Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastisitas

Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastisitas

Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastisitas terjadi pada benda yang dikenai gaya tertentu akan mengalami perubahan bentuk. Perubahan bentuk bergantung pada arah dan letak gaya-gaya tersebut diberikan. Ada tiga jenis perubahan bentuk yaitu regangan, mampatan, dan geseran.

1. Regangan. Renggangan merupakan perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menjauhi pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda.
2. Mampatan. Mampatan adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menuju pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda.
3. Geseran. Geseran adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah dikenakan pada sisi-sisi bidang benda.

Tegangan (stress)

Tegangan (stress) pada benda, misalnya kawat besi, didefinisikan sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Tegangan diberi simbol σ (dibaca sigma). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Bila dua buah kawat dari bahan yang sama tetapi luas penampangnya berbeda diberi gaya, maka kedua kawat tersebut akan mengalami tegangan yang berbeda. Kawat dengan penampang kecil mengalami tegangan yang lebih besar dibandingkan kawat dengan penampang lebih besar. Tegangan benda sangat diperhitungkan dalam menentukan ukuran dan jenis bahan penyangga atau penopang suatu beban, misalnya penyangga jembatan gantung dan bangunan bertingkat.

Regangan (strain)

Regangan (strain) didefinisikan sebagai perbandingan antara penambahan panjang benda ΔX terhadap panjang mula-mula X. Regangan dirumuskan sebagai berikut.

Makin besar tegangan pada sebuah benda, makin besar juga regangannya. Artinya, ΔX juga makin besar.

Modulus Elastisitas (Modulus Young )

Semua benda, baik yang berwujud padat, cair, ataupun gas akan mengalami perubahan bentuk dan ukurannya apabila benda tersebut diberi suatu gaya. Benda padat yang keras sekalipun jika dipengaruhi oleh gaya yang cukup besar akan berubah bentuknya. Ada beberapa benda yang akan kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan, tetapi ada juga yang berubah menjadi bentuk yang baru. Hal itu berkaitan dengan sifat elastisitas benda.

Salah satu benda yang memiliki sifat elastis adalah penggaris plastik. Penggaris dari plastik yang dipegang ujungnya kemudian diayunkan ke bawah dan dilepaskan. Penggaris akan terayun ke bawah kemudian ke atas dan ke bawah lagi berulang-ulang. Penggaris selalu berusaha ke keadaan semula. Gejala-gejala tadi menunjukan elastisitas. Elastisitas sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan gambar penggaris di atas, penggaris mampu melengkung tanpa patah karena penggaris memiliki elastisitas. Gaya yang kita keluarkan cukup besar maka penggaris akan patah.

Elastisitas Zat Padat

Elastisitas adalah sifat benda yang cenderung mengembalikan keadaan ke bentuk semula setelah mengalami perubahan bentuk karena pengaruh gaya (tekanan atau tarikan) dari luar. Benda-benda yang memiliki elastisitas atau bersifat elastis, seperti karet gelang, pegas, dan pelat logam disebut benda elastis seperti pada gambar berikut.

Adapun benda-benda yang tidak memiliki elastisitas (tidak kembali ke bentuk awalnya) disebut benda plastis. Contoh benda plastis adalah tanah liat dan plastisin (lilin mainan).

Ketika diberi gaya, suatu benda akan mengalami deformasi, yaitu perubahan ukuran atau bentuk. Karena mendapat gaya, molekul-molekul benda akan bereaksi dan memberikan gaya untuk menghambat deformasi. Gaya yang diberikan kepada benda dinamakan gaya luar, sedangkan gaya reaksi oleh molekul-molekul dinamakan gaya dalam. Ketika gaya luar dihilangkan, gaya dalam cenderung untuk mengembalikan bentuk dan ukuran benda ke keadaan semula.

Apabila sebuah gaya F diberikan pada sebuah pegas seperti gambar diatas, panjang pegas akan berubah. Jika gaya terus diperbesar, maka hubungan antara perpanjangan pegas dengan gaya yang diberikan dapat digambarkan dengan grafik seperti pada gambar berikut.

Berdasarkan grafik tersebut, garis lurus OA menunjukkan besarnya gaya F yang sebanding dengan pertambahan panjang x. Pada bagian ini pegas dikatakan meregang secara linier. Jika F diperbesar lagi sehingga melampaui titik A, garis tidak lurus lagi. Hal ini dikatakan batas linieritasnya sudah terlampaui, tetapi pegas masih bisa kembali ke bentuk semula.

Apabila gaya F diperbesar terus sampai melewati titik B, pegas bertambah panjang dan tidak kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan. Ini disebut batas elastisitasatau kelentingan pegas. Jika gaya terus diperbesar lagi hingga di titik C, maka pegas akan putus. Jadi, benda elastis mempunyai batas elastisitas. Jika gaya yang diberikan melebihi batas elastisitasnya, maka pegas tidak mampu lagi menahan gaya sehingga pegas akan putus karena diberikan gaya yang melebihi batas elastisitas pegas.

Selama gaya F yang bekerja pada benda elastis tidak melampaui batas
elastisitasnya, maka perbandingan antara tegangan (σ) dengan regangan (ε) adalah konstan. Bilangan (konstanta) tersebut dinamakan modulus elastis atau modulus Young (E). Jadi, modulus elastis atau modulus Young merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami oleh suatu benda. Secara matematis ditulis seperti berikut.

Contoh elastisitas dalam kehidupan sehari – hari :
1. Anak-anak yang sedang bermain ketapel menaruh batu kecil pada karet ketapel dan menarik karet tersebut sehingga bentuk karet berubah. Ketika anak tersebut melepaskan tarikannya, karet melontarkan batu kedepan dan karet ketapel segera kembali kebentuk awalnya.
2. Pegas yang ditarik kemudian dilepaskan maka pegas akan kembali ke bentuk semula.

Kesetimbangan

Kesetimbangan

Dalam cabang ilmu fisika kita mengenal MEKANIKA. Mekanika ini dibagi dalam 3 cabang ilmu yaitu :

a. KINEMATIKA

kinematika adalah cabang dari mekanika klasik yang membahas gerak bendadan sistem benda tanpa mempersoalkan gaya penyebab gerakan.Kinematikapartikel adalah studi yang mempelajari karakteristik gerak suatu partikel.Posisi suatu partikel didefinisikan sebagai vektor koordinat dari awal titikacuan ke partikel. Sebagai contoh, anggaplah ada sebuah menara setinggi 50meter di sebelah selatan rumah anda, dimana titik acuannya adalah rumahanda, dengan timur sebagai sumbu-x dan utara sebagai sumbu-y, makakoordinat vektor menara tersebut adalah

r=(0, -50, 0). Vektor koordinat dipuncak menara adalah r=(0, -50, 50).

Dalam bentuk 3 dimensi, posisi titik P  dapat dituliskan sebagai

dengan xP ,yP , dan zP adalah koordinat Kartesian dan i , j dan k adalah unitvektor yang mengikuti sumbu x ,y , dan z . Besar dari vektor posisi |P| adalah jarak antara titik P dengan titik acuan, dapat dituliskan sebagai:

Trajektori  dari sebuah partikel adalah fungsi vektor terhadap waktu,P(t), yang mendefinisikan kurva yang dibentuk dari partikel yang bergerak, yangakan memberikan persamaan

dengan koordinat xP,yP, dan zP masing-masing adalah fungsi waktu.

b. DINAMIKA

Dinamika adalah cabang dari ilmu fisika (terutama mekanika klasik) yang mempelajari gaya dan torsi dan efeknya pada gerak. Dinamika merupakan kebalikan dari kinematika, yang mempelajari gerak suatu objek tanpa memperhatikan apa penyebabnya. Secara umum, para peneliti yang menekuni dinamika akan mendalami bagaimana sistem fisika mengalami perubahan dan penyebab mereka berubah. Isaac Newton menciptakan hukum-hukum fisika yang menjadi panduan dalam fisika dinamika. Secara umum, dinamika sangat berkaitanerat dengan Hukum kedua newton tentang gerak. Namun, ketiga hukumnya tetap saling berkaitan satu sama lain.

c. STATIKA

Kesetimbangan pada benda terjadi apabila gaya dan torsi pada benda nol, maka benda tidak akan mengalami perubahan gerak maupun rotasi. Benda yang bergerak dengan kecepatan konstan memiliki momentum linear konstan. Artinya tidak ada gaya total yang bekerja pada benda itu atau total gaya bernilai nol. Apabila benda bergerak dengan kecepatan sudut konstan maka momentum sudut benda konstan, kita bisa segera berpendapat torsi total pada benda itu adalah nol. Kita akan membahas kesetimbangan statis, jadi mula-mula benda diam dan tetap diam.

a. Keseimbangan / benda seimbang : Benda dalam keadaan diam atau pusat massanya bergerak dengan kecepatan tetap.

b. Benda tegar : adalah suatu benda yang tidak berubah bentuk bila diberi gaya luar.

c. Partikel : adalah benda dengan ukuran yang dapat diabaikan, sehingga benda dapat digambarkan sebagai titik dan gerak yang dialami hanyalah gerak translasi.Suatu partikel disebut dalam keadaan seimbang, bila jumlah aljabar gaya-gaya yang bekerja pada partikel tersebut nol.
Syarat keseimbangan partikel adalah : F = 0

Jika partikel terletak pada bidang XY maka syarat keseimbangan : FX = 0 dan FY = 0

d. Momen gaya : adalah kemampuan suatu gaya untuk dapat menyebabkan gerakan rotasi. Besarnya MOMEN GAYA terhadap suatu titik sama dengan perkalian gaya dengan lengan momen. Momen gaya yang searah gerak jarum jam diberi tanda positif, sedangkan momen gaya yang berlawanan arah gerak jarum jam diberi tanda negatif.
Apabila pada sebuah benda bekerja beberapa buah gaya, maka resultan momen gayanya merupakan jumlah aljabar dari masing-masing momen gaya.

e. Lengan momen  : adalah panjang garis yang ditarik dari titik poros sampai memotong tegak lurus garis kerja gaya.

Perjanjian tanda untuk MOMEN GAYA.

* Momen gaya yang searah jarum jam bertanda POSITIF.

* Momen gaya yang berlawanan arah jarum jam bertanda NEGATIF.

g. Koppel dan Momen Koppel : adalah dua gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah dan memiliki garis-garis kerja yang berbeda. Pengaruh kopel terhadap sebuah benda adalah memungkinkan benda berotasi. Besarnya kopel dinyatakan dengan momen kopel yang merupakan hasil kali antara gaya dengan jarak antara kedua gaya tersebut. Momen koppel terhadap semua titik sama besar, yaitu :

Momen kopel merupakan besaran vektor. Momen kopel bertanda positif jika arah putarannya searah dengan putaran jarum jam dan negatif jika berlawanan dengan arah putaran jarum jam.

h. Pasangan gaya aksi – reaksi

Balok digantung dalam keadaan diam pada tali vertikal. gaya W1 dan T1 bukanlah pasangan aksi - reaksi, meskipun besarnya sama, berlawanan arah dan segaris kerja. Sedangkan yang merupakan pasangan aksi - reaksi.

Macam-macam Keseimbangan

Ada 3 macam keseimbangan, yaitu :

a. Keseimbangan translasi  apabila benda tak mempunyai percepatan linier (a = 0 )

Benda yang mempunyai persyaratan tersebut mungkin :

- Diam

- Bergerak lurus beraturan.

b. Keseimbangan rotasi  apabila benda tidak memiliki percepatan anguleratau benda tidak berputar 

Benda yang mempunyai persyaratan tersebut mungkin :

- Diam

- Bergerak melingkar beraturan.

c. Keseimbangan translasi dan rotasi  apabila benda mempunyai keduasyarat keseimbangan yaitu :

Kesetimbangan adalah suatu kondisi benda dengan resultan gaya dan resultan momen gaya sama dengan nol.

Kesetimbangan biasa terjadi pada :

1.       Benda yang diam (statik), contoh : semua bangunan gedung, jembatan, pelabuhan, dan lain-lain.Benda yang bergerak lurus beraturan (dinamik), contoh : gerak meteor di ruanghampa, gerak kereta api di luar kota, elektron mengelilingi inti atom, dan lain-lain.

SYARAT-SYARAT KESETIMBANGAN

Pada umumnya benda yang sedang bergerak mengalami gerak translasi dan rotasi. Suatu benda dikatakan setimbang apabila benda memiliki kesetimbangan translasi dan kesetimbangan rotasi. Dengan demikian, syarat kesetimbangan benda adalah resultan gaya dan momen gaya terhadap suatu titik sembarang sama dengan nol. Secara matematis kesetimbangan partikel dapat dituliskan :

Syarat pertama

Dalam hukum II Newton, kita belajar bahwa jika terdapat gaya total yang bekerja padasebuah benda

(benda dianggap sebagai partikel tunggal),

 maka benda akan bergerak lurus, dimana arah gerakan benda = arah gaya total. Kita bisa menyimpulkan bahwa untuk membuatsebuah benda diam, maka gaya total harus = 0. Gaya total = Jumlah semua gaya yang bekerja pada benda.

Persamaan Hukum II Newton :

Ketika sebuah benda diam, benda tidak punya percepatan (a). Karena percepatan (a) = 0, maka persamaan di atas berubah menjadi :

Syarat Kedua

Dalam dinamika rotasi, kita belajar bahwa jika terdapat torsi total yang bekerja pada sebuah benda (benda dianggap sebagai benda tegar), maka benda akan melakukan gerak rotasi. Dengan demikian, agar benda tidak berotasi (baca : tidak bergerak), maka torsi total harus =0. Torsi total = jumlah semua torsi yang bekerja pada benda. Secara matematis bisa ditulissebagai berikut :Persamaan Hukum II Newton untuk gerak rotasi :

Ketika sebuah benda diam (tidak berotasi), benda tidak punya percepatan sudut (alfa). Karena percepatan sudut = 0, maka persamaan di atas berubahmenjadi :

Macam-macam Keseimbangan
Jenis keseimbangan statis dapat dibagi menjadi tiga yaitu :

Keseimbangan stabil (Mantap)
adalah keseimbangan yang dialami benda jika setelah gangguan kecil yang dialami benda dihilangkan maka benda kembali ke posisi keseimbangannya semula. Keseimbangan stabil dapat dipandang sebagai keseimbangan yang dimiliki benda jika gangguan kecil yang dialaminya menaikkan titik beratnya atau energi potensialnya.

Keseimbangan labil ( Goyah )
adalah keseimbangan yang dialami benda jika setelah gangguan kecil yang dialami benda dihilangkan maka benda tidak kembali keposisi keseimbangannya semula melainkan meningkatkan gangguan tersebut. Keseimbangan labil dapat dipandang sebagai keseimbangan yang dimiliki benda jika gangguan kecil yang dialaminya menurunkan titik beratnya atau energi potensialnya.

Keseimbangan Indiferent (Netral)
adalah keseimbangan yang dialami benda, jika gangguan kecil yang dialami benda tidak mengubah posisi benda.
Keseimbangan Indiferent dapat dipandang sebagai keseimbangan yang dimiliki benda, jika gangguan kecil tidak mengubah letak titik beratnya.

STEAM

STEAM

Definisi STEAM

Steam adalah bahasa teknis dari uap air, yaitu fase gas dari air yang terbentuk ketika air mendidih. Untuk mengubah air dari fase liquid (cair) menjadi fase gas (steam) diperlukan energi panas untuk menaikan temperature air yang biasa disebut sebagai “Sensible Heat”. Pada tekanan atmosphere titik didih air adalah 100⁰C (212⁰F) sedangkan apabila tekanan pada sistem dinaikan maka energi panas yang diperlukan juga ikut naik.

Pada saat perubahan fase cair menjadi steam, temperature air tidak akan naik meskipun dengan penambahan panas, penambahan panas digunakan untuk merubah phase air dari cair ke gas.

Bahaya – bahaya yang ditimbulkan oleh steam dan penanganannya.

Sebagai proteksi awal terhadap keselamatan pekerja ( operator ) dan lingkungan, maka ketel uap ( Boiler ) haruslah memenuhi persyaratan-persyaratan minimum sesuai dengan undang-undang uap tahun 1930 pasal 12, yang menyebutkan antara lain :

Tiap-tiap ketel uap harus diberi perlengkapan sebagai berikut :

a. Sekurang-kurangnya dipasang 2 buah PSV ( Presure Safety Valve ) sesuai dengan besar kecilnya ketel uap tersebut, dan dipasang pada ketel uap nya sendiri ( di steam drum ).

b. Sekurang-kurangnya dipasang 1 buah manometer ( Press Indikator ).

c. Sekurang-kurangnya dipasang 2 buah gelas penduga ( Level Glass ).

d. Dipasang alat yang dapat bekerja sendiri, atau system control automatic, atau system alarm, yang menunjukkan atau memberi tahu kepada operator, terhadap penyimpangan operasi ( Low Level, High Level dan lain-lain ) dan dipasang system tripnya.

e. Dipasang kerangan buang ( IBD ).

f. Dipasang name plate, yang menyebutkan berapa tekanan kerja tertinggi yang diperbolehkan, tahun pembuatan serta pembuatnya.

Cooling Tower

COOLING TOWER

Cooling towers yang biasa dikenal dengan menara pendingin merupakan instrumen yang sangat penting dalam dunia Industri. Cooling towers ini berperan dalam menurunkan temperatur dari suatu fluida atau melakukan pembuangan panas limbah panas  ke atmosfer. Namun, seringkali kita tidak tahu tentang cooling towers tersebut sehingga pada kesempatan ini akan dijelaskan  beberapa hal mengenai cooling towers.

1.     Definisi Cooling Towers

Cooling towers merupakan instrumen pembuangan panas  dengan mentranfer proses limbah panas ke atmosfer. Cooling towers ini dikategorikan sebagai perangkat pendingin evaporatif yang digunakan untuk mendinginkan air hingga mendekati temperatur bola basah  udara sekitarnya dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan/kipas.Temperatur Bola basah adalah

Cooling Towers memiliki peranan penting dalam dunia industri. Aplikasi  cooling towers yang umum digunakan seperti di  industri pabrik kimia, petrokimia, perusahaan oil dan gas, pembangkit listrik termal , pabrik makanan, pabrik semikonduktor dan industri lainnya .

2.    Jenis-Jenis Cooling Towers
Dalam dunia industri cooling towers dapat dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan:

1. Metode perpindahan panas
   a. Wet cooling tower (cooling towers basah) : Pada cooling towers jenis ini, air panas didinginkan hingga temperatur lebih rendah dari temperatur bola basah udara sekitar. Seperti ketika udara jenuh melewati aliran air maka kedua aliran dari air dan udara akan relatif sama. Sedangkan jika udara tidak jenuh maka udara akan menyerap uap air lebih banyak.
   b. Dry cooler (pendingin kering) : Pada cooling towers ini pemindahan panas melewati permukaan yang memisahkan fluida kerja dengan udara ambient (temperatur terendah yang bisa dicapai dalam penguapan air). Sehingga akan terjadi perpindahan panas konveksi dari fluida kerja dengan panas yang dipindahkan lebih besar daripada proses penguapan.
   c. Fluid cooler (pendingin fluida) : Pada cooling towers ini saluran fluida kerja dilewatkan melalui pipa, dimana air hangat dipercikkan dan kipas dihidupkan untuk membuang panas dari air. Perpindahan panas yang dihasilkan lebih mendekati ke cooling tower basah, dengan keuntungan seperti pada pendingin kering yakni melindungi fluida kerja dari lingkungan terbuka.
2. Menurut metode pembangkitan aliran udara
   a. Natural draft (penggerak udara alami) : Udara dialirkan melewati cerobong yang tinggi dengan gaya buoyancy. Udara campuran secara alami meningkat hingga terjadi perbedaan densitas antar udara kering dan pendingin udara luar. Udara campuran panas memiliki densitas yang lebih kecil daripada udara yang lebih kering pada temperatur dan tekanan yang sama. Buoyancy udara campuran tersebut menghasilkan arus udara melewati menara.
   b. Mechanical draft (penggerak udara mekanik), : Menara draft mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara air dan udara.

3.     Menurut arah aliran udara terhadap aliran air

a.  Aliran crossflow

Pada tipe ini, aliran udara bergerak memotong secara tegak lurus terhadap aliran air pada bahan pengisi.

b. Aliran  counterflow

Pada tipe ini, aliran udara pada saat melewati bahan pengisi (fill material) sejajar dengan aliran air dengan arah yang berlawanan.

Boiler

BOILER

Boiler adalah alat untuk menghasilkan uap air, yang akan digunakan untuk pemanasan atau tenaga gerak. Bahan bakar boiler bermacam-macam dari yang populer seperti batu bara, bahan bakar minyak, gas, nuklir dan lain-lain. Boiler merupakan bagian terpenting dari penemuan mesin uap yang merupakan pemicu lahirnya revolusi industri. Boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan  steam (uap) dalam berbagai keperluan. Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap. Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar.

Bagian-bagian boiler seperti gambar di atas adalah sebagai berikut :

1. Flame tube yang memiliki diameter besar yang akan menghasilkan pembakaran yang sempurna. Combustion Chamber memiliki dimensi yang berbeda-beda disesuaikan dengan jenis boiler.
2. Man Hole dan lubang inspeksi untuk mengetahui kondisi boiler secara cepat seperti kondisi air.
3. “Wet-back” desain boiler dengan ruangan pembalik air dingin
4. Sight holes untuk mengamati pembakaran boiler dari sisi belakang tabung.
5. Safety flap untuk menghindari kerusakan akibat pembakaran tidak sempurna.
6. Tempat pembersihan cepat
7. Eksploitasi bahan bakar fase 2 dan 3 yang akan mempengaruhi efisiensi pembakaran.
8. Lubang kaca untuk mengamati pembakaran dari sisi depan tabung.
9. Sirkulasi natural air boiler.
10. Steady capacity dan tekanan untuk ruang air dan uap.
11. High grade insulation untuk meminimalkan panas yang terbuang (heat loss).
12. Steam drier, permukaan evaporasi.

Dan berikut adalah beberapa jenis boiler:

1. “Pot Boiler” atau “Haycock Boiler”
Merupakan boiler dengan desain paling sederhana dalam sejarah. Mulai diperkenalkan pada abad ke 18, dengan menggunakan volume air besar tapi hanya bisa memproduksi pada tekanan rendah. Boiler ini menggunakan bahan bakar kayu dan batubara. Boiler jenis ini tidak bertahan lama penggunaannya karena efisiensinya yang sangat rendah.

2. Fire-Tube Boiler (Boiler Pipa-Api)
Pada perkembangan selanjutnya muncul desain bari boiler yakni boiler pipa-api. Boiler ini terdapat 2 bagian di dalamnya, yaitu sisi tube/pipa dan sisi barrel/tong. Pada sisi barrel berisi fluida/air, sedangkan sisi pipa merupakan tempat terjadinya pembakaran.

3. Water-Tube Boiler (Boiler Pipa-Air)
Sama seperti boiler pipa-api, boiler pipa-air juga terdiri atas bagian pipa dan barrel. Tetapi sisi pipa diisi oleh air sedangkan sisi barrel menjadi tempat terjadinya proses pembakaran. Boiler jenis ini memiliki kecepatan yang tinggi dalam memproduksi uap air, tetapi tidak banyak memiliki cadangan uap air di dalamnya.

4. Kombinasi Boiler Pipa-Api dengan Pipa-Air Firebox
Boiler jenis ini merupakan kombinasi antara boiler pipa-api dengan pipa-air. Sebuah firebox didalamnya terdapat pipa-pipa berisi air, uap air yang dihasilkan mengalir ke dalan barrel dengan pipa-api didalamnya. Boiler jenis ini diaplikasikan pada beberapa kereta uap, namun tidak terlalu populer dipergunakan.

Renang

Renang

Berenang

"Renang" beralih ke halaman ini. Untuk renang sebagai cabang olahraga, lihat Renang (olahraga).

Seseorang sedang berenang di kolam renang

Berenang adalah gerakan sewaktu bergerak di air. Berenang biasanya dilakukan tanpa perlengkapan buatan. Kegiatan ini dapat dimanfaatkan untuk rekreasi dan olahraga. Berenang dipakai sewaktu bergerak dari satu tempat ke tempat lainnya di air, mencari ikan, mandi, atau melakukan olahraga air.

Berenang untuk keperluan rekreasi dan kompetisi dilakukan di kolam renang. Manusia juga berenang di sungai, danau, dan laut sebagai bentuk rekreasi. Olahraga renang membuat tubuh sehat karena hampir semua otot tubuh dipakai sewaktu berenang.

Sejarah

Manusia sudah dapat berenang sejak zaman prasejarah, bukti tertua mengenai berenang adalah lukisan-lukisan tentang perenang dari Zaman Batu telah ditemukan di "gua perenang" yang berdekatan dengan Wadi Sora di Gilf Kebir, Mesir barat daya. Catatan tertua mengenai berenang berasal dari 2000 SM. Beberapa di antara dokumen tertua yang menyebut tentang berenang adalah Epos Gilgamesh, Iliad, Odyssey, dan Alkitab (Kitab Yehezkiel 47:5, Kisah Para Rasul 27:42, Kitab Yesaya 25:11), serta Beowulf dan hikayat-hikayat lain. Pada 1538, Nikolaus Wynmann seorang profesor bahasa dari Jerman menulis buku mengenai renang yang pertama, Perenang atau Dialog mengenai Seni Berenang (Der Schwimmer oder ein Zwiegespräch über die Schwimmkunst).

Perlombaan renang di Eropa dimulai sekitar tahun 1800 setelah dibangunnya kolam-kolam renang. Saat itu, sebagian besar peserta berenang dengan gaya dada. Pada 1873, John Arthur Trudgen memperkenalkan gaya rangkak depan atau disebut gaya trudgen dalam perlombaan renang di dunia Barat. Trudgen menirunya dari teknik renang gaya bebas suku Indian di Amerika Selatan. Renang merupakan salah satu cabang olahraga dalam Olimpiade Athena 1896. Pada tahun 1900, gaya punggung dimasukkan sebagai nomor baru renang Olimpiade. Persatuan renang dunia, Federation Internationale de Natation (FINA) dibentuk pada 1908. Gaya kupu-kupu yang pada awalnya merupakan salah satu variasi gaya dada diterima sebagai suatu gaya tersendiri pada tahun 1952.

Gaya renang

Dalam renang untuk rekreasi, orang berenang dengan gaya dada, gaya punggung, gaya bebas dan gaya kupu-kupu. Gaya renang yang dilombakan dalam perlombaan renang adalah gaya kupu-kupu, gaya punggung, gaya dada, dan gaya bebas. Dalam lomba renang nomor gaya bebas, perenang dapat menggunakan berbagai macam gaya renang, kecuali gaya dada, gaya punggung, dan gaya kupu-kupu. Tidak seperti halnya gaya dada, gaya punggung, dan gaya kupu-kupu, Federasi Renang Internasional tidak mengatur teknik yang digunakan dalam nomor renang gaya bebas. Walaupun demikian, hampir semua perenang berenang dengan gaya krol, sehingga gaya krol (front crawl) digunakan hampir secara universal oleh perenang dalam nomor renang gaya bebas.

1, Gaya bebas

Gaya bebas adalah berenang dengan posisi dada menghadap ke permukaan air. Kedua belah tangan secara bergantian digerakkan jauh ke depan dengan gerakan mengayuh, sementara kedua belah kaki secara bergantian dicambukkan naik turun ke atas dan ke bawah. Sewaktu berenang gaya bebas, posisi wajah menghadap ke permukaan air. Pernapasan dilakukan saat lengan digerakkan ke luar dari air, saat tubuh menjadi miring dan kepala berpaling ke samping. Sewaktu mengambil napas, perenang bisa memilih untuk menoleh ke kiri atau ke kanan. Dibandingkan gaya berenang lainnya, gaya bebas merupakan gaya berenang yang bisa membuat tubuh melaju lebih cepat di air.

Gaya bebas merupakan gaya yang tidak terikat dengan teknik-teknik dasar tertentu. Gaya bebas dilakukan dengan beraneka ragam gerakan dalam berenang yang bisa membuat perenang dapat melaju di dalam air. Sehingga gerakan dalam gaya bebas bisa digunakan oleh beberapa orang, baik yang sudah terlatih maupun para pemula.

2. Gaya dada

Gaya dada merupakan gaya berenang paling populer untuk renang rekreasi. Posisi tubuh stabil dan kepala dapat berada di luar air dalam waktu yang lama. Gaya dada atau gaya katak adalah berenang dengan posisi dada menghadap ke permukaan air, namun berbeda dari gaya bebas, batang tubuh selalu dalam keadaan tetap. Kedua belah kaki menendang ke arah luar sementara kedua belah tangan diluruskan di depan. Kedua belah tangan dibuka ke samping seperti gerakan membelah air agar badan maju lebih cepat ke depan. Gerakan tubuh meniru gerakan katak sedang berenang sehingga disebut gaya katak. Pernapasan dilakukan ketika mulut berada di permukaan air, setelah satu kali gerakan tangan-kaki atau dua kali gerakan tangan-kaki.

Dalam pelajaran berenang, perenang pemula belajar gaya dada atau gaya bebas. Di antara ketiga nomor renang resmi yang diatur Federasi Renang Internasional, perenang gaya dada adalah perenang yang paling lambat.

3. Gaya punggung

Sewaktu berenang gaya punggung, orang berenang dengan posisi punggung menghadap ke permukaan air. Posisi wajah berada di atas air sehingga orang mudah mengambil napas. Namun perenang hanya dapat melihat atas dan tidak bisa melihat ke depan. Sewaktu berlomba, perenang memperkirakan dinding tepi kolam dengan menghitung jumlah gerakan.

Dalam gaya punggung, gerakan lengan dan kaki serupa dengan gaya bebas, namun dengan posisi tubuh telentang di permukaan air. Kedua belah tangan secara bergantian digerakkan menuju pinggang seperti gerakan mengayuh. Mulut dan hidung berada di luar air sehingga mudah mengambil atau membuang napas dengan mulut atau hidung.

Sewaktu berlomba, berbeda dari sikap start perenang gaya bebas, gaya dada, dan gaya kupu-kupu yang semuanya dilakukan di atas balok start, perenang gaya punggung melakukan start dari dalam kolam. Perenang menghadap ke dinding kolam dengan kedua belah tangan memegang besi pegangan. Kedua lutut ditekuk di antara kedua belah lengan, sementara kedua belah telapak kaki bertumpu di dinding kolam.

Gaya punggung adalah gaya berenang yang sudah dikenal sejak zaman kuno. Pertama kali diperlombakan di Olimpiade Paris 1900, gaya punggung merupakan gaya renang tertua yang diperlombakan setelah gaya bebas.

4. Gaya kupu-kupu

Gaya kupu-kupu atau gaya lumba-lumba adalah salah satu gaya berenang dengan posisi dada menghadap ke permukaan air. Kedua belah lengan secara bersamaan ditekan ke bawah dan digerakkan ke arah luar sebelum diayunkan ke depan. Sementara kedua belah kaki secara bersamaan menendang ke bawah dan ke atas seperti gerakan sirip ekor ikan atau lumba-lumba. Udara dihembuskan kuat-kuat dari mulut dan hidung sebelum kepala muncul dari air, dan udara dihirup lewat mulut ketika kepala berada di luar air.

Gaya kupu-kupu diciptakan tahun 1933, dan merupakan gaya berenang paling baru. Berbeda dari renang gaya lainnya, perenang pemula yang belajar gaya kupu-kupu perlu waktu lebih lama untuk mempelajari koordinasi gerakan tangan dan kaki.

Berenang gaya kupu-kupu juga menuntut kekuatan yang lebih besar dari perenang. Kecepatan renang gaya kupu-kupu didapat dari ayunan kedua belah tangan secara bersamaan. Perenang tercepat gaya kupu-kupu dapat berenang lebih cepat dari perenang gaya bebas. Dibandingkan dalam gaya berenang lainnya, perenang gaya kupu-kupu tidak dapat menutupi teknik gerakan yang buruk dengan mengeluarkan tenaga yang lebih besar.

Utilitas

UTILITAS

Pengolahan Air Proses

1.      Flow sheet pengolahan air sungai sampai kepenggunaan untuk umpan boiler dan air pendingin. Serta plot keterangan yang diperlukan seperti proses, bahan kimia yang digunakan dan lain-lain.

Ø  Air Pendingin

Pada umumnya air digunakan sebagai media pendingin karena faktor-faktor sebagai berikut :

a.       Air merupakan malcri yang dapat diperoleh dalam jumlah besar.

b.      Mudah dalam pcngaturan dan pengolahan.

c.       Menyerap panas yang relatif tinggi persatuan volume.

d.      Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya perubahan temperatur pendingin.

e.       Tidak terdekomposisi.

Adapun syarat-syarat air yang digunakan sebagai media pendingin:

a.       Jernih, maksudnya air harus bersih, tidak terdapat partikel-parlikel kasar yaitu batu, krikil atau partikel-partikel halus seperti pasir, tanah dan lumut yang dapat menyebabkan air kotor.

b.      Tidak menyebabkan korosi.

c.       Tidak menyebabkan fouling, fouling disebabkan oleh kotoran yang terikut saat air masuk unit pengolahan air, disamping pasir, mikroba dan zat-zat organik.

Ø  Air Umpan Boiler ( Boiler Feed Water )

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam penangan air umpan boiler, air tersebut hams mempunyai syarat-syarat sebagai berikut:

a.       Air bebas dari zat-zat yang dapat menyebabkan korosi.

Korosi yang terjadi dalam boiler disebabkan air mengadung larutan-larutan asam, gas-gas terlarut seperti O2, CO2,H2S dan NaHCO3 masuk karena aerasi maupun kotak dengan udara luar.

b.      Air bebas dari zat yang dapat menyebabkan scale forming Pembentukan kerak disebabkan karena adanya kesadahan dan suhu tinggi, yang biasanya berupa garam-garam karbonat dan silikat.

c.       Air bebas dari zat yang dapat menyebabkan foaming

Air yang diambil kembali dari hasil pemanasan biasanya menyebabkan foaming pada boiler karena adanya zat-zat organik dan zat-zat yang tidak terlarut dalam jumlah besar. Efek pembusaan terutama terjadi pada alkalinasi tinggi.

Ø  Air Minum, Kebutuhan Rumah Tangga dan Kantor

Air yang digunakan sebagai air minum, kebutuhan rumah tangga dan kantor, Harus mempunyai syarat-syarat sebagai berikut :

a.       Persyaratan fisika

·         Air harusjernih, tidak keruh

·         Tidak berwarna

·         Tidak berasa / rasanya tawar

·         Tidak berbau

·         Temperatur normal ( 20۫- 26 ۫C )

·         Tidak mengandung padatan

b.      Persyaralan kimia

·         Ph neual ( Ph = 7 )

·         Tidak mengandung bahan kimia beracun

·         kesadahan rendah

·         Tidak mengandung zat organik

c.       Persyaratan biologis

·         Tidak mengandung bakteri pathogen

·         Tidak mengandung bakteri nonpathogen

Ø  Air Pemadam Kebakaran ( Hydrant)

Persyaratan air pemadam kebakaran adalah sebagai berikut:

a.       Tidak mengandung padatan seperti pasir, batuan kerikil

b.      Tidak mengandung kotoran seperti daun, sampah

Ø  Pengolahan Air

Kebutuhan air dalam suatu pabrik dapat diambil dari sumber yang ada disekitar pabrik dengan mengolah terlebih dahulu agar memenuhi syarat yang digunakan. Pengolahan tersebut dapat meliputi pengolahan secara fisika dan kimia, penambahan desinfektan maupun dengan penggunaan ion exchanger.

Tahapan penjernihan air, yaitu :

a.       Pemisahan kotoran air sungai

Dalam tahapan ini air sungai ditampung terlebih dahulu ke dalam bak penampung yang selanjutnya dialirkan ke bak pengendap dan akan mengalami proses pengendapan terhadap partikel-partikel yang terikut masuk bersama air seperti pasir, kerikil, lumpur dan lain-lain.

b.      Flokulasi

Setelah mengalami pengendapan, air kemudian dialirkan ke bak flokulator.Pada bak ini terjadi penambahan koagulan yang fungsinya untuk fluk-fluk yang makin lama akan bersatu dan membentuk partikel yang lebih besar dan dilakukan pengadukan untuk mencampur air dengan bahan koagulan (Al2(SO4)3.18H2O) dan larutan (Na2SO3) yang bertujuan untuk menurunkan kesadahan air.

Persamaan Reaksi :

CaSO₄ + Na₂CO₃     →    CaCO₃ + Na₂SO₄

CaCl₂ + Na₂CO₃    →    CaCO₃ + 2 NaCl

6 NaAlO₂ + Al₂(SO₄)₃.18H₂O    →    8 Al(OH)₃ + 3 Na₂SO₄ + 6 H₂O

Dari bak flokulator, air kemudian dialirkan ke dalam clarifier dimana pada tangki ini akan terjadi penggumpalan yang lebih sempurna dari fluk-fluk yang berasal dari bak flokulator yang kemudian diendapkan secara gravitasi dan pada waktu tertentu dilakukan blow down untuk membuang endapan yang terbentuk sebelumnya.Air bersih keluar dari clarifier secara over flow.

c.       Penyaringan dengan sand filter

Air dari Clarifier dimasukkan ke dalam bak saringan pasir (sand filter) yang tersusun atas screen, kerikil, pasir, arang dan ijuk untuk menahan atau menyaring partikel-partikel padat yang lolos atau terbawa bersama air dari clarifier.Kemudian diteruskan ke bak air bersih lalu dialirkan ke bak air minum dengan ditambahkan kaporit sehingga didapat air ;ang bebas penyakit dan bau.

Ø  Demineralisasi

Untuk umpan ketel (boiler) dibutuhkan air yang memenuhi persyaratan bebas dari garam-garam mineral yang terlarut. Proses demineralisasi dimaksudkan untuk menghilangkan ion-ion yang terkandung pada filtered water. Adapun tahapan proses pengolahan air untuk umpan ketel adalah sebagai berikut:

a.       Kation Exchanger

Menara kation berfungsi untuk menghilangkan kesadahan air yang disebabkan oleh garam-garam kation yang berisi resin.

Reaksi pelunakan air pada kation exchanger :

Ca(HCO₃)₂ + Na₂Z    →    2 NaHCO₂ + CaZ

Mg(HCO₃)₂ + Na₂Z    →    2 NaHC0₃ + MgZ

CaS0₄ + Na₂Z    →    2 Na₂S0₄ + CaZ

MgSO₄ + Na₂Z    →    2 Na₂SO₄ + MgZ

CaCI₂ + Na2Z    →    2 NaCl + CaZ

MgCl₂ + Na₂Z    →    2 NaCl + MgZ

Dalam jangka waktu tertentu, kation resin ini akan jenuh sehingga perlu di regenerasi :

CaZ + 2 NaCl    →    Na₂Z + CaCl₂

MgZ + 2 NaCl    →    Na₂Z + MgCl₂

b.      Anion Exchanger

Menara anion berfungsi untuk mengikat ion-ion negatif (anion) yang terlarut dalam air, dengan resin bersifat basa.

Reaksi pelur akan air pada anion exchanger :

RNH₂ + HCI    →    RNH₃Cl

2 RNH₃OH + H₂CO₃    →    (RNH₃)₂ CO₃ + 2 H₂O

Dalam jangka waktu tertentu, kation resin ini akan jenuh sehingga perlu di regenerasi :

RNH₃Cl + NaOH    →    RNH₂ + NaCl + H₂O

(RNH₃)₂CO₃ + 2 NaOH    →    2 RNH₃OH + Na₂CO₃

c.       Deaerasi

Dearasi adalah proses pembebasan air umpan ketel dari gas-gas terlarut seperti oksigen (O₂) dan carbon dioksida (CO₂). Air yang telah diinjeksikan (polish water) dipompakan ke dalam deaerator dan diinjeksikan hidrazin (N₂H₄) untuk mengikat oksigen yang terkandung dalam air sehingga dapat mencegah terbentuknya kerak (scale) pada tube boiler.

Reaksi

N₂H₄ + O₂ →  2 H₂O + N₂

Kedalaman deaerator juga dimasukkan low condensat yang berfungsi sebagai media pemanas.

Air yang keluar dari deaerator dialirkan dengan pompa sebagai air umpan boiler (boiler feed water).