagai berikut:
 Menggunakan gelembung besar (bulb) pada ujung bawah
tempat menampung cairan, dan tabung sempit (lubang
kapiler) untuk menekankan perubahan volume atau tempat
pemuaian cairan.
172
 Berdasar pada prinsip suatu cairan, volumenya berubah
sesuai temperatur. Cairan yang diisikan terkadang alkohol
yang berwarna tetapi juga bisa cairan metalik yang disebut
merkuri, keduanya memuai bila dipanaskan dan menyusut
bila didinginkan
 Ada nomor disepanjang tube gelas yang menjadi tanda
besaran temperatur
 Termometer bulb tidak memerlukan alat bantu, relatif
murah, tidak mudah terkontaminasi bahan kimia sehingga
cocok untuk laboratorium kimia, konduktivitas panas
rendah. Akan tetapi termometer bulb mudah pecah
 Dalam penggunaannya, bulb harus dilindungi terhadap
benturan dan menghindari pengukuran yang melebihi skala
termometer.
Sumber kesalahan termometer bulb:
 time constant effect, waktu yang diperlukan konduksi panas
dari luar ke tengah batang kapiler
 thermal capacity effect, apabila massa yang diukur relatif
kecil, akan banyak panas yang diserap oleh termometer
dan mengurangi suhu sebenarnya
 cairan (alkohol, merkuri) yang terputus
 kesalahan pembacaan
 kesalahan pencelupan
173
Gambar 3.12. Termometer Bulb
2. Termometer spring
Menggunakan sebuah coil (pelat pipih) yang terbuat dari
logam yang sensitif terhadap panas, pada ujung spring
terdapat pointer. Bila udara panas, coil (logam) mengembang
sehingga pointer bergerak naik, sedangkan bila udara dingin
logam mengkerut dan pointer bergerak turun. Secara umum
termometer ini paling rendah keakuratannya di banding
termometer bulb dan digital.
Penggunaan termometer spring harus selalu melindungi
pipa kapiler dan ujung sensor (probe) terhadap
benturan/gesekan. Selain itu, pemakaiannya tidak boleh
melebihi suhu skala dan harus diletakkan di tempat yang tidak
terpengaruh getaran.
3. Termometer elektronik
Ada dua jenis yang digunakan di industri, yakni
thermocouple dan resistance thermometer. Biasanya, industri
menggunakan nominal resistan 100 ohm pada 0 °C sehingga
disebut sebagai sensor Pt-100. Pt adalah simbol untuk
174
platinum, sensivitas standar sensor 100 ohm adalah nominal
0.385 ohm/°C, RTDs dengan sensivitas 0.375 dan 0.392
ohm/°C juga tersedia.
Gambar 3.13. Termometer Termokopel
4. Termometer Non-kontak atau termometer inframerah.
Termometer non-kontak atau termometer inframerah
dapat mengukur suhu tanpa kontak fisik antara termometer dan
obyek di mana suhu diukur. Termometer ditujukan pada
permukaan obyek dan secara langsung memberikan
pembacaan suhu. Alat ini sangat berguna untuk pengukuran di
tungku atau suhu permukaan dan lain sebagainya.
Termometer infra merah dapat digunakan untuk
mengukur suhu dimana sensor konvensional tidak dapat
175
digunakan atau tidak dapat menunjukkan pembacaan yang
akurat, seperti sebagai berikut:
- Bila dibutuhkan pengukuran pada respon yang cepat,
seperti pengukuran pada benda yang bergerak (contoh: rol,
mesin bergerak atau belt conveyor)
- Karena adanya bahan pencemaran atau kondisi berbahaya
(misalnya: tegangan tinggi)
- Jarak yang terlalu jauh atau tinggi
- Suhu yang terlalu tinggi untuk termokopel atau kontak
sensor lainnya
- Obyek dalam keadaan vakum atau pada kondisi atmosfir
terkontrol lainnya
- Obyek dikekelingi oleh medan listrik (seperti induksi panas)
Prinsip dasar termometer infra merah adalah bahwa
semua obyek memancarkan energi infra merah. Semakin
panas suatu benda, maka molekulnya semakin aktif dan
semakin banyak energi infra merah yang dipancarkan.
Termometer infra merah terdiri dari sebuah lensa yang focus
mengumpulkan energi infra merah dari obyek ke alat
pendeteks/detektor. Detektor akan mengkonversi energi
menjadi sebuah sinyal listrik, yang menguatkan dan
melemahkan dan ditampilkan dalam unit suhu setelah dikoreksi
terhadap variasi suhu ambien.
176
Gambar 3.14. Termometer Inframerah atau Non-kontak
5. Termometer Kontak atau Termokopel
Termokopel (termometer kontak) terdiri dari dua logam
yang tidak sama, digabung menjadi satu pada ujungnya. Bila
gabungan dua logam dipanaskan atau didinginkan, tegangan
akan dihasilkan yang dapat dikorelasikan kembali kepada
suhu. Probe dimasukkan kedalam aliran cairan atau gas untuk
mengukur suhunya, misalnya: gas buang, udara atau air
panas. Probe jenis daun digunakan untuk mengukur suhu
permukaan. Pada hampir semua kasus, termokopel secara
langsung memberikan pembacaan pada unit yang dihendaki
(derajat Celsius atau Fahrenheit pada panel digital)
Pada audit energi, suhu merupakan salah satu
parameter yang penting untuk diukur dalam rangka
menentukan kehilangan atau membuat keseimbangan energi
panas. Pengukuran suhu diambil pada audit unit pendingin
udara, boiler, tungku, sistim steam, pemanfaatan kembali
panas, penukar panas dan lain sebagainya.
177
Selama audit, suhu dapat diukur dari:
 Udara ambien
 Air pendingin/ chilled water di plant pendingin.
 Udara masuk kedalam unit handling udara pada plant
pendingin udara.
 Air pendingin masuk dan keluar pada menara
pendingin.
 Permukaan jalur pemipaan steam, boiler, kiln.
 Air masuk boiler.
 Gas buang.
 Kondensat yang kembali.
 Pemanasan awal pasokan udara untuk pembakaran.
 Suhu dari bahan bakar minyak.
Pencegahan dan keselamatan pengukuran berikut
diterapkan ketika menggunakan termometer :
 Probe harus dilumuri cairan dan pengukuran harus
diambil setelah satu-dua menit, yaitu setelah
pembacaan stabil.
 Sebelum menggunakan termokopel, jarak antara suhu
dimana termokopel didesain harus diperiksa.
 Probe dari termokopel jangan pernah menyentuh api
menyala.
 Sebelum menggunakan termometer non kontak,
pancaran harus diatur sesuai dengan suhu permukan
yang diukur.
 Periksa manual operasi dari instruksi peralatan
pemantauan lebih rinci untuk keselamatan dan
pencegahan sebelum menggunakan peralatan.
178
6. Uji Operasional
Semua alat pengukuran harus dikontrol pada saat
pertama beroperasi dan sesudah digunakan paling sedikit satu
kali pertahun dengan menggunakan termometer terkalibrasi.
Pengujian harus dilakukan paling sedikit dengan satu nilai pada
rentang temperatur dimana alat dioperasikan. Untuk
pengukuran pada temperatur kamar misal alat tersebut dicek
pada 15 – 25
0
C. Suhu yang ditunjukkan oleh masing-masing
termometer dicek oleh termometer terkalibrasi, dimana
termometer-termometer tersebut dimasukkan kedalam lemari
pendingin atau penangas air (water bath), sampai temperatur
yang ditunjukkan oleh masing-masing termometer stabil paling
sedikit dalam satu menit. Untuk pengukuran suhu udara
dengan menggunakan termometer, hal berikut dianjurkan untuk
memperlambat penunjukan suhu, tempelkan gabus atau
kapas/wool pada ujung termometer dan biarkan termometer
kira-kira 1 (satu) jam untuk mencapai temperatur diinginkan.
Contoh pengujian menggunakan pengukuran 2 (dua) nilai :
Catatan pada pengukuran alat (sebagai koreksi)
- 0,3 pada 22
0
C
- 0,2 pada 12
0
C
Pada tanyangan menunjukkan : 19,7
0
C
Temperatur yang sebenarnya adalah :
( tayangan + koreksi ) = ( 19,7 – 0,3 ) = 19,4
0
C
7. Rentang kerja yang diijinkan
Deviasi yang diijinkan pada termometer
minimum/maksimum dari termometer kalibrasi, tidak boleh
lebih dari 2,0
0
C, deviasi dari termometer biasa (normal) tidak
179
boleh lebih dari 1
0
C, jika tidak ada nilai-nilai lainnya yang
disimpan pada buku peralatan.
8. Pembersihan dan Perawatan
Sensor temperatur harus dibersihkan dengan solvent
(pelarut) dan dibersihkan dengan air bebas mineral / aquadest,
setelah digunakan.
9. Kelainan skala ukur atau pengukuran dalam kasus
penyimpangan (deviasi)
Dalam kasus terjadinya penyimpangan lebih tinggi atau lebih rendah
+/- 5
o
C, yang ditunjukkan oleh termometer pada alat, harus
ditentukan faktor koreksi (suhu yang diinginkan / suhu terukur) dan
dicantumkan secara jelas pada alat. Pada kasus lainnya dari deviasi
suhu yang dijinkan, harus didokumentasikan pada buku alat.
10. Laporan atau Dokumentasi
Test-test operational harus dicatat sebagai lampiran
dalam buku peralatan. Sebagai suatu alternatif, buku terpisah
dapat dipakai untuk mencatat atas semua peralatan pengukur
suhu yang terdapat di wilayah kerja tertentu. Dalam kasus ini,
peralatan yang dimaksud harus diberikan label yang jelas.
Selama test operational, peralatan kalibrasi dan suhu terukur
dan nilai aktualnya (jika ada deviasinya) harus
didokumentasikan berbarengan dengan tanggal dan tanda
tangan.
11. Pencegahan dan keselamatan pengukuran
Pencegahan dan keselamatan pengukuran berikut
diterapkan ketika menggunakan termometer:
 Probe harus dilumuri cairan dan pengukuran harus
diambil setelah satu – dua menit, yaitu setelah
pembacaan stabil.
180
 Sebelum menggunakan termokopel, jarak antara
suhu dimana termokopel didesain harus diperiksa.
 Probe dari termokopel jangan pernah menyentuh api
menyala.
 Sebelum menggunakan termometer non kontak,
pancaran harus diatur sesuai dengan suhu
permukaan yang diukur.
 Periksa manual operasi dari instruksi peralatan
pemantauan lebih rinci untuk keselamatan dan
pencegahan sebelum menggunakan peralatan.
B. Alat Pengukur Tekanan
1. Manometer
Manometer adalah alat ukur tekanan dan manometer
tertua adalah manometer kolom cairan. Alat ukur ini sangat
sederhana, pengamatan dapat dilakukan langsung dan cukup
teliti pada beberapa daerah pengukuran. Manometer kolom
cairan biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan yang
tidak terlalu tinggi (mendekati tekanan atmosfir)
a. Fungsi manometer
Manometer adalah alat yang digunakan secara luas
pada audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di
dua titik yang berlawanan. Jenis manometer tertua adalah
manometer kolom cairan. Versi manometer sederhana
kolom cairan adalah bentuk pipa U (lihat Gambar 4-4) yang
diisi cairan setengahnya (biasanya berisi minyak, air atau
air raksa) dimana pengukuran dilakukan pada satu sisi pipa,
sementara tekanan (yang mungkin terjadi karena atmosfir)
diterapkan pada tabung yang lainnya. Perbedaan
ketinggian cairan memperlihatkan tekanan yang diterapkan.
181
a b c
Gambar 3.15. Ilustrasi skema manometer kolom cairan
b. Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut:
Gambar a. Merupakan gambaran sederhana
manometer tabung U yang diisi cairan
setengahnya, dengan kedua ujung tabung
terbuka berisi cairan sama tinggi.
Gambar b. Bila tekanan positif diterapkan pada salah
satu sisi kaki tabung, cairan ditekan kebawah
pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi
tabung yang lainnya. Perbedaan pada
ketinggian, “h”, merupakan penjumlahan hasil
pembacaan diatas dan dibawah angka nol yang
menunjukkan adanya tekanan.
Gambar c. Bila keadaan vakum diterapkan pada satu
sisi kaki tabung, cairan akan meningkat pada
sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi
lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan
hasil penjumlahan pembacaan diatas dan
dibawah nol yang menunjukkan jumlah tekanan
vakum.
182
c. Tipe manometer
Terdapat tiga tipe utama manometer:
1) Manometer satu sisi kolom yang mempunyai tempat
cairan besar dari tabung U dan mempunyai skala di sisi
kolom sempit. Kolom ini dapat menjelaskan perpindahan
cairan lebih jelas. Kolom cairan manometer dapat
digunakan untuk mengukur perbedaan yang kecil
diantara tekanan tinggi.
2) Jenis membran fleksibel: jenis ini menggunakan defleksi
(tolakan) membran fleksibel yang menutup volum
dengan tekanan tertentu. Besarnya defleksi dari
membran sesuai dengan tekanan spesifik. Ada tabel
keterangan untuk menentukan tekanan perbedaan
defleksi.
3) Jenis Pipa koil: Sepertiga bagian dari manometer ini
menggunakan pipa koil yang akan mengembang
dengan kenaikan tekanan. Hal ini disebabkan
perputaran dari sisi lengan yang disambung ke pipa.
d. Dimana manometer digunakan
Selama pelaksanaan audit energi, manometer
digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan diantara
dua titik di saluran pembuangan gas atau udara. Perbedaan
tekanan kemudian digunakan untuk menghitung kecepatan
aliran di saluran dengan menggunakan persamaan
Bernoulli (Perbedaan tekanan = v2/2g). Rincian lebih lanjut
penggunaan manometer diberikan pada bagian tentang
bagaimana mengoperasikan manometer. Manometer harus
sesuai untuk aliran cairan.
Kecepatan aliran cairan diberikan oleh perbedaan
tekanan = f LV2/2gD dimana f adalah factor gesekan dari
bahan pipa, L adalah jarak antara dua titik berlawanan
183
dimana perbedaan tekanan diambil, D adalah diameter pipa
dan g adalah konstanta gravitasi.
e. Pengoperasian manometer
Tidak mudah untuk menjelaskan pengoperasian
manometer dengan satu cara, sebab terdapat banyak
macam manometer yang membutuhkan cara penanganan
yang berbeda. Tetapi, beberapa tahapan operasinya sama.
Selama audit energi, kecepatan aliran udara di saluran
dapat diukur dengan menggunakan tabung pitot dan aliran
dihitung dengan menggunakan manometer. Sebuah lubang
pengambil contoh dibuat di saluran (tabung pembawa gas
buang) dan tabung pitot dimasukkan kedalam saluran.
Kedua ujung tabung pitot terbuka disambungkan ke dua
manometer yang terbuka. Perbedaan tingkat pada
manometer menghasilkan total kecepatan tekanan. Sebagai
contoh, dalam kasus manometer digital pembacaan
ditampilkan dalam mm dari kolom air.
Gambar 3.16. Pengukuran Menggunakan Tabung Pitot dan Manometer
184
f. Pencegahan dan keselamatan pengukuran
1) Manometer tidak dapat digunakan pada tekanan yang
sangat tinggi. Pada kasus tekanan tinggi, digunakan
inclined tune manometer.
2) Periksa panduan manual operasi dari peralatan
pemantauan untuk instruksi yang lebih rinci untuk
keselamatan dan pencegahan sebelum menggunakan
peralatan.
g. Pengukur Tekanan Gauge
Pada alat ukur ini sebagai medium pengukur tekanan
tidak menggunakan zat cair. Bagian utama dari alat ini
adalah bahan elastis yang terbuat dari logam, plastik
maupun kulit yang tipis.
Tekanan akan mengakibatkan perubahan bentuk
elastis yang besarnya sebanding dengan tekanan yang
diukur. Karena perubahan bentuk elastis sangat kecil, maka
perlu diperbesar sehingga dapat dilihat dengan jelas pada
skala jarum.
2. Tabung Bourdon (Bourdon Tube)
Tabung Bourdon merupakan alat ukur yang banyak
digunakan karena mempunyai daerah pengukuran cukup besar
(0 sampai 700 atmosfir) dan harganya cukup murah.
Gambar 3.17. Tabung Bourdon
185
Tabung Bourdon terbuat dari paduan logam yang
dipasang melengkung membentuk huruf C. Tabung yang
berpenampang tipis tersebut oleh pengaruh tekanan akan
mengembang dan bergerak ke arah luar. Untuk tekanan
sampai 600 psi bahan tabung terbuat dari perunggu (bronze),
tekanan sampai dengan 10.000 psi terbuat dari paduan
berilyum-tembaga sedangkan untuk pengukuran tekanan
10.000 psi atau lebih digunakan baja tak berkarat (stainlesssteel)
maupun paduannya.
C. Pengukuran Aliran
1. Fungsi pengukur aliran
Pengukur aliran adalah alat yang digunakan untuk
mengukur linier, non linier, laju alir volum atau masa dari cairan
atau gas. Bagian ini secara spesifik menerangkan tentang
pengukur aliran air. Pemilihan metode atau jenis pengukur
aliran air tergantung pada kondisi tempat dan kebutuhan
pengukuran yang akurat. Sebagian dari pengukur aliran air,
ada beberapa metoda yang dapat mengukur aliran air selama
audit. Dua metoda umum untuk mendapatkan perkiraan akurat
yang beralasan dari aliran air adalah:
a. Metoda waktu pengisian: Air diisikan pada bejana atau
tangki dengan volum yang telah diketahui (m3). Waktu yang
dibutuhkan untuk mengisi volume sampai penuh dicatat
menggunakan stop watch (detik). Volum dibagi dengan
waktu menjadi aliran rata-rata dalam m3/detik.
b. Metoda melayang: Metoda ini umumnya digunakan untuk
mengukur aliran pada saluran terbuka. Jarak spesifik
(misalnya 25 meter atau 50 meter) ditandai pada saluran.
Bola pingpong diletakkan di air dan dicatat waktu yang
diperlukan untuk bola melayang menuju jarak yang diberi
186
tanda. Pembacaan diulang beberapa kali untuk
menghasilkan waktu yang akurat. Kecepatan air dihitung
oleh jarak yang ditempuh oleh bola dibagi rata-rata waktu
yang diperlukan. Tergantung kepada kondisi aliran dan
karakteristik tempat, perhitungan kecepatan lebih lanjut
dibagi dengan faktor 0,8 sampai dengan 0,9 untuk
menghasilkan kecepatan puncak pada saluran terbuka;
kecepatan di permukaan dikurangi karena adanya tenaga
pendorong angin dan lain lain.
2. Jenis-jenis Pengukuran Aliran
Beberapa jenis pengukur aliran yang paling umum adalah
sebagai berikut:
a. Rotameter atau pengukur aliran dengan variasi area
untuk gas dan cairan
Rotameter terdiri dari tabung runcing dan bagian alat yang
mengambang. Alat ini sangat luas digunakan pada area
yang bervariasi karena biayanya murah, sederhana,
perbedaan tekanan rendah, rentang pengukurannya lebar
dan hasil keluarannya linier.
187
Gambar 3.18. Rotameter (Omega Engineering Ltd)
b. Pengukur aliran variabel – pengukur aliran piston dan
spring untuk gas dan cairan
Jenis pengukur aliran piston menggunakan orifis
tabung yang dibentuk oleh piston dan sebuah kerucut
runcing. Piston ditempatkan dibagian dasar kerucut (tidak
pada posisi aliran) oleh kalibrasi spring. Skalanya
berdasarkan pada berat jenis 0,84 untuk pengukur minyak
dan 1,0 untuk pengukur air. Desainnya sederhana dan
mudah yang dapat dilengkapi alat untuk mentransmisikan
sinyal listrik yang membuatnya menjadi ekonomis untuk
rotameter untuk mengukur laju alir dan kontrol.
Gambar 3.19. Pengukur Aliran Spring dan Piston
188
c. Pengukur aliran ultrasonik (Non-Intrusif atau Doppler)
untuk cairan
Pengukur aliran ultrasonik Doppler biasanya
digunakan pada penggunaan cairan kotor seperti limbah
cair dan cairan kotor lainnya dan lumpur yang biasanya
menyebabkan kerusakan pada sensor konvensional.
Prinsip dasar operasi memakai pergantian frekuensi (Efek
Doppler) dari sinyal ultrasonik ketika direfleksikan oleh
partikel yang mengambang atau gelembung gas (tidak
sinambung) dalam pergerakan.
d. Pengukur aliran turbin
Pengukur aliran turbin merupakan pengukur yang
sangat teliti (0,5% pembacaan) dan dapat digunakan untuk
cairan bersih dan cairan kental hingga mencapai 100
centistokes. Sebuah pipa lurus berdiameter 10 diperlukan
pada saluran masuk. Keluaran yang paling umum adalah
frekuensi gelombang sinus atau gelombang kuadrat, namun
pengkondisi sinyal dapat disimpan di puncak meteran untuk
keluaran analog dan pengklasifikasian anti ledakan.
Meterannya terdiri dari sebuah rotor multi-bladed yang
dipasang pada sudut yang tepat terhadap aliran dan
tersuspensi dalam aliran fluida pada bearing yang berjalan
bebas.
Sensor roda pengayuh
Sensor roda pengayuh merupakan pengukur aliran
terkenal yang efektif biayanya untuk air atau fluida seperti
air. Beberapa alat ditawarkan dengan tambahan alat aliran
atau gaya sisipan. Meteran tersebut, seperti meteran turbin,
memerlukan pipa lurus dengan diameter minimum 10 pada
189
saluran masuk dan 5 pada saluran keluar. Bahan kimia
yang cocok harus diperiksa bila tidak menggunakan air.
Keluaran pulsa gelombangnya jenis gelombang sinus dan
gelombang kuadratnya namun pengirim transmiternya
tersedia untuk integral atau panel mounting. Rotor roda
pengayuh tegak lurus terhadap aliran dan hanya
berhubungan dengan penampang lintang aliran yang
terbatas.
Pengukur aliran jenis positive displacement
Meteran ini digunakan untuk pengukur air jika tidak
tersedia pipa lurus dan jika meteran turbin dan sensor
pengayuh roda akan mengakibatkan terlalu banyak
turbulensi. Pengukur aliran jenis positive displacement juga
digunakan untuk mengukur aliran cairan kental.
Vortex meters
Keuntungan utama vortex meters adalah
kepekaannya yang rendah terhadap berbagai kondisi
proses dan rendahya pemakaian relatif terhadap pengukur
orifis atau turbin. Juga, biaya awal dan perawatannya
rendah. Karena alasan tersebut, alat ini banyak digunakan.
e. Pengukur aliran magnetik untuk cairan konduktif
Pengukur aliran ini tersedia dalam satu jalur atau
dengan disisipkan. Pengukur aliran magnetik tidak
memerlukan bagian yang bergerak dan ideal untuk
pengukuran aliran air limbah atau cairan kotor yang
konduktif. Hasil pengukurannya dalam bentuk integral atau
analog, dapat digunakan untuk pemantauan jarak jauh atau
pencatatan data harian.
190
1) Dimana pengukur aliran air digunakan
Pada audit energi, pengukuran aliran air
merupakan hal yang penting. Umumnya pengukuran
dilakukan untuk menentukan jumlah aliran cairan/air
didalam sebuah pipa. Jika tidak terdapat alat pengukur
aliran yang terpasang di jalur pemipaan, maka aliran
dapat dihitung dengan menggunakan pengukur aliran
ultrasonik. Kasus khusus dimana pengukuran aliran air
sangat penting adalah pada penentuan efisiensi pompa,
efisiensi menara pendingin, chiller plant dan AC,
penukar panas, dan kodensor.
2) Bagaimana mengoperasikan pengukur aliran air
Terdapat banyak jenis pengukur aliran ultrasonik
yang tersedia di pasaran. Fungsi masing-masing model
berbeda satu dengan yang lainnya. Namun demikian
prinsip dasar seluruhnya adalah sama. Dua buah probes
/sensor pengukur aliran ultrasonik ditempatkan pada
permukaan pipa pada jarak yang terpisah sepanjang
garis lurus. Diameter pipa menentukan jarak antara
probes. Bila meterannya dinyalakan, alat ini akan
menghasilkan gelombang suara yang akan
ditransmisikan melalui salah satu probes/sensor dan
diterima oleh yang lainnya. Meteran ditera/dikalibrasi
untuk menampilkan kecepatan atau volum aliran cairan
dibagian dalam pipa, berdasarkan waktu yang
diperlukan oleh gelombang suara untuk menempuh
perjalanan dari satu sensor ke yang lainnya.
191
D. Pengujian Peralatan Volumetrik
1. Kebutuhan
Pada umumnya hanya beberapa peralatan volumetrik yang
digunakan, yang mempunyai ketegasan sudah disertifikasi atau yang
dilengkapi dengan jaminan spesifikasi dari pabrik (seperti BRAND
atau yang setingkat / sebanding). Deviasi hanya dijinkan jika
peralatan volumetrik yang tersedia dipasaran tidak disertifikasi/
dijamin. Hanya beberapa peralatan volumetrik yang dapat digunakan
dimana terbuat dari bahan yang tidak menyebabkan kontaminasi
pada sampel. Pada analisa zat organik, hanya peralatan volumetrik
yang terbuat dari bahan yang mempunyai ketahanan (resistan)
terhadap pelarut (solven), yang dapat digunakan.
2. Petunjuk Operasional
Setelah dicuci bersih dan dibilas dengan aquadest,
peralatan volumetrik dikeringkan tetapi jangan dikeringkan
pada temperatur diatas 100
o
C. pada umumnya peralatan
volumetrik tidak harus dikosongkan.
- Pipet Gondok (vol Pipette)
Hanya pipet gondok yang terbuat dari gelas dan telah
dikalibrasi (volumenya) yang digunakan sebelum
menggunakan pipet, kita harus yakin bahwa ujung pipet
tidak rusak/retak/patah. Untuk mengisi atau menarik cairan
kedalam pipet, gunakan alat bantu yaitu “pipette filler”
“jangan sekali-kali menghisap cairan kedalam pipet dengan
mulut, demi keamanan”. Pada saat cairan dikeluarkan, posisi
pipet harus berdiri tegak, untuk membiarkan cairan mengalir
bebas. Ada durasi (lamanya) untuk mengalirkan cairan
keluar pipet yang tercantum pada pipet, hal ini harus
dilakukan setelah cairan keluar dari pipet. Cairan yang
sangat kental jangan diukur dengan pipet. Pada kasus ini
volume harus ditentukan dengan ditimbang (gravimetri) dan
192
dihitung dengan menggunakan densitas cairan yang akan
diukur.
- Gelas Ukur
Gelas ukur dikalibrasi berdasarkan cairan yang diisikan kedalam
gelas ukur. Oleh karena itu gelas ukur cocok untuk pengukuran
secara kuantitatif, terutama gelas ukur dibawah 100 mL. Hanya
gelas ukur yang terbuat dari gelas yang digunakan didalam
laboratorium analisa organik. Pengukuran volume gelas ukur
dapat dilakukan dengan cara penimbangan dan dihitung dengan
menggunakan densitas cairan yang diisikan kedalamnya.
- Labu Ukur
Hanya labu ukur yang terbuat dari gelas atau plastik / PVC
yang mempunyai ketegasan sudah disertifikasi.
- Alat Pembagi (dispenser)
Dispenser digunakan apabila ada persetujuan dari kepala
fasilitas pengujian / kepala laboratorium dibawah
pengawasan yang ketat dari petunjuk operasional, bilamana
penambahan dibatasi/kuantitas yang tepat dari solvent.
Biasanya alat ini tidak digunakan untuk pengukuran
kuantitatif.
3. Uji Peralatan Volumetrik
- Jenis/tipe peralatan volumetrik yang akan diuji
Peralatan volumetrik yang digunakan untuk mengukur
volume yang tepat, tetapi tidak memiliki sertifikat
pengukuhan / penegasan atau spesifikasi yang dijinkan yang
disediakan oleh pabrik (seperti BRAND) atau yang
setingkat), harus diuji untuk penegasan.
- Frekuensi
Alat-alat tersebut diatas harus diuji untuk penegasan,
dilakukan oleh petugas laboratorium sebelum alat tersebut
digunakan untuk pertama kalinya.
- Cara Kerja
193
Dalam melakukan uji penegasan gunakan air bebas mineral
/ aquadest dengan temperatur 20 + 2
0
C , yang diisikan
kedalam alat yang akan diuji dan telah ditimbang sampai
volume sesuai dengan yang ditinjukkan atau mencapai
tanda “tentukan berat alat yang sudah terisi dengan neraca
analitik dan hitung berat air / aquadest yang diisikan cari
densitas air yang sesuai dengan temperatur ( 1 g/ml untuk
20
0
C). Cara kerja ini dapat dimodifikasi dengan
menggunakan pelarut organik, (seperti etanol, sikloheksan)
sebagai pengganti air / aquadest, untuk kalibrasi dengan
mempertimbangkan densitas masing-masing pelarut. Pada
setiap pengujian, lakukan minimum 5 kali pengujian secara
individu, untuk menentukan nilai rata-rata atau
penyimpangan baku (standard deviation).
3.7.2. Alat Pengukur Sifat Kimiawi
A. Pengukuran pH
Salah satu pengukuran yang sangat penting dalam
berbagai cairan proses (industri, farmasi, manufaktur, produksi
makanan dan sebagainya) adalah pH, yaitu pengukuran ion
hidrogen dalam suatu larutan. Larutan dengan harga pH rendah
dinamakan ”asam” sedangkan yang harga pH-nya tinggi
dinamakan ”basa”. Skala pH terentang dari 0 (asam kuat) sampai
14 (basa kuat) dengan 7 adalah harga tengah mewakili air murni
(netral)
194
Gambar 3.20. Skala pH
pH larutan dapat diukur dengan beberapa cara. Secara
kualitatif pH dapat diperkirakan dengan kertas Lakmus (Litmus)
atau suatu indikator (kertas indikator pH). Seraca kuantitatif
pengukuran pH dapat digunakan elektroda potensiometrik.
Elektroda ini memonitor perubahan voltase yang disebabkan oleh
perubahan aktifitas ion hidrogen (H+) dalam larutan. Elektroda
potensiometrik sederhana untuk tipe ini seperti gambar 4-10.
Gambar 3.21. Elektroda Potensiometrik
195
Gambar 3.22. Pengukuran pH dengan pH Meter
Elektroda pH yang paling modern terdiri dari kombinasi
tunggal elektroda referensi (reference electrode) dan elektroda
sensor (sensing electrode) yang lebih mudah dan lebih murah
daripada elektroda tepisah seperti gambar 4-10. Elektroda
kombinasi ini mempunyai fungsi yang sama dengan elektroda
pasangan.
B. Pengukuran BOD dan COD
BOD (Biochemical Oxygen Demand) atau KOB (kebutuhan
oksigen biokimiawi) adalah suatu pernyataan untuk menyatakan
jumlah oksigen yang diperlukan untuk degradasi biologis dari
senyawa organik dalam suatu sampel. Pengukuran BOD dengan
sendirinya digunakan sebagai dasar untuk mendeteksi
kemampuan senyawa organik dapat didegradasi (diurai) secara
biologis dalam air. Perbedaan antara BOD dan COD (Chemical
Oxygen Demand) adalah bahwa COD menunjukkan senyawa
organik yang tidak dapat didegradasi secara biologis.
Secara analitis BOD (biochemical oxygen demand)
adalah jumlah mg oksigen yang dibutuhkan untuk menguraikan zat
organik secara biokimiawi dalam 1 liter air selama pengeraman 5 x
24 jam pada suhu 20o C. Sedangkan COD (chemical oxygen
196
demand) atau KOK (kebutuhan oksigen kimiawi) adalah jumlah
(mg) oksigen yang dibutuhkan untuk mengoksidasikan zat organik
dalam 1 liter air dengan menggunakan oksidator kalium dikromat
selama 2 jam pada suhu 150 oC.
Pengukuran BOD dan COD merupakan pengukuran
yang penting untuk memantau kualitas buangan limbah cair
dari industri dan rumah tangga.
Gambar 3.23. Reaktor COD
3.8. KLASIFIKASI INSTRUMENTASI
Instrumentasi adalah alat-alat dan piranti (device) yang dipakai
untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih
besar dan lebih kompleks. Secara umum instrumentasi mempunyai 3
fungsi utama:
 sebagai alat pengukuran
 sebagai alat analisa
 sebagai alat kendali
Instrumentasi sebagai alat pengukuran meliputi instrumentasi survey/
statistik, instrumentasi pengukuran suhu dan lain-lain. Instrumentasi
sebagai alat analisa banyak dijumpai di bidang kimia dan kedokteran.
Sedangkan instrumentasi sebagai alat kendali banyak ditemukan
dalam bidang elektronika, industri dan pabrik-pabrik. Sistem
pengukuran, analisa dan kendali dalam instrumentasi ini bisa
dilakukan secara manual (hasilnya dibaca dan ditulis tangan), tetapi
197
bisa juga dilakukan secara otomatis dengan mengunakan komputer
(sirkuit elektronik). Untuk jenis yang kedua ini, instrumentasi tidak bisa
dipisahkan dengan bidang elektronika dan instrumentasi itu sendiri.
Instrumentasi sebagai alat pengukur sering kali merupakan
bagian awal dari bagian-bagian selanjutnya (bagian kendalinya), dan
bisa berupa pengukur dari semua jenis besaran fisis, kimia, mekanis,
maupun besaran listrik. Beberapa contoh di antaranya adalah
pengukur: massa, waktu, panjang, luas, sudut, suhu, kelembaban,
tekanan, aliran, pH (keasaman), level, radiasi, suara, cahaya,
kecepatan, torque, sifat listrik (arus listrik, tegangan listrik, tahanan
listrik), viskositas, densiti, dll.
3.9. ALAT KENDALI KETINGGIAN
Terdapat dua macam dasar dalam pengukuran tinggi
permukaan yaitu : pertama, pengukuran head. Dalam hal ini tinggi
permukaan dapat diketahui langsung. Kedua, pengukuran tekanan.
Melalui pengukuran tekanan, tinggi permukaan dapat ditentukan
dengan hubungan sebagai berikut:
SG
h p p
w 



Dimana:
h : tekanan
p : ?densiti cairan
p w : densiti air ( pada 60 oF)
SG : spesific gravity (berat jenis)
198
3.9.1. Pengukuran Langsung Tinggi Permukaan
A. Tabung Gelas
B.
Pengukuran tinggi permukaan yang sederhana dan secara
langsung ialah dengan gelas penduga yang berbentuk tabung
gelas. Cara ini sangat baik untuk pengukuran cairan jernih serta
tidak dipersyaratkan pengukuran dari jarak jauh.
Alat ini mempunyai batas ukur 1 meter dan kekurangannya
adalah jika gelas penduga pecah maka cairan akan tumpah. Untuk
mengatasi kekurangan tersebut kemudian digunakan konstruksi
ekstrom gauge.
C. Ekstrom Gauge
Pada tabung yang dihubungkan ke tangki, di dalamnya
berisi pelampung yang bersifat magnetik (dimagnetisasikan). Oleh
pengaruh permukaan cairan pelampung akan naik turun. Di bagian
luar terdapat tabung gelas yang berisi bola besi berongga yang
akan selalu menyesuaikan dengan kedudukan pelampung
magnetik. Jadi, seandainya tabung gelasnya pecah maka
cairannya tidak tumpah. Batas ukur alat ekstrom berkisar antara
0,3 m sampai 6,6, m. Kebaikan lainnya adalah tahan terhadap
tekanan tinggi (± 35 atm)
3.9.2. Pengukuran dengan Pelampung
Alat ini hanya digunakan untuk pengukuran pada tangki
terbuka. Selaiun konstruksinya sederhana juga harganya relatif
murah. Pelampung dibuat dari bola tembaga berlapis nikel, plastik
atau karet. Bola pelampung akan mengikuti tinggi permukaan cairan.
199
Agar kedudukan pelampung stabil dan tidak cepat kotor maka
posisinya tenggelam separuh.
3.9.3. Pengukuran Tidak Langsung Tinggi Permukaan
Dengan mengetahui sifat fisik cairan maka dapat diketahui
tinggi permukaan cairan tersebut.
Pengukuran secara tidak langsung terdiri dari: pengukuran
dengan metoda listrik, dengan memakai isotop, dengan ultrasonik,
dengan metoda hidrostatik dan pengukuran dengan gelembung
udara.
Gambar 3.24. Pengukuran ketinggian (Level Measurement) menentukan posisi
ketinggian cairan relatif terhadap permukaan atas atau dasar dari
sebuah tangki penyimpan ciaran proses
200
201
RANGKUMAN :
1. Instrumentasi merupakan salah satu ukur teknik yang makin
terasa keperluannya dalam kehidupan sehari-hari untuk
mendapatkan nilai pengukuran yang lebih akurat.
2. Instrumen atau alat ukur merupakan piranti untuk mengukur
sesuatu besaran selama pengamatan.
3. Sekon atau detik adalah jangka waktu 9192631770 periode radiasi
atom cesium 133 yang mengalami transisi diantara dua tingkat
yang sangat kecil pada keadaan dasar.
4. Satuan massa adalah kilogram yang didefinisikan oleh massa The
International Prototype kilogram terbuat dari platinum Irridium dan
disimpan oleh Biro International untuk Berat dan ukuran di dekat
Paris.
5. Meter adalah jarak yang ditempatkan oleh cahaya di ruang hampa
dalam 1/299792458 sekon.
6. Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil
pengukuran, yang terdiri dari angka eksak dan satu angka
terakhir yang ditaksir (atau diragukan).
7. Ada banyak alat ukur yang digunakan, namun yang banyak
digunakan dalam industri dapat diklasifikasikan:
a. Alat pengukur suhu
b. Alat pengukur tekanan
c. Alat pengukur aliran
d. Pengujian Peralatan Volumetrik
e. Alat pengukur sifat kimiawi: pH atau keasaman, COD, BOD
8. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu
(temperatur), ataupun perubahan suhu.
9. Termometer diklasifikasikan sebagai termometer kontak dan
termometer non kontak atau termometer inframerah dan
diterangkan dibawah ini.
10.Jenis – jenis Alat Pengukur Tekanan
a. Manometer
b. Tabung Bourdon (Bourdon Tube)
202
11.Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada audit
energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang
berlawanan. Jenis manometer tertua adalah manometer kolom
cairan.
12.Pengukur aliran adalah alat yang digunakan untuk mengukur linier,
non linier, laju alir volum atau masa dari cairan atau gas.
13.Jenis pengukur aliran yang paling umum adalah sebagai berikut:
a. Rotameter atau pengukur aliran dengan variasi area untuk gas
dan cairan.
b. Pengukur aliran variabel – pengukur aliran piston dan spring
untuk gas dan cairan.
c. Pengukur aliran ultrasonik (Non-Intrusif atau Doppler) untuk
cairan pengukur aliran turbin
d. Pengukur aliran magnetik untuk cairan konduktif
14.Jenis-jenis Peralatan Volumetrik :
- Pipet Gondok (vol Pipette)
- Gelas Ukur
- Labu Ukur
15.Alat Pengukur Sifat Kimiawi
- Pengukuran pH
- Pengukuran BOD dan COD
16.Skala adalah susunan garis yang beraturan dengan jarak antara
dua garis yang berdekatan dibuat tetap dan mempunyai arti
tertentu.
17.Pembacaan angka pada skala nonius adalah pembacaan yang
menyatakan sepersepuluh hanya skala utama, atau dalam menit
kalau kalau utama dalam derajat.
18.Pencatatan skala ukur instrumen diperlukan alat pencatat yang
dapat membuat suatu grafik pengukuran pada kertas berskala.
19.Sumber kesalahan pengukuran meliputi kebisingan (noise), waktu
tanggap (respon time), keterbatasan rancangan (design limitation),
pertambahan atau kehilangan energi karena interaksi, transmisi,
keausan atau kerusakan sistem pengukuran, pengaruh regangan
terhadap sistem, kesalahan penafsiran oleh pengamat.
203
CONTOH SOAL :
1. Termokopel digunakan untuk mengukur suhu api, misalnya
1200°C dengan ketepatan ± 6°C, maka persentase kesalahannya
adalah :
±
1200
6 x 100% = ± 0,5%
Namun bila kesalahan ± 6°C terjadi pada pengukuran suhu air
mendidih pada 100°C, maka persentase kesalahannya adalah :
±
100
6 x 100% = ± 6%
Kesalahannya lebih besar
2. Kaliper Vernir (Vernier Caliper)
Pada gambar 3.25 digunakan kaliper vernir, yang dapat
digunakan untuk mengukur bagian dalam dan luas suatu benda.
Vernir terdiri dari bilah utama atau bilah yang dibagi dalam
milimeter dan suatu bilah pembantu yang dibagi 100. Seratus garis
pada bilah pembantu sama dengan 49 milimeter pada bilah utama
sehingga setiap garis =
49
100 mm. Bila suatu garis bilah pembantu
berimpit dengan suatu tanda pada skala utama, maka harga
ukurnya adalah jumlah skala dihitung dari angka 0 x 0,02 mm.
Pada pengukuran, mula-mula kita baca skala pada bilah
utama. Harga vermir diperoleh dengan memperhatikan garis yang
berimpit dengan garis pada skala utama. Andaikan merupakan
garis keempat, maka ditambahkan 4 x 0,02 pada pembacaan
skala utama.
Pada Gambar 3.25. tampak cara pengukuran dalam dan luar.
204
Ukuran dalam :
Skala utama = 70 + 8 = 78,00 mm
Vernir = 4 garis x 0,02 = 0,08 mm
Ukuran dalam = 78,08 mm
Ukuran luar :
Skala utama = 70 + 0 = 70,00 mm
Vernir = 4 garis x 0,02 = 0,08 mm
Ukuran luar = 70,08 mm
Gambar 3.25. Kaliper vernir
Cara pengukurannya tidak secepat mikrometer akan tetapi
mempunyai keuntungan bahwa dapat digunakan untuk jarak yang
lebih besar dengan ketelitian yang sama. Selain itu dapat pula
digunakan pada protraktor untuk pengukuran sudut.
3. Mikrometer, lihat Gambar 3.26. digunakan untuk mengukur
dengan cepat dan dengan ketelitian 0,002 mm. Pada mikrometer
terdapat sekrup dengan ulir yang teliti. Sekrup ini dihubungkan ke
spindel dan diputar pada pemutar atau kenop di ujungnya. Ulir
sekrup dibuat dengan teliti dan mempunyai pit sebesar 0,05 mm.
Sekrup bergerak sebanyak 0,05 mm setiap putaran. Pada barrel
terdapat garis-garis yang diberi tanda skala milimeter, dan garis
diatasnya menunjukkan setengah milimeter. Skala lingkaran
berjumlah 50 (pembagian yang sama) diberi nilai 0, 5, 10 dan
205
seterusnya sampai 50. Oleh karena itu setiap skala adalah 1/50
dan ½ mm, 1/100 atau 0,01 mm.
Sebagai contoh, perhatikanlah Gambar 5.3.
Pertama-tama perhatikanlah bilangan bulat pada skala utama
barrel, lalu perhatikanlah apakah terbaca skala setengah milimeter di
atas (ada kalanya di bawah) skala utama dan akhirnya bacalah skala
perseratusan pada lingkaran.
Nilai pada Gambar 5.3. harus dibaca sebagai berikut :
Skala utama = 10 x 1,00 mm = 10,00 mm
Skala minor = 1 x 0,50 mm = 0,50 mm
Skala pemutar = 16 x 0,01 mm = 0,16 mm
Nilai = 10,66 mm
Karena daya ukur mikrometer umumnya adalah 25 mm, dibuat
beberapa ukuran mikrometer untuk berbagai jumlah. Prinsip mikrometer
juga diterapkan untuk pengukur diameter dalam, ukuran kedalaman dan
untuk mengukur ulir.
Gambar 3.26. Mikrometer dengan kemampuan ukur dari 0 sampai 25 mm
Untuk memperhalus pembacaan mikrometer hingga 0,002 mm,
barrel dilengkapi dengan vernir. Vernir, lihat Gambar 3.26, kanan
bawah. Setiap garis vernir mewakili dua perseribuan milimeter (0,002
mm) dan setiap garis diberi tanda 0, 2, 4, 5, 8 dan 0. Untuk membaca
206
mikrometer vernir perlu diperhatikan skala utama, skala minor dan skala
pemutar. Kemudian perhatikan garis vernir mana yang berimpit dengan
garis skala pemutar.
Gambar 3.27. harus dibaca sebagai berikut :
Skala utama = 10x1,00 mm =10,00 mm
Skala minor = 1x0,50mm = 0,50 mm
Skala pemutar = 16x0,01mm = 0,16mm
Skala vernir = 3x0,0002mm = 0,006mm
Nilai =10,666mm
Bila garis vernir berimpit dengan nilai 8, tidak perlu ditambahkan
perseribuan milimeter.
Untuk pengukuran di bengkel sampai ketelitian 0,001 mm,
digunakan mikrometer bangku. Mesin ini disetel dengan menggunakan
blok ukur presisi dan nilai dibaca langsung pada kepala diam. Tekanan
pada benda yang akan diukur diusahakan sama dan dapat dicapai
ketelitian hingga 0,0005 mm. Mesin pengukur presisi menggunakan
kombinasi antara prinsip pengukuran elektronika dan mekanik dan dapat
mencapai ketelitian hingga 0,000001 m.
4. Termometer air-raksa mempunyai tabung kapiler berdiameter 0, 3
mm. Kalau bola termometer dibuat dari bahan
dengan pemuaian-nol, berapa volumenya
kalau diperlukan kepekaan 4 mm/°C? Kalau
bolanya bulat (sferis) dan terendam dalam
udara pada 20°C, diperkirakan konstanta waktu
(Gambar 3.27).
GAMBAR 3.27
207
Koefisien perpindahan panas = 0,8 kal/det. cm2. °C
Koefisien pemuaian panas = 0,18 x 10–3
Panas jenis = 0,4 kal/kg°C
Diketahui : h = 0,8 Kal/det. cm2 °C
X = 0,18 x 10–3
C = 0,4 Kal/kg°C
Kepekaan = 4 mm/°C
= 0,4 cm/°C
Diameter tabung kapiler = 0,3 mm = 0,03 cm
Karena At x Xo = Vb . a . Tb
di mana,, At = luas penampang tabung
Xo = pemuaian dari fluida termometer
Vb = Volume bola termometer
a = koefisien pemuaian panas
Tb = beda temperatur sehubungan dengan Xo .
atau Vb =
b
t b
a T
A X
.
.
=   b
o
a T
d X

 

 


4
π 2
=
(0,18 10 1)
0,03 0,4
4
3
2
 



  

π
= 6,28 cm3
Konstanta waktu, t =
b
b
h A
C V
.
ρ . .
=
    


    


 

 





4
6
2
3
d
d
h
C
π
π
ρ
208
= 



 d
h
C
3
ρ 2
di mana, ? = rapat fluida = 0,136 kg/cm3
dan Vb =
6
1 pd3 (volume rata-rata)
d = 3
π
b 6 V
= 3
π
6 6,28
= 2,27 cm
Dengan memasukkan harga-harga d dan ?
= 2,27
6
4
0,8
0,136 0,4  

= 0,103 s
5. Perkiraan perubahan tangga (step) terbesar yang akan memberikan
sifat linear dalam manometer air dengan L = 70 cm dan R
= 2 cm. Beberapa ? dan ?n untuk manometer ini ? Kalau suatu
step berubah lima kali nilai yang didapatkan di atas digunakan,
diperkirakan ? dan ? n untuk keadaan ini.
Gambar 3.28.
209
Dinamika manometer. Perhatikan seluruh badan cairan sebagai
benda bebas dan ambil massa efektif, yang didasarkan pada energi kinetic
dari aliran laminer yang mantap, kita gunakan hukum Newton dan tuliskan
gerakan dalam arah 'X' (Gambar).
pR2 (P1-P2) - 2pR2?x - 2pRL
R
4μX =
3
4 X
g
πR2Lγ
yang merupakan bentuk dari
P
X (D) =
2 1 2
2
 
n n
D D
K
ω
ξ
ω
di mana, K =
2γ
1
? n =
L
g
2
3
dan ? = 2,45 μ 



 


R2γ
gL
Catatan bahwa instrumen kurang peredam yang mempunyai
gerakan order kedua dan rumus Reynold untuk aliran pipa
mantap atau aliran kritis untuk transisi dari aliran laminer ke
turbulen sama dengan 2100.
Karena itu, fungsi step maksimum Xm diberikan oleh
2100 =
μ
γ ω
g
R X n m 2
Diketahui:L = 70 cm
R = 2 cm
Misalkan: μ = 0,007Pa s
? = 0.018x 108 kg/m3
? = 2,45 x 0,007 0,023 0,018 106
9,81 0,70
 

= 0,0623
? n =
L
g
2
3
=
2 0,7
3 9,81


= 4,64 cps
210
jadi, Xm =
n R
g
ω γ
μ
2
2100
=
2 0,018 10 0,02 4,64
2100 9,81 0,007
  6  
 
= 0,0434 m
atau Xm = 4,34 cm
Sekarang kalau Xm = 5 x 4,34 = 21,70 cm = Y
(kurang dan sama dengan kondisi NR=2100)
Angka Reynold NR=
4,34
21,70 x 2100 = 10,500
Yang berada kurang dari arus turbulen dalam pipa halus
(3000 < NR < 10.500).
Hasil ini mensubstitusi gaya akibat tekanan geser ke dalam
Hukum Newton yang menghasilkan persamaan tak-linear.
Sekarang, kalau sistem dengan redaman tak-linear
melakukan osilasi dengan amplitudo tetap selama satu siklus,
gaya peredaman akan mengeluarkan sejumlah energi tertentu.
Perbandingan redaman ?e dapat dihitung dengan
?e =
 
1 25
0 75
1 25
0,184



 

 

R
g
L ωγ
γ
μ
di mana, ? n =
L
2g
=
0,7
2 9,81
= 5,3 Hz
Jadi ?e = 1,25
6 0,25 0,75
0,02
0,184 0,70(0,007/ 0,01810 9,81) 5,3 0,217)
x 5,3 x 0,217)0,75
= 0,0128
(Catatan : 1. ? telah diambil sama dengan ? n )
2. Nilai ? n telah dihitung untuk aliran turbulen dengan
mengabaikan sama sekali faktor redaman).
211
LATIHAN SOAL :
1. Apa beda pengertian Instrumentasi dan Instrumen? Jelaskan,
berikan contoh !
2. Jelaskan mengapa alat ukur timbangan analitik yang sudah
dipakai beberapa lama perlu dikalibrasi?
3. Bagaimana menyiapkan pembacaan skala ukur instrumen?
4. Jelaskan tentang ketelitian ketepatan, kepekaan suatu alat ukur?
Berikan contohnya!
5. Jelaskan sumber-sumber kesalahan pengukuran?
6. Penunjuk dibedakan penunjuk berskala dan penunjuk berangka
(digital). Apa kelebihan dan kekurangan alat pencatat tersebut?
Bila ada kelainan skala ukur bagaimana cara melaporkannya?
7. Apa beda termometer kontrol dan non-kontrol? Jelaskan
penggunaannya untuk masing-masing termometer?
8. Suatu tabung U sederhana (panjang total kolom air = 30 cm)
digunakan disekitar penyempitan (orifice) untuk mengukur aliran
udara keluar dari kompresor bolak-balik satu aksi. Pada saat
mesin mempercepat putarannya, pengukur berlaku normal sampai
air dalam manometer tiba-tiba mulai
9. Termometer air raksa mempunyai tabung kapiler 0,4 mm. Bila
termometer dibuat dari bahan dengan pemuaian nol. Berapa
volumenya kalau diperlukan kepekaan 5 mm/°C?
Koefisien perpindahan panas = 0,10 kal/det.cm2.°C.
Koefisien pemuaian panas = 0,16 x 10-3
Panas jenis = 0,5 kal/kg°C.
10.Perkiraan perubahan tangga (step) terbesar yang akan
memberikan sifat linear dalam manometer air dengan L = 90 cm
dan R = 3 cm. Berapa perbandingan redaman () dan frekuensi
natural (n) untuk manometer ini? Jika suatu step berubah empat
kali.
LAMPIRAN A1
DAFTAR PUSTAKA
A.K.SHAHA. 1997, Combustion Engineering and Fuel Technology OXFORD
& IBH PUBLISHING CO.
Abdul Kadir, Prof., Ir., 1993. “Pengantar Tenaga Listrik”, Edisi Revisi, PT
Pustaka LP3ES, Jakarta.
Bernasconi B., Gerster H., Hauser H., Stäuble H., Schneiter E., “Chemiche
Technologie 2” (alih bahasa) M.Eng., M. Handojo Lienda Dr. Ir.,
1995. “Kimia Teknologi 2”, PT. Pradnya Paramita, Bandung.
Bernasconi B., Gerster H., Hauser H., Stäuble H., Schneiter E., 1995.
“Chemiche Technologie 1” (alih bahasa) M.Eng., M. Handojo Lienda
Dr. Ir., “Kimia Teknologi 1”, PT. Pradnya Paramita, Bandung.
Brace, 1998. “Technology of Anodizing”, Robert Draper Ltd., Teddington.
Champbell, 1998. Prinsip of Manufacturing Materials & Processes, New
Delhi.
Corbitt, R. E., 1989. Standard Handbook of Environmental Engineering,
McGraw-Hill Book Co., New York.
Dennis, 2002. "Nickel and Chromium-Plating", Newnes-Butterworths.
Don A. Watson, 2000. CONSTRUCTION MATERIALS AND PROCESSES.
Mc Graw-Hill Book Company, Sidney.
Erlinda N, Ir., 2004. "Korosi Umum", Seminar Masalah Penanggulangan
Korosi dengan Bahan Pengubah Karat, LMN-LIPI.
Gabe, 1998. "Principle of Metal. Surface Treatment and Protection", 2nd
edition, Pergamon Press, London.
George T Austin, E. Jasjfi (alih bahasa), 1995. “Industri Proses Kimia”, Jilid
1, Edisi 5, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Handojo, L, 1995, ”Teknologi Kimia”, Jilid 2, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Katz, (Ed.) 1997. Methods Of Air Sampling and Analysis. Interdiscipplinary
Books and Periodical, APHA, Washington.
Kenneth N.Derucher, Conrad P. Heins 1996. MATERIALS. FOR CIVIL AND
HIGHWAY ENGINEERIG. Prentice Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey
LAMPIRAN A2
Kertiasa Nyoman, 2006. “Laboratorium Sekolah & Pengelolaannya”, Pudak
Scientific, Bandung.
Kusmulyana, 1993. Pemantauan Kualitas Udara. Pelatihan Pengelolaan dan
Teknologi Limbah, ITB, Bandung.
Lainer, 2000, “Modern Electroplating”, Israel Program for Scientific
Translations, Jerusalem.
Lawrence H Van Vlack, 2000. Elements of Materials Science & Engineering.
Addison-Wesley Publishing Company. Fourth edition.
]Lowenheim, F.A., 2000. "Modern Electroplating", John Wiley & Sons.
M.G., Fontana, N.D. Greene, 2002. "Corrosion Engineering", Mc. Graw Hill
Book Co.
McCabe L. Warren, Smith C. Julian, Harriot Peter, “Unit Operation Of
Chemical Enginering fourth Edition” (alih bahasa) M. Sc. Jasjfi E.,
Ir., 1999 “Operasi Teknik Kimia”, Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
McCabe L. Warren, Smith C. Julian, Harriot Peter, 1999. “Unit Operation Of
Chemical Enginering fourth Edition” (alih bahasa) M. Sc. Jasjfi E.,
Ir., “Operasi Teknik Kimia”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Misnah Pantono BE, Suhardi, Bsc., 1979. “Pesawat Tenaga Kalor/Ketel Uap
1”, Edisi Pertama, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan –
Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan.
N. Jackson. 1992, CIVIL NGINEERING MATERIALS. The Mac Millan Press
Ltd. New Jersey.
Noil and Miller, 1997. Air Monitoring Survey Design. Ann Arbor Science,
Michigan.
Oetoyo Siswono, Drs, 1982. “Proses Kimia Industri” Akademi Perindustrian
Yogyakarta.
Perkins, H.C., 1994. Air Pollution. McGraw-Hill Kogakusha, Ltd, Tokyo.
S. Juhanda, Ir., 1993. "Pengantar Lapis Listrpk", Proceeding Diklat TPLS
Bidang Elektroplating, LMN-LIPI.
Sarengat, N., 2000. Dampak Kualitas Udara. Kursus AMDAL A, Bintari-
UGM-UNDIP, Semarang.
LAMPIRAN A3
Silman, H., BSc., 1998. “Protective and Decorative Coating for Me tals”,
Finishing Publications Ltd., London.
Slamet Setiyo, Ir., Margono B.Sc., 1982. “Mesin dan Instrumentasi 2”,
Departemen Pendidikan dan Kebudayaan – Direktorat Pendidikan
Menengah Kejuruan, Jakarta.
Soedomo M. 1998. Pehigelolaan Limbah Gas dan Partikulat Lingkungan
Perkotaan (Sumber Bergerak). Pelatihan Pengelolaan dan Teknologi
Limbah, ITB, Bandung.
Stern, A.C., 1996, Air Pollution, Third edition, Volume III Measuring,
monitoring, and surveillance of air pollution. Academic Press, New
York.
Tata Surdia Ir. Msc Met E; Kenji Chijiwa Prof. Dr. 2000, Teknik
Pengecoran Logam. Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta.
Ulrich D. Gael, 1984. “A Guide To Chemical Engineering Process Design
And Economics” John Wiley & Sons, USA.
Ulrich, Gael D., 1984, “A guide to chemical Engineering Process Design and
Economics” John Wiley and Sons.
W.H.Taylor, 1999. CONCRETE TECHNOLOGY AND PRACTICE. Mc Graw-
Hill Book Company, Sidney.
Wahyudin, K., 1990. “Kursus Elektroplating dan Penerapannya”, Lembaga
Metallurgi Nasional-LIPI - BENGPUSMAT III.
Bahan Bakar Dan Pembakaran,
www.chemeng.vi.ac.id/wulan/materi/cecture%20notes/umum
Http://www.chem.itb.ac.id/safety/Tim Keselamatan Kerja Departemen Kimia
Institut Teknologi Bandung, 2002
http://www.iaeste.ch/Trainees/Events/2007/IndustrialSightLeibstadt/
http://www.gc3.com/techdb/manual/cooltext.htm
http://www.indiamart.com/maitreyaenterprises/engineered-products.html
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Didcot_power_station_cooling_tow
er_zootalures.jpg
LAMPIRAN A4
http://www.lenntech.com/fran%C3%A7ais/chaudi%C3%A8re/eaualimentation-
chaudiere.htm
http://www.queensindustrial.com/service.htm
http://www.geothermie.de/egec-geothernet/prof/heat_exchangers.htm
http://www.sensorsmag.com/sensors/Level+and+Leak+Detection/A-Dozen-
Ways-to-Measure-Fluid-Level-and-How-They-
W/ArticleStandard/Article/detail/360729
Integrated Biodiesel Plant & Palm Oil Mill, Agus Kismanto, BPPT,
http://bfuel.biz/files/ako_integrated_Biodiesel_Plant_Palm_Oil_Read_Only_p
df
Teknologi Proses Produksi Biodiesel, Martini Rahayu,
www.geocities.com/markal_bppt/pubilsh/biofbbm/biraha.pdf
US Department of Energy (US DOE), Energy Efficiency and Renewable
Energy. Improving.
Compressed Air System Performance. DEO/GO-102003-1822. 2003.
www.oit.doe.gov/bestpractices/compressed_air
Wiki, Instrumentasi, 3 Januari 2008, Wikipedia Ensiklopedia Bebas,
Availabel [online]:[19 Januari
2008]
www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-
%20Compressors%20and%20Compressed%20Air%20Sy
www_process-controls_cod-Metex-Aqualytic-images
reaktore_klein_jpg_files\cod_reactor.htm
United Nations Environment Programme, “Peralatan Pemantauan”, 2006,
Available[online]< Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia –
www.energyefficiencyasia.org>
LAMPIRAN B.1
DAFTAR ISTILAH
Batch : Tumpak, Lompok
Bubble Point : Titik gelembung
Boiling point : Titik Didih
Ball Mill : Penggiling Bola
BAPEDALS : Badan Pengendali Dampak Lingkungan
Continuous : Sinambung
Change of phase : Perubah fase
Crushing : Penghancuran
Dew Point : Titik Embun
Double pipe HE : Alat penukar panas tipe pipa ganda
DoT : Departemen of Transportastion
B 3 : Bahan Berbahaya dan Beracun
Equipment : Peralatan
EP : Effisiensi Pembakaran
EPA : Environmental Policy Act
Furnace : Tungku
Grinding : Penggerusan
Generator : Penimbul Limbah
Handling : Penanganan
Heat Exhanger : Penukar Kalor, Penukar Panas
Penukar Bahang
LD50 : Lethal Dose Fifty
Piping system : Sistem pemipaan
Reboiler : Pendidih ulang
Rotary Drum Filter : Filter drum berputar
RCRA : Resource Conservation and Recovery Act
Separation : Pemisahan
Shell – Tube HE : Alat penukar panas tipe tabung
selongsong
Size reduction : Pengecilan ukuran
Steady state : Keadaan tunak
Treatment : Perlakuan
TCLP : Toxicity Characteristic Leaching Procedur
Unit Operation : Satuan Operasi
Unit Process : Satuan Proses
USDOT : US Department of Transportation Act