BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI. Pencemaran Udara Salah satu kebutuhan yang penting bagi kehidupan di bumi yaitu udara dimana terkandung sejumlah oksigen yang dan merupakan kebutuhan baik manusia maupun makhluk hidup lainnya. Udara terdiri dari campuran dari gas, sekitar 78 % Nitrogen, 0 % Oksigen, 0,93 % Argon, 0,03 % Karbon Dioksida (CO ) dan sisanya terdiri dari Neon (Ne), Helium (He), Metan (CH 4 ) dan Hidrogen (H ). Udara dikatakan normal dan dapat pada komposis tersebutlah yang dibutuhkan dalam kehidupan makhluk hidup. Apabila terjadi penambahan gas-gas lain yang menimbulkan gangguan serta perubahan komposisi tersebut, maka udara sudah mengalami pencemaran (Soedomo 00)... Penyebab Pencemaran Udara Berbagai sumber pncemaran yang bersifat alami, seperti contoh sumber alami adalah akibat letusan gnung merapi, kebakaran hutan dekomposisi biotik, debu dan lain sebagainya. Katagori pencemaran dibagi dalam pencemaran akibat transportasi, industri, dari persampahan baik akibat proses dekomposisi ataupun pembakaran dan rumah tangga. Berikut adalah tabel. jumlah presentasenya (Soedomo 00). Tabel. pencemaran udara Sumber Pencemaran Jumlah Komponen Pencemar, juta ton/tahun CO NO X SO X HC Part Total Transportasi 63,8 8, 0,8 6,6, 90,5 Industri 9,7 0, 7,3 4,6 7,5 9,3 Pembuangan Sampah 7,8 0,6 0,,6,, Pembakaran Stasioner, ,4 0, ,9 Lain-lain 6,9,7 0,6 8,5 9,6 37,3 (Sumber : Wardhana, 004)

2 .. Komponen dan Dampaknya Pencemaran Udara Beberapa dampak pencemar udara (CO, HC, NO, Partikulat) yang diakibatkan oleh masing-masing komponen pencemar udara yaitu : a) Karbon monoksida (CO) Karbon monoksida merupakan pencemar udara paling besar dan umum dijumpai. Sebagian besar CO terbentuk akibat proses pembakaran bahan-bahan karbon yang di gunakan sebagai bahan bakar secara tidak sempurna, misal pembakaran bahan bakar minyak, pemanas, industri dan pembakaran sampah. Pada konsentrasi sampai 7 miligram per meter kubik (0-5) Efek yang ditimbulkan bagi manusia telah di amati paparan CO akan menimbulkan penyakit jantung, keracunan darah, pada konsentrasi 30 ppm CO menimbulkan efek meningkatnya kematian pada penderita infak kardiak di rumah sakit. (Soedomo. 00) b) Hidrokarbon (HC) Hidro karbon berperan dalam atmosfer pembentukan ozon dan fotooksidan lainya, bersama-sama dengan adanya oksida dan sinar ultra violet. Umumnya hidro karbon terdiri atas methana, ethan dan turunan-turuna senyawa alifatik dan aromatik Hidro karbon merupakan teknologi umum yang digunakan untuk beberapa senyawa organik yang diemisikan bila bahan bakar minyak dibakar. Pada konsentrasi antara 0,5 0,5 ppm dapat menyebabakan gangguan perih pada mata, untuk konsentrasi lebih dari itu dapat menyebabakan gangguan pernapasan. Variable yang dapat menyatakan dampak hidro karbon diukur sebagai rata-rata tahunan dari rata-rata 3 jam harian ( , variable tersebut memberikan konsentrasi atmosferik puncak pada jam sibuk pagi hari. (Soedomo. 00) c) Nitrogen Oksida Bagian terbesar nitrogen oksida terbentuk di daerah perkotaan yang paling utama dari senyawa ini, NO biasanya digunakan satuan komposit. NO diemisikan dari pembuangan pembakaran (kombusi) pada temperatur tinggi, sebagai hasil dari reaksi Nitrogen dengan

3 oksigen, pada siang hari akibat adanya foto ultra violet senyawa ini akan membentuk ozon fotokimia. (Soedomo. 00) Tabel. Dampak pencemaran udara berupa gas Pencemar Sumber Dampak Yang Ditimbulkan Sulfur Dioksida (SO ) Batu bara atau bahan bakar minyak yang mengandung Sulfur. Pembakaran pertanah. limbah Menimbulkan efek iritasi pada saluran nafas sehingga menimbulkan gejala batuk dan sesak nafas. Hidrogen Sulfa (H S) Nitrogen Oksida (N O) Nitrogen Monoksida (NO) Nitrogen Dioksida (NO ) Karbon Dioksida (CO ) Karbon Monoksida (CO) Hidro karbon Dari kawah gunung yang masih aktif Berbagai pembakaran. jenis Gas buang kendaran bermotor. Peledak, pabrik pupuk Semua hasil pembakaran.proses Industri Menimbulkan bau yang tidak sedap, dapat merusak indera penciuman (nervus olfactory) Menggangu sistem pernapasan. Melemahkan sistem pernapasan paru dan saluran nafas sehingga paru mudah terserang infeksi. Menimbulkan efek sistematik, karena meracuni tubuh dengan cara pengikatanhemoglobin yang amat vital bagi oksigenasi jaringan tubuh akaibatnya apabila otak kekurangan oksigen dapat menimbulkan kematian. (Sumber : Soedomo, 003) Dalam jumlah kecil dapat menimbulkan gangguan berfikir, gangguan jantung.

4 . Proses Pembakaran Dalam Motor Bensin 4 Langkah Untuk proses pembakaran motor bensin campuran perbandingan bensin dan udara terbakar dengan menggunakan percikan busi, kemudian dimampatkan dan terjadi ledakan menjadi tenaga untuk menggerakan mobil, untuk proses tersebut memerlukan 4 langkah tahapan.(new Step Toyota, 995) Gambar. Proses kerja mesin 4 langkah Otto.. Langkah Kerja Motor Bakar Bensin. Langkah Hisap Langkah pertama udara dan bensin dihisap kedalam silinder, kemudian katup hisap terbuka sedangkan katup buang tertutup, saat torak bergerak ke bawah menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya udara dan bensin ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar.. Langkah Kompresi Pada langkah kompresi untuk campuran udara dan bensin dikompresikan atau dengan kata lain katup hisap dan katup buang tertutup. saat torak mulai naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) campuran yang dihisap selanjutnya di kompresikan. Akibatnya tekanan dan temperturnya menjadi naik. Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai TMA.

5 3. Langkah Kerja Berikutnya adalah langkah kerja, dimana mesin menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan. Sesaat sebelum torak mencapai TMA pada langakah kompresi, busi memercikan loncatan api pada loncatan bakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak kebawah, usaha ini yang menjadi tenaga mesin. 4. Langkah Buang Pada langkah buang gas yas yang terbakar dibuang dari dalam silinder. Dalam posisi ini katup buang terbuka dan torak akan bergerak dari TMB ke TMA di sertai dorongan gas bekas luar dari silinder. Saat torak pada posisi TMA, maka mulai bergerak lagi untuk langkah berikutnya, yaitu langkah hisap..3 Siklus Aktual Pada umumnya pembakaran dalam ruang bakar sebenarnya tidak pernah terjadi pembakaran dengan sempurna bahkan mesin dengan sistem pengonontrol yang canggih. Kenyatannya tiada satupun yang merupakan siklus volume - konstan, siklus takanan konstan, atau siklus tekanan terbatas. Penyimpangan dari siklus udara (ideal) itu terjadi karena dalam keadaannya yang sebenarnya terjadi kerugian yang antara lain disebabkan oleh hal-hal berikut (Arismunandar, W., 005) :. Katup tidak dibuka dan tertutup tepat di TMA dan TMB.. Beberapa kebocoran yang terjadi pada fluida kerja karena penyekatan oleh cincin torak dan katup tak dapat sempurna. 3. Pada proses kerja fluida bukanlah udara yang dapat dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan selama proses siklus berlangsung. 4. Pada motor bakar torak yang sebenarnya, pada waktu torak berada di TMA, tidak terdapat proses pemasukan kalor seperti pada siklus udara. Kenaikan tekanan dan temperatur fluida disebabkan oleh proses pembakaran bahan bakar.

6 5. Proses pembakaran berlangsung pada volume yang berubah-ubah maka pembakaran memerlukan waktu. Disamping itu pada kenyataanya tidak pernah terjadi pembakaran sempurna. 6. Terdapat kerugian kalor yang disebabkan oleh perpindahan kalor dari fluida kerja ke fluida pendingin Perpindahan kalor tersebut terjadi karena perbedaan temperatur antera fluida kerja dan fluida pendingin untuk mendinginkan mesin. 7. Terdapat kerugian energi karena gesekan antara fluida kerja dengan dinding salurannya.4 Proses pembentukan Carbon Monoksida dalam Gas Buang Menurut teori bila terdapat oksigen yang melebihi perbandingan campuran teori (campuran terlalu kurus) maka tidak akan terbentuk CO tetapi kenyataanya juga di hasilkan pada saat kondisi campuran kurus pada proses CO akan berubah menjadi CO. Bila hasil pembakaran diruang bakar tidak sempurna di akibatkan campuran bahan bakar dengan udara yang terlalu kaya, maka pada proses tersebut menghasilkan gas karbon monoksida. Maka terbentuknya polutan CO sangat tergantung dari perbandingan bahan bakar dan udara yang masuk kedalam ruang bakar. C + O CO CO + O CO Akan tetapi reaksi ini lambat dan tidak dapat merubah seluruh sisa CO menjadi CO. Akibatnya campuran yang kurus sekalipun masih juga menghasilkan emisi CO..(Irawan. B.003).5 Perbandingan udara dan bahan bakar Perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan dalam volume atau berat dai bagian udara dan bahan bakar. Bensin harus terbakar didalam ruang bakar untuk menghasilkan tenaga yang besar pada mesi. Perbandingan udara dan bahan bakar dalam teorinya adalah 4,7 :, yaitu 4,7 untuk udara berbanding untuk bensin. Tetapi pada kenyataanya, mesin menghendaki campuran udara dan bahan bakar dalam perbandingan yang berbeda-beda

7 tergantung pada temperatur, kecepatan mesin, beban dan kondisi lainya.(new Step Toyota, 995) Kadar emisi gas buang pada kendaraan sangat dipengaruhi oleh perbandingan campuran antara bahan bakar dengan udara, maka alat uji emisi dilengkapi dengan pengukur nilai λ (lambda) atau AFR (air-fuel ratio) yang dapat mengindikasikan campuran tersebut. Didalam proses pembakaran diruang bakar memerlukan campuran gram bahan bakar dengan sempurna dang diperlukan 4,7 gram untuk oksigen (udara). Perbandingan campuran tersebut disebut juga AFR atau perbandingan udara dan bensin (bahan bakar). Untuk membandingkan antara teori dan kondisi nyata, dirumuskan suatu perhitungan yang disebut dangan istilah lambda (λ), secara sederhana, dituliskan sebagai berikut : λ = 4,7 (.) Keterangan : 4,7 = jumlah udara. = jumlah bahan bakar. Jumlah perbandingan bahan bakar dengan udara sesungguhnya 4,7 maka : λ = 4,7 / 4,7 : λ = 4,7 / 4,7 λ = di asumsikan : λ = ( dimana campuran bahan bakar dengan udara menunjukan ideal) λ > ( dimana menunjukan campuran bahan bakar dengan udara) λ < ( campuran bahan bakar menunjukan kaya atau basah, bahan bakar berlebih). Dalam teori diatas adalah menunjukan perhitungan perbandingan bahan bakar dengan udara yang disebut juga dengan teori stoichiometric. (Irawan. B.003).

8 Gambar. Hubungan AFR dan Lamda (Sumber : Irawan. B.003) Tabel.3 Pengaruh A/F pada daya, bahan dan emisi. Parameter A/F > 4,7 A/F = 4,7 A/F < 4,7 Daya Kecil Rata - rata Tertinggi Konsumsi bahan bakar Terbaik Rata -rata Tertinngi CO Rendah Medium Tinggi HC Rendah Medium Tinggi NO x Tinggi Medium Rendah (Sumber : Irawan. B.003) Upaya untuk penurunan emisi CO, HC dan NOx pada selang waktu yang bersamaan Pada mesin bensin sangat sulit untuk dicari, campuran bahan bakar dengan udara sering kali berubah. Untuk menjaga dari emisi gas buang yang tinggi selain itu juga mudah untuk perawatan dan pemeliharaan mesinnya. Maka campuran bahan bakar dengan udara itu harus selalu mendekati. Selanjutnya di tunjukan persamaan AFR dan λ (lambda) ditabelkan pada tabel.4.

9 Hubungan antara AFR dengan gas buang, diasumsikan mesin dalam kondisi normal dengan kecepatan konstan, pada kondisi AFR kurus dimana konsentrasi CO dan HC menurun pada saat NOx meningkat, sebaliknya AFR kaya NOx menurun tetapi CO dan HC meningkat. Tabel.4 Persamaan AFR dan Lambda (λ) AFR Lambda (λ) AFR Lambda (λ) 5 0,340 5,00 6 0,408 5,5, ,476 6, ,544 6,5, 9 0,6 7,56 0 0,680 7,5,90 0,748 8,4 0,86 8,5,59 3 0,884 9,93 4 0,95 9,5,37 4,7,000 0,36 (Sumber : Syahrani, A. 006).6 Teknologi Pengontrol Emisi Cara mengontrolan emisi gas buang yang berbahaya pada kendaran bermotor sudah banyak dilakukan, terutama di negara-negara maju. Metode dan teknik yang digunakan ada beberapa macam, antara lain dengan jalan melakukan pemilihan bahan bakar, pemilihan proses dan perawatan mesin. untuk mereduksi emisi gas buang kendaraan bermotor tersebut terdapat beberapa metode yang bisa digunakan antara lain :. Melakukan perawatan mesin dengan rutin.. Memodifikasi pada knalpot (saluran gas buang). 3. Penggunaan bahan bakar kinerja mesin.

10 Metode dalam tugas akhir ini katalis Cu*Mn yang digunakan untuk mereduksi emisi gas buang pada kendaraan bermotor yaitu dengan perancangan dan pemasangan system catalytic converter pada saluran gas buang..7 Definisi Catalytic Converter.7. Katalis Fungsi katalis adalah memperbesar kecepatan reaksinya (mempercepat reaksi) dengan jalan memperkecil energi pengaktifan suatu reaksi dan dibentuknya tahap-tahap reaksi yang baru. (New Step Toyota, 995). Dengan menurunnya energi pengaktifan maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat. Dalam dunia otomotif, katalis juga dapat digunakan terutama untuk menangani masalah emisi gas buang. dalam catalytic converter, katalis yang digunakan berupa katalis Cu*Mn..7. Catalytic Converter Catalytic Converter adalah untuk mengatasi pencemaran zat-zat berahaya tersebut dengan proses konversi, yaitu mereduksi dan mengoksidasi. Katalis akan mengoksidasi gas CO dan HC menjadi CO dan H O, mereduksi gas NO x menjadi N, O dan NO dengan bantuan sebuah pengemban (media/support) dari bahan alam yang ada di Indonesia, seperti batuan alam Zeolit yang memiliki ketahan termal yang tinggi sehingga tahan pada proses bersuhu tinggi. Unsur logam sebagai katalis meliputi Pt, Pd, Ru, Mn, Cu, Ni, Fe.dan lainnya. Selain dibantu dengan adanya pengemban (support), katalis konverter juga terdiri senyawa pereduksi (reduction agent) yang akan bereaksi dengan gas CO, HC dan NO x, sehingga dihasilkan gas-gas yang ramah lingkungan (H O, CO, NO ). Reduction agent tersebut bisa berupa senyawa NH 3, CH 4 atau senyawa hidro karbon lainnya. (Dowden.970) Secara teknis catalytic converter akan di letakkan pada saluran pembuangan gas hasil pembakaran pada kendaraan bermotor, yaitu pada

11 bagian knalpot. Pada knalpot tersebut gas-gas hasil pembakaran sebelum keluar ke lingkungan, akan melewati catalytic converter, sehingga terjadi reaksi oksidasi CO dan HC menjadi CO dan H O, mereduksi NOx menjadi NO. Dengan demikian gas berbahaya hasil pembakaran tak sempurna mesin kendaraan bermotor dapat diminimalisir, sehingga komposisinya di udara menjadi lebih sedikit. Hal ini tentunya akan mengurangi jumlah polutan di udara dan menjadikan lingkungan menjadi lebih bersih dan sehat tidak berpolusi. (Syahrani, A. 006).7.3 Prinsip Kerja Catalytic Converter Exhaust Catalytic Converter Muffler Gambar.3 Prinsip kerja Catalytic Converter Catalytic converter ditempatkan di belakang exhaust manifold atau diantara muffler dengan header. Alasannya, catalytic converter cepat panas ketika mesin dinyalakan. Selain itu, sensor bisa segera bekerja untuk menginformasikan kebutuhan campuran bahan bakar udara yang tepat ke Engine Control Machine (ECM). Penggunaan catalytic converter baru bekerja efektif ketika kondisinya panas. Khusus untuk jenis TWC, prosedur kerjanya dibagi menjadi tiga bagian. Tahap pertama disebut dengan reduction catalyst. Molekul NOx disaring dan direaksikan menjadi atom nitrogen dan oksigen. Atom nitrogen yang terperangkap dalam katalis tersebut diikat dengan atom nitrogen lainnya, sehingga berubah menjadi N. Sementara oksigen yang ada diubah menjadi O. Rumus kimianya sebagai berikut:

12 NO => N + O atau NO => N + O. Proses kerja kedua disebut oxidization catalyst. Tujuannya mengurangi kadar hidrokarbon juga mengubah CO menjadi gas CO yang tidak berbahaya. Adapun mekanisme kerja ketiga adalah pengendalian yang memonitor arus gas buang. Informasi yang diperoleh dipakai untuk mengatur campuran bahan bakar dengan udara agar selalu berada dalam komposisi yang ideal. (Warju.006) Setiap mobil memiliki jumlah alat sensor yang berbeda, bergantung pada kebutuhan dan teknologi mesinnya. Umumnya mobil injeksi menggunakan dua sensor oksigen yang berbeda tempat. Ketika sensor, misalnya, mendeteksi temperatur gas buang terlalu tinggi akibat jumlah bahan bakar yang sedikit dibandingkan udara, maka air-fuel ratio (AFR) menjadi miskin. Informasi inilah yang akan diteruskan ke ECM. Peranti ECM pun segera bekerja melakukan penyetelan ulang komposisi bahan bakar dan udara sehingga proses pembakaran menjadi ideal. (Syahrani, A. 006) Pipa buang adalah pipa baja yang mengalirkan gas sisa pembakaran dari exhaust manifold ke udara bebas. Konstruksinya dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu pipa bagian depan, tengah, dan belakang. Susunannya sengaja dibuat demikian untuk mempermudah saat penggantian catalytic converter atau muffler, tanpa perlu melepas keseluruhan konstruksi sistem pembuangan. Muffler berfungsi untuk mengurangi tekanan dan mendinginkan gas sisa pembakaran. Ini karena gas sisa pembakaran yang dikeluarkan dari mesin memiliki tekanan cukup tinggi, sekira 3 hingga 5 kg/cm. Sedangkan suhunya bisa mencapai 600 hingga 800 derajat Celsius. Besaran panas ini kira-kira 34% dari energi panas yang dihasilkan mesin. Kalau gas ini langsung disalurkan ke udara luar tanpa muffler, gas akan mengembang dengan cepat diiringi dengan suara ledakan yang cukup keras.

13 .8 Proses Reaksi Catalitytic Converter Polutan Karbon monoksida diproses reaksi oksidasinya terjadi di permukaan katalis dengan cara menggunakan oksigen sebagai oksidator dengan capuran katalis oksida dari logam yang ditransisikan. Proses reaksi oksida pada polutan Karbon monoksida dipermukaan katalis ada beberapa asumsi yaitu menurut :.8. Proses Reaksi Menurut Mars-Van Krevelen Reaksi oksidasi ini terjadi pada permukaan bagian dalam, ketika berlangsung polutan Karbon monoksida yang melalui adsorpsi CO pada permukaan katalis, disertai terjadinya reaksi CO dengan molekul atom Oksigen dari permukaan katalis kemudian desorpsi sebagai hasil reaksi menjadi CO. (Razif, M. 005)..8. Proses Reaksi Menurut Langmuir-Hinshelwood Proses reaksi kondensasi yang dialami polutan Karbon monoksida yang teroksidasi di atas permukaan katalis dengan molekul atom oksigen yang berada disamping, saat itu molekul oksigen dan polutan Karbon monoksida akan saling berinteraksi. Dan teradsorpsi di permukaan katalis. (Razif, M. 005) Gambar.4 Proses reaksi oksidasi CO menurut Langmuir-Hinshelwood. (Razif, M. 005). Keterangan : = Karbon monoksida (CO) = Oksigen (O ) = Air (CO ) = Katalis

14 .8.3 Proses Reaksi Menurut Eley-Rideal Pada proses permukaan katalis ini dilakukan dengan oksigen yang teradsorpsi, oleh karena itu selama proses tumbukan ikatan polutan karbon monoksida mengalami reaksi dengan oksigen. Yang terlihat pada gambar.6. (Razif, M. 005). Gambar.5 Skema proses reaksi oksidasi CO menurut Eley-Rideal. (Razif, M. 005). Keterangan : = Karbon monoksida (CO). = Air (CO ). = Karbon monoksida (CO). = Katalis..9 Tipe Catalytic Converter Berbagai variasi tipe dan bentuk Cataytic converter banyak dipasaran, namun dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu :.9. Cataytic Converter Oksidasi Pada tipe Cataytic Converter Oksidasi berfungsi mengubah CO dan hidro karbon menjadi CO dan air dalam uap gas buang. Udara berlebih yang digunakan untuk proses oksidasi dapat melaui pengaturan campuran miskin (λ > ). Catalytic jenis ini beroperasi pada kendaraan udara berlebih. Tipe ini hanya mampu mengoksidasi zat zat dan patikel dengan mudah seperti mesin diesel. (Irawan, B. 003)

15 Gambar.6 Cataytic Converter Oksidasi. (Irawan, B. 003).9. Two-way Cataytic Converter Pada Proses Two-way Cataytic Converter memakai sistem gas buang melalui dua Catalyti :. Sistem pertama merupakan catalytic reduksi yang akan berperan dalam menurunkan emisi NO x dan kemudian catalytic oksida.. Sedangkan sistem kedua merupakan catalytic oksida yang dapat menurunkan emisi HC dan CO. Mesin yang dilengkapi dengan sistem ini biasanya dioperasikan dengan campuran kaya (λ < ). (Irawan, B. 003) Gambar.7 Two-way Cataytic Converter. (Irawan, B. 003).

16 .9.3 Three-way Cataytic Converter Pada sistem three-way cataytic converter dirancang untuk mengurangi gas-gas polutan seperti CO, HC dan NO x yang keluar dari sistem gas buang dengan cara mengubah melalui reaksi kima sehingga menjadi CO, uap air (H O) dan Nitrogen (N ). Sistem ini menggunakan kontrol (lamda sensor) yang dapat mengatur nilai λ sehingga dapat berfungsi secara optimal. (Irawan, B. 003) Gambar.8 Three-way Cataytic Converter. (Irawan, B. 003)..0 Katalis.0. Tembaga (Cu) Logam Cu merupakan unsur logam transisi yang berwarna coklat kemerahan. Cu adalah salah satu dari sederetan logam yang mempunyai konduktifitas termal terbaik. Cu adalah termasuk logam mulia dengan logam yang cukup lama dikenal manusia. Yang mempunyai sifat-sifat tahan karat non asam, mampu mengalirkan panas serta listrik dengan baik. (Suharto, 995) Cu mempuyai titik lebur pada 083 C, titik didih 567 C, kapasitas panas 0,385 j/g K serta mempunyai kemampuan St 37. (Sunardi, 006)

17 Gambar.9 Katalis Tembaga (Cu). (Irawan., B. 0)..0. Mangan (Mn) Mn berwarna putih keabu-abuan, dengan sifat yang keras tapi rapuh. Mn sangat reaktif secara kimiawi, dan terurai dengan air dingin perlahan-lahan. Mn digunakan untuk membentuk banyak alloy yang penting. Dalam baja, Mn meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan, kekerasan, dan kemampuan pengerasan. Dengan aluminum dan bismut, khususnya dengan sejumlah kecil Cu, membentuk alloy yang bersifat ferromagnetik. Logam Mn bersifat ferromagnetik setelah diberi perlakuan. Logam murninya terdapat sebagai bentuk allotropik dengan empat jenis. Salah satunya, jenis alfa, stabil pada suhu luar biasa tinggi; sedangkan Mn jenis gamma, yang berubah menjadi alfa pada suhu tinggi, dikatakan fleksibel, mudah dipotong dan ditempa. Kekerasan Pada paduan Mn (mangan steel) sering dipakai sebagai bahan pembuatan dari setiap bagian mesin karena memiliki Kekerasan yang bagus dan tahan panas/gesek. Mn mempunyai titik lebur 45 C, titik didih 508 C serta kapasitas panas 0,48 j/g K. (Sunardi, 006)

18 Gambar.0 Serbuk Mangan (Mn) (Irawan., B. 0). Pelapisan Tembaga dengan Mangan (mn) Proses pelapisan Cu dengan Mn terdapat proses, yaitu ;.. Persiapan Bahan Proses ini plat tembaga agar dibersihkan dari minyak dan kotorankotoran lainya dengan air dan degresing (air sabun), dengan perbandingan antara : 0,. untuk dan 0 degresing (air sabun)... Persiapan pelapisan Mn serbuk dilarutkan kedalam air dengan perbandingan : kemudian dipanaskan sampai dengan temperatur 00 C hingga larutan sampai tercampur dengan baik. Kemudian larutan Mn di campur dengan tiner dengan perbandingan :. plat tembaga yang sudah kering dan bersih dari kotoran. Semprotkan larutan Mn dengan bantuan kompresor ke seluruh permukaan Cu dan di jemur sinar matahari hingga larutan bisa melekat dengan baik.. Orifice Plate Flowmeter.. Pengertian Orifice Pengukuran aliran adalah untuk mengukur kapasitas aliran, massa laju aliran, volume aliran. Pemilihan alat ukur aliran tergantung pada ketelitian, kemampuan pengukuran, harga, kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan keawetan alat ukur tersebut. Dalam pengukuran fluida

19 termasuk penentuan tekanan, kecepatan, debit, gradien kecepatan, turbulensi dan viskositas. Terdapat banyak cara melaksanakan pengukuran-pengukuran. Orifice adalah salah satu alat pengukur aliran fluida yang menghasilkan perbedaan tekanan udara untuk menentukan laju aliran masa dari aliran. Concentric Orifice merupakan jenis orifice yang paling banyak digunakan. Profil lubang orifice ini mempuyai takik (bevel) dengan kemiringan 45 pada tepi bagian downstream (lihat gambar. di bawah). Hal ini akan mengurangi jarak tempuh dari aliran tersebut mengalami perbedaan tekanan melintang. Setelah aliran melewati orifice akan terjadi penurunan tekanan dan kemudian mencoba kembali ke tekanan semula tetapi terjadi sedikit tekanan yang hilang permanen (permanent pressure loss) sehingga perbedaan tekanan upstream dan downstream tidak terlalu besar. Perbandingan diameter orifice dan diameter dalam pipa dilambangkan dengan β. Orifice jenis ini memiliki ketentuan untuk nilai β = d / D yaitu antara karena akurasinya akan berkurang untuk nilai diluar batas tersebut. (Retrieved 08 April, 03) Gambar. Concentric Orifice

20 Gambar.3 memperlihatkan piranti dasar dari orfice yang pemakaiannya disarankan oleh Organisasi Internasional untuk Standarisasi (ISO). (White, F. M. 986) Arah Aliran D d Tebal pinggiran: 0,0D Sudut Lereng Gambar. Profil lubang plat tipis / plat Orifice (Victor L Streeter, E. B. W. 995.).. Prinsip dan Persamaan Dasar Pada dasarnya orifice berupa plat tipis dengan lubang di bagian tertentu (umumnya di tengah). Fluida yang mengalir melalui pipa ketika sampai pada orifice akan dipaksa untuk melewati lubang pada orifice. Hal itu menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan dan tekanan. Titik dimana terjadi kecepatan maksimum dan tekanan minimum disebut vena contracta. Setelah melewati vena contracta kecepatan dan tekanan akan mengalami perubahan lagi. Dengan mengetahui perbedaan tekanan pada pipa normal dan tekanan pada vena contracta, laju aliran volume dan laju aliran massa dapat diperoleh dengan persamaan bernoulli dan persamaan kontinuitas.

21 Gambar.3 Perubahan kecepatan dan tekanan melalui meteran penghalang Bernoulli. (White, F. M. 986) Beda tekanan pada manometer pipa (P P ) P P = ρ hg. g. h (.) Persamaan Bernouli : P V gz P V gz (.3) V V P P V (.4) Subtitusi persamaan : V A P P A Sehingga V teoritis : V = (P P ) ρ. β 4 (.5)

22 Persamaan Kontinuitas : 0 d CV V. da t CS V A V 0 A V A V A V V A A D D 4 (.6) Dimana : Q = Q V A = V A V = V A A V = V β (.7) V = V D D R e = ρ V D μ = V D γ (.8) Persamaan diatas kurang akurat karena diabaikan bebeperapa faktor seperti gaya gesek, oleh karena itu untuk mengurangi ketidaksesuaian tersebut ditambahkan satu koefisien baru yaitu Cd (discharge coefficient), dan D /D = β sehingga A /A = D /D 4 = β 4 Untuk nilai Cd ASME merekomendasikan persamaan yang dikembangkan oleh ISO adalah sebagai berikut. C d = 0, ,03 β, 0,84β, + 9,7 β,5 R e 0,75 + 0,09β4 β 4 F 0,0337β 3 F

23 Gambar.4 Berbagai tipe taping pada Orifice Flowmeter. Nilai F dan F berdasar pada posisi tap seperti pada Gambar.5 adalah sebagai berikut: Corner taps : F =0 F =0 D; /D taps : F =0,4333 F =0,47 Flange taps : F =/D (in) F =/D (in) Dan m teoritis adalah : m teoritis V A P P A A A m C d A 4 P P ṁ = C d β π (d) β 4 ρ (P P )