28
1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Arang Karbon Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel. Kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi. Dengan aktif faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif. Arang aktif adalah arang yang telah mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Karena dilakukan perlakuan aktifasi dengan aktifator bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi, sehingga daya serap dan luas permukaan partikel serta kemampuan arang tersebut akan menjadi lebih tinggi. Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-

Tugas Akhir Bab 2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Tugas Akhir Bab 2

1

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Arang Karbon

Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai

adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel. Kemampuan

ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi. Dengan

aktif faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi.

Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang

yang demikian disebut sebagai arang aktif.

Arang aktif adalah arang yang telah mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan

kimia. Karena dilakukan perlakuan aktifasi dengan aktifator bahan-bahan kimia ataupun

dengan pemanasan pada temperatur tinggi, sehingga daya serap dan luas permukaan

partikel serta kemampuan arang tersebut akan menjadi lebih tinggi. Yang dimaksud

dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk

memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau

mengoksidasi molekul- molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifilt,

baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh

terhadap daya adsorpsi.

Arang aktif merupakan senyawa amorph, yang dapat dihasilkan dari bahan-

bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan cara khusus

untuk mendapatkan permukaan lebih luas. Arang aktif memiliki struktur pori internal

yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat sebagai adsorben. Daya serap arang

aktif sangat besar, yaitu 25- 1000% terhadap berat arang aktif (Meilita, 2003).

Page 2: Tugas Akhir Bab 2

2

Arang aktif dibagi atas dua tipe yaitu arang aktif sebagai pemucat dan arang

aktif sebagai penyerap uap. Bahan baku arang aktif berasal dari hewan, tumbuh-

tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon antara lain: tulang, kayu

lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan

tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras dan batu bara.

Residu hitam berisi karbon tidak murni yang dihasilkan dengan menghilangkan

kandungan air dan komponen volatil dari hewan atau tumbuhan. Arang umumnya

didapatkan dengan memanaskan kayu, gula, tulang, dan benda lain. Arang yang hitam,

ringan, mudah hancur, dan meyerupai batu bara ini terdiri dari 85% sampai 95% karbon.

Arang aktif tersebut dinamakan arang karbon.

Arang karbon merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95%

karbon. Dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada

suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran

udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut

hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Dalam penelitian ini arang karbon yang

dipakai adalah jenis arang kayu.

Terutama Sifat penting arang kayu adalah kerapatan totalnya antara 1,38-1,46

g/cm3; porositasnya 70%; permukaan dalam 50 m3/g; berat bagian terbesar antara 80-

220 kg/m2; kandungan karbon 80-90%; kandungan abu 1-2%; dan zat mudah menguap

antara 10-18% (Angel, 1995). Kadar lengas arang kayu ternyata paling tinggi

dibandingkan dengan ketiga jenis arang lainnya (tempurung kelapa, sekam padi dan

serbuk gergaji), kemudian diikuti oleh arang sekamn padi (8,88 %), arang serbuk

gergaji (8,42%), dan yang paling rendah kadar lengasnya adalah arang tempurung

Page 3: Tugas Akhir Bab 2

3

kelapa (7,30%) (Soemeinaboedhy, 2003). Bentuk arang kayu yang umum dipergunakan

diperlihatkan pada gambar 2.1.

(a) (b)

Gambar 2.1 Arang kayu : (a) Rambutan, (b) Sisa Furniture

Karena hal tersebut maka arang karbon banyak digunakan oleh kalangan

industri. Hampir 60% produksi arang karbon di dunia ini dimanfaatkan oleh industri-

industri gula dan pembersihan minyak dan lemak, kimia dan farmasi. Adapun

penggunaan arang karbon secara umum dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Penggunaan Arang aktif

No Pemakaian Kegunaan

1 Industri obat dan makanan Menyaring, penghilang bau dan rasa

2 Minuman keras dan ringan Penghilang warna, bau pada minuman

3 Kimia perminyakan Penyulingan bahan mentah

4 Pembersih air Penghilang warna, bau penghilang resin

5 Budi daya udangPemurnian, penghilang amonia, netrite phenol dan logam berat

6 Industri gulaPenghilangan zat-zat warna,

menyerap proses penyaringan menjadi lebih sempurna

7Pelarut yang digunakan

kembaliPenarikan kembali berbagai pelarut

8 Pemurnian gas Menghilangkan sulfur, gas beracun, bau busuk asap

9 Katalisator Reaksi katalisator pengangkutvinil chloride, vinil acetat

10 pengolahan pupuk Pemurnian, penghilangan bau

Page 4: Tugas Akhir Bab 2

4

Pengujian mutu arang aktif dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan

arang aktif agar dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Pengujian mutu arang aktif

meliputi :

1. Penentuan bagian yang hilang pada pemanasan 950 0C.

2. Penentuan kadar air.

3. Penentuan kadar abu

4. Daya serap terhadap larutan I.

Menurut Standard Industri Indonesia (SII), arang aktif yang baik mempunyai

persyaratan seperti yang tercantum pada tabel 2.2 dibawah ini :

Tabel 2.2. Persyaratan Arang Aktif Menurut SII No.0258 -79

No Jenis Persyaratan

1 Bagian yang hilang pada pemanasan 950 0C Max 15 %

2 Air Max 10 %

3 Abu Max 2,5 %

4 Bagian yang tidak diperarang Tidak nyata

5 Daya serap terhadap larutan I Minimum 20 %

Adapun komposisi kimia yang terkandung dalam karbon aktif berdasarkan

analisa dari bebrapa jenis Arang aktif dapat dilihat pada tabel 2.3 dibawah ini :

Tabel 2.3. Analisa Dari Beberapa Jenis Arang Aktif

No JenisPersen (%)

C HS

(Organik)S

(Anorganik)Abu

1 A 88,4 7,8 0,08 0,12 3,22 B 94,4 1,1 - 0,04 3,33 C 91,7 1,7 0,02 0,05 3,24 D 95,3 0,6 0,19 0,43 1,25 E 87,5 2,2 0,12 0,04 2

Page 5: Tugas Akhir Bab 2

5

2.2 Bahan Komposit

Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur yaitu serat (fiber) sebagai

bahan pengisi dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik. Didalam

komposit unsur utamanya adalah serat, sedangkan bahan pengikatnya menggunakan

bahan polimer yang mudah dibentuk dan mempunyai daya pengikat yang tinggi.

Pengunaan serat sendiri yang diutama untuk menentukan karakteristik bahan komposit,

seperti : kekakuan, kekuatan serta sifat-sifat mekanik yang lainnya.

Sebagai bahan pengisi serat digunakan untuk menahan sebagian besar gaya yang

bekerja pada bahan komposit, matrik sendiri mempunyai fungsi melindungi dan

mengikat serat agar dapat bekerja dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi. Oleh

karena itu, untuk bahan serat digunakan bahan yang kuat, kaku dan getas, sedangkan

bahan matrik dipilih bahan-bahan yang lunak dan tahan terhadap perlakuan kimia.

Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut

untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita

kehendaki, hal ini dinamakan "tailoring properties" dan ini adalah salah sifat istimewa

komposit yaitu ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan

logam, dengan tidak kehilangan karakteristik dan kekuatan mekanisnya.

2.2.1 Faktor yang mempengaruhi Performa komposit

Penelitian yang mengabungkan antara matrik dan serat harus memperhatikan

beberapa faktor yang mempengaruhi performa Fiber-Matrik Composites antara lain :

1. Letak Serat

Dalam pembuatan komposit tata letak dan arah serat dalam matrik yang akan

menentukan kekuatan mekanik komposit, dimana letak dan arah dapat

Page 6: Tugas Akhir Bab 2

6

mempengaruhi kinerja komposit tersebut. Menurut tata letak dan arah serat

diklasifikasikan menjadi 3 bagian yaitu:

a. One dimensional reinforcement, mempunyai kekuatan pada arah axis serat.

b. Two dimensional reinforcement (planar), mempunyai kekuatan pada dua

arah atau masing-masing arah orientasi serat.

c. Three dimensional reinforcement, mempunyai sifat kekuatannya

lebih tinggi dibanding dengan dua tipe sebelumnya.

Pada pencampuran dan arah serat mempunyai beberapa keunggulan, jika

orientasi serat semakin acak (random) maka sifat mekanik pada 1 arahnya akan

melemah, bila arah tiap serat menyebar maka kekuatannya juga akan menyebar kesegala

arah maka kekuatan akan meningkat. Tiga tipe orientasi pada reinforcement pada

umumnya diperlihatkan pada gambar 2.2 dibawah ini :

` a. one dimensional reinforcement

b. planar reinforcement

c. Three dimensional reinforcement

Gambar 2.2. Tiga tipe orientasi pada reinforcement

Page 7: Tugas Akhir Bab 2

7

2. Panjang Serat

Panjang serat dalam pembuatan komposit serat pada matrik sangat

berpengaruh terhadap kekuatan. Ada 2 penggunaan serat dalam campuran komposit

yaitu serat pendek dan serat panjang. Serat panjang lebih kuat dibanding serat

pendek. Serat alami jika dibandingkan dengan serat sintetis mempunyai panjang dan

diameter yang tidak seragam pada setiap jenisnya. Oleh karena itu panjang dan

diameter sangat berpengaruh pada kekuatan maupun modulus komposit. Panjang

serat berbanding diameter serat sering disebut dengan istilah aspect ratio. Bila

aspect ratio makin besar maka makin besar pula kekuatan tarik serat pada komposit

tersebut. Serat panjang (continous fiber) lebih efisien dalam peletakannya daripada

serat pendek. Akan tetapi, serat pendek lebih mudah peletakannya dibanding serat

panjang (Schwartz, 1984).

3. Bentuk Serat

Bentuk Serat yang digunakan untuk pembuatan komposit tidak begitu

mempengaruhi, yang mempengaruhi adalah diameter seratnya. Pada umumnya,

semakin kecil diameter serat akan menghasilkan kekuatan komposit yang lebih

tinggi. Selain bentuknya kandungan seratnya juga mempengaruhi (Schwartz, 1984).

4. Faktor Matrik

Matrik dalam komposit berfungsi sebagai bahan mengikat serat menjadi

sebuah unit struktur, melindungi dari perusakan eksternal, meneruskan atau

memindahkan beban eksternal pada bidang geser antara serat dan matrik, sehingga

matrik dan serat saling berhubungan. Pembuatan komposit serat membutuhkan

ikatan permukaan yang kuat antara serat dan matrik. Faktor Ikatan Fiber - Matrik

(Schwartz, 1984).

Page 8: Tugas Akhir Bab 2

8

2.2.2 Klasifikasi Bahan Komposit

Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan stukturnya. Bahan komposit

dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit yang

sering digunakan antara lain seperti :

1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau

metalanorganic.

2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau laminate.

3. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan discontinous.

4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural (Schwartz,1984).

Klasifikasi komposit serat (fiber - matrik composites) dibedakan menjadi :

1. Fibre composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik.

2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.

3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.

4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal

5. Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina

(Schwartz, 1984).

2.2.2.1 Tipe Komposit Serat

Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu:

1. Continuous Fibre Composite

Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina

diantara matriknya. Tipe ini mempunyai kelemahan pemisahan antar lapisan.

2. Woven Fibre Composite (bi-directional)

Page 9: Tugas Akhir Bab 2

9

Komposit ini tidak mudah dipengaruhi pemisahan antar lapisan karena susunan

seratnya mengikat antar lapisan. Susunan serat memanjangnya yang tidak begitu

lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan melemah.

3. Discontinous Fibre Composite

Discontinous Fibre Composite adalah tipe komposit dengan serat pendek. Tipe

ini dibedakan lagi menjadi 3, Tipe discontinous fibre pada umunya diperlihatkan

pada gambar 2.3 dibawah ini :

a. Aligned discontinous fibre.

b. Off-axis aligned discontinous fibre.

c. Randomly oriented discontinous fibre.

d. aligned b) off-axis c) randomly.

(a) (b) (c)

Gambar 2.3. Tipe discontinous fibre (a) aligned (b) off-axis (c) randomly

4. Hybrid Fibre Composite

Hybrid fibre composite merupakan komposit gabungan antara tipe serat lurus

dengan serat acak. Tipe ini digunakan supaya dapat menganti kekurangan sifat

dari kedua tipe dan dapat menggabungkan kelebihannya. (Gibson, 1994 ). Tipe

Komposit Serat pada umumnya diperlihatkan pada gambar 2.4 dibawah ini :

Continous Fibre Composit Woven Fibre Composite

Page 10: Tugas Akhir Bab 2

10

Randomly Oriented Discontinous Fibre Hybrid Fibre Composite

Gambar 2.4. Tipe Komposit Serat

2.2.3 Teori kekuatan komposit

Gibson (1994) menyatakan bahwa penempatan serat harus mempertimbangkan

geometri serat, arah, distribusi dan fraksi volume, agar dihasilkan komposit berkekuatan

tinggi. Salah satu faktor penting yang menentukan karakteristik komposit adalah

perbandingan matrik dan penguat serat. Perbandingan ini dapat ditunjukkan dalam

bentuk fraksi volume serat (Vf) atau fraksi massa berat (mf). Fraksi volume dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan 1 ( Shackelford, 1992).

(2.1)

(2.2)

Dimana :

a. Vf = Fraksi volume serat (%)

b. mf = Massa serat (g)

c. mm = Massa metrik (g)

d. Vf = Volume serat (mm3)

Page 11: Tugas Akhir Bab 2

11

e. Vm = Volume matrik (mm3)

f. = Massa jenis serat (g/mm3)

g. = Massa jenis matrik (g/mm3)

Perhitungan fraksi dipandang lebih mudah dibandingkan dengan fraksi volume.

Fraksi massa serat dapat dihitung secara disederhanakan seperti rumus dibawah ini :

(2.3)

Dimana :

a. Mf = Fraksi massa serat (%)

b. mf = Massa serat (kg)

c. mc = Massa komposit (kg)

2.2.4 Serat

Serat merupakan bahan yang kuat, kaku, getas. Karena serat yang terutama

menahangaya luar, ada dua hal yang membuat serat menahan gaya yaitu :

1. Perekatan (bonding) antara serat dan matriks (intervarsial bonding ) sangat

baik dan kuat. Sehingga tidak mudah lepas dari matriks (debonding ).

2. Kelangsingan (aspec ratio) yaitu perbandingan antara panjang serat dengan

diameter serat cukup besar.

2.3 Pipa Air

Pipa berfungsi untuk mengalirkan/memindahkan aliran fluida baik cair maupun

gas dari suatu tempat ketempat lain. Pipa air memiliki jenis dan kekuatan tertentu untuk

menahan tekanan air dari dalam tergantung dari ukuran dan bahan pipa itu sendiri. Pipa

Page 12: Tugas Akhir Bab 2

12

PVC standard SNI 06-0084-2002/ISO 4422 yang digunakan pada proyek-proyek

pemerintah (PU dan PDAM) terdiri atas beberapa kelas yaitu :

1. Pipa kelas S-63

Memiliki ukuran ½ inci (20 mm) sampai 16 inci (400 mm). ukuran ½ inci (20

mm) sampai 2 inci (63 mm) dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam

sampai 16 Bar (kgf/cm2). Ukuran 2 ½ inci (75 mm) sampai 16 inci (400 mm)

dirancang mampu menahan tekanan air dalam sampai 20 Bar (kgf/cm2).

2. Pipa kelas S-8

Memiliki ukuran dari ¾ inci (25 mm) sampai 20 inci (500 mm). ukuran ¾ inci

(25 mm) sampai 2 inci (63 mm) dirancang mampu menahan tekanan air dalam

sampai 12,5 Bar (kgf/cm2). Ukuran 2 ½ inci (75 mm) sampai 20 inci (500 mm)

dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam sampai 16 Bar (kgf/cm2).

3. Pipa kelas S-10

Memiliki ukuran dari 1 inci (32 mm) sampai 24 inci (630 mm). ukuran 1 inci (32

mm) sampai 2 inci (63 mm) dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam

sampai 10 Bar (kgf/cm2). Ukuran 2 ½ inci (75 mm) sampai 24 inci (630 mm)

dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam samapai 12,5 Bar (kgf/cm2).

4. Pipa kelas S-12,5

Memiliki ukuran dari 1 ¼ inci (40 mm) sampai 24 inci (630 mm). ukuran 1 ¼

inci (40 mm) dan 2 inci (63 mm) dirancamg mampu menahan tekanan air dari

dalam sampai 8 Bar (kgf/cm2). Ukuran 2 ½ inci (75 mm) sampai 24 inci (630

mm) dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam sampai 10 Bar

(kgf/cm2).

Page 13: Tugas Akhir Bab 2

13

5. Pipa kelas S-16

Memiliki ukuran dari 1 ¼ inci (40 mm) sampai 24 inci (630 mm). ukuran 1 ¼

inci (40 mm) dan 2 inci (63 mm) dirancamg mampu menahan tekanan air dari

dalam sampai 6,3 Bar (kgf/cm2). Ukuran 2 ½ inci (75 mm) sampai 24 inci (630

mm) dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam sampai 8 Bar (kgf/cm2).

Pipa PVC yang tersedia ditoko bahan bangunan terdiri dari kelas AW, D, dan

C/OD yang dijelaskan sebagai berikut :

1. Pipa kelas AW

Dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam sampai 10 Bar (kgf/cm2) dan

memiliki ukuran dari ½ inci sampai 12 inci, biasanya digunakan untuk instalasi

air bersih.

2. Pipa kelas D

Dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam sampai 5 Bar (kgf/cm2) dan

memiliki ukuran dari 1¼ inci sampai 12 inci, biasanya digunakan untuk instalasi

air kotor dan buangan.

3. Pipa kelas C/OD

Dirancang untuk kabel listrik dan telekomunikasi atau untuk penyaluran air

tanpa tekanan dan memiliki ukuran pipa dari 5/8 inci sampai 4 inci.

(a) (b) (c)

Gambar 2.5 pipa PVC kelas (a) AW (b) D (c) C/OD

Page 14: Tugas Akhir Bab 2

14

Pipa PVC standard JIS K6741-75 yang digunakan pada proyek-proyek gedung

bertingkat, bandara, dll. Terdiri dari kelas VU dan VP :

1. Pipa kelas VP

Dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam sampai 10 Bar (kgf/cm2) dan

memiliki ukuran dari ½ inci sampai 12 inci, biasanya digunakan untuk instalasi

air bersih.

2. Pipa kelas VU

Dirancang mampu menahan tekanan air dari dalam sampai 5 Bar (kgf/cm2) dan

memilki ukuran 1 ½ inci sampai 14 inci, biasanya dipakai untuk instalasi air

kotor dan bangunan.

2.4 Kekuatan Statik Tarik Dan Tekan Bahan Komposit Polimer

Uji statik tarik adalah salah satu uji stress-strain mekanik yang bertujuan

mengetahui kekuatan bahan terhadap gaya tarik. Dengan melakukan uji statik tarik kita

mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui

sejauh mana material bertambah panjang. Bila kita terus menarik suatu bahan sampai

putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap berupa kurva. Untuk uji statik

tarik digunakan standard American Society for Testing Material (ASTM) D 638M-84.

Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan

panjang. Gaya Tarik terhadap Pertambahan Panjang diperlihatkan pada gambar 2.6.

Page 15: Tugas Akhir Bab 2

15

Gambar 2.6. Gaya Tarik terhadap Pertambahan Panjang.

Yang menjadi perhatian dalam gambar tersebut adalah kemampuan maksimum

bahan dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut "Ultimate Tensile

Strength" disingkat dengan UTS. Untuk semua bahan, pada tahap awal uji tarik,

hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan

panjang bahan tersebut. Ini disebut daerah linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva

pertambahan panjang vs beban mengikuti aturan Hooke, yaitu :

(a) Rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan

Pengujian Tarik dilakukan untuk mencari tegangan dan regangan (stress strain

test). Dari pengujian ini dapat kita ketahui beberapa sifat mekanik material yang sangat

dibutuhkan dalam desain rekayasa. Hasil dari pengujian ini adalah grafik beban versus

perpanjangan (elongasi). Beban dan elongasi dapat dirumuskan:

a. Tegangan ( )

Tegangan adalah perbandingan antara gaya dibagi dengan luas penampang, yang

dirumuskan sebagai berikut :

Page 16: Tugas Akhir Bab 2

16

(2.4)

Dimana : = Tegangan (N/mm2)

F = Gaya (N)

A = Luas Penampang spesimen (mm2)

= t x p

Dimana : t = Tebal spesimen (mm)

p = Lebar spesimen (mm)

b. Regangan ( )

Regangan adalah perbandingan antara panjang akhir dikurang panjang mula-

mula dibagi dengan panjang mula-mula, yang dirumuskan sebagai berikut :

(2.5)

Dimana : = Regangan

l0 = Panjang mula-mula specimen (mm)

lı = Panjang akhir specimen (mm)

c. Rumus Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan terhadap regangan,

yang dirumuskan sebagai berikut :

(2.6)

Dimana : E = Modulus elastisitas (MPa)

Page 17: Tugas Akhir Bab 2

17

= Tegangan (N/mm2)

= Regangan

Dari gambar kurva hubungan antara gaya tarikan dan pertambahan panjang kita

dapat membuat hubungan antara tegangan dan regangan (stress vs strain). Kurva

Tegangan dan Regangan Hasil Uji Tarik dapat diperlihatkan pada gambar 2.7 dibawaah

ini :

Gambar 2.7 Kurva Tegangan dan Regangan Hasil Uji Tarik

1. Daerah Linear ( elastic limit)

Bila sebuah bahan diberi beban sampai pada titik A, kemudian bebannya

dihilangkan, maka bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula (tepatnya hampir

kembali ke kondisi semula) yaitu regangan “nol” pada titik O. Tetapi bila beban

ditarik sampai melewati titik A, hukum Hooke tidak lagi berlaku dan terdapat

perubahan permanen dari bahan tersebut. Terdapat konvensi batas regangan

permamen (permanent strain) sehingga disebut perubahan elastis yaitu kurang

0.03%, tetapi sebagian referensi menyebutkan 0.005% .

Page 18: Tugas Akhir Bab 2

18

2. Titik Luluh atau batas proporsional

Titik dimana suatu bahan apabila diberi suatu beban memasuki fase

peralihan deformasi elastis ke plastis. Yaitu titik sampai di mana penerapan hokum

Hook masih bisa ditolerir. Dalam praktek, biasanya batas proporsional sama dengan

batas elastis.

3. Deformasi plastis (plastic deformation)

Yaitu perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula, yaitu bila

bahan ditarik sampai melewati batas proporsional.

4. Ultimate Tensile Strength (UTS)

Merupakan besar tegangan maksimum yang didapatkan dalam uji tarik.

5. Titik Putus

Merupakan besar tegangan di mana bahan yang diuji putus atau patah.

2.3 Kekuatan Tekanan Hidrostatik Pipa PVC.

Jenis pengujian tekanan hidrostatik pipa PVC dilaksanakan dengan ketentuan

untuk uji 1 jam dan 100 jam temperatur air didalam bak perendam pada temperatur 20

0C ± 1 0C, sedangkan untuk uji 1000 jam temperatur air didalam bak perendam pada

suhu 60 0C ± 1 0C (SNI 06-2549-1991). Tekanan uji yang digunakan dihitung dengan

rumus sebagai berikut :

(2.7)

Dimana : P = Tekan uji yang diberikan (MPa)

= Tegangan Induksi (MPa)

= Diameter luar pipa rata-rata (mm)

Page 19: Tugas Akhir Bab 2

19

= Ketebalan minimum dinding pipa (mm)

Persyaratan uji tekan hidrostatik untuk pipa PVC diperlihatkan pada table 2.4

dibawah ini :

Tabel 2.4 Persyaratan uji tekan hidrostatik untuk pipa PVC

NoSuhu Uji

(0C)Waktu Uji

(Jam)Tegangan Induksi

(Mpa)

1 20 1 42

(100 ) 35

2 60 (100 ) 12

1000 10

( ) = Kondisi tambahan

Proses Pengujian Hidrostatik diperlihatkan pada gambar 2.8 dibawah ini :

Gambar 2.8 Proses Pengujian Hidrostatik