Sekilas Mata Kuliah di Teknik Kimia (semester 4)

SEMESTER 4

Mata kuliah semester 4 campuran dari materi perancangan, konsep fundamental, dan penyiapan aspek penting di industri seperti safety dan utilitas. 

Azas Teknik Kimia 2
ATK 2 ini adalah lanjutan dari ATK 1. Bila edisi pertama diisi tentang neraca massa, di edisi kedua ini membahas neraca energi (panas) dari sebuah sistem. Apa itu neraca energi? Neraca energi dibuat berdasarkan prinsip hukum kekekalan energi, yang intinya tidak mungkin ada energi yang hilang dalam suatu sistem, yang ada hanyalah energi yang berubah menjadi wujud yang lain. Untuk suatu sistem dapat disimpulkan bahwa :

Energi masuk sistem - Energi keluar sistem = Akumulasi energi dalam sistem 

Sama seperti ATK 1, ATK 2 menjadi sangat penting di Teknik Kimia, karena Neraca Energi merupakan salah satu dari  6 komponen Chemical Engineering Tools, yaitu alat-alat (ilmu) yang menjadi dasar bagi para insinyur Kimia.

Selain pengenalan neraca panas, ATK 2 juga membahas materi tentang kelembaban yang merupakan dasar dalam perancangan di mata kuliah berikutnya. Selain itu yang tidak kalah pentingnya adalah konsep tentang bilangan tak berdimensi dan similaritas teknik yang sangat banyak manfaatnya di dunia pertekiman. 

Pustaka : 

Soegiarto, 1981, “Diktat Kuliah Asas-asas Teknik Kimia”, Pusat Penerbitan Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada.

Himmelblau, D.F., 1996, “Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering”, Prentice-Hall International Inc., New Jersey.

Transportasi Bahan dan Sedimentasi 
TBS adalah pembuka rangkaian mata kuliah Operasi Teknik Kimia (OTK). OTK sendiri di sini dibagi menjadi empat mata kuliah, yaitu TBS, OPB, OPMP, dan AIK yang nanti akan dijelaskan satu-satu di tiap semesternya. TBS juga merupakan mata kuliah perancangan pertama yang diambil oleh mahasiswa Tekkim.
Materi yang dibahas disini adalah tentang bagaimana cara mentransportasikan bahan di dalam pabrik sesuai dengan fasenya. Untuk cairan, akan dibahas Persamaan Bernoulli yang merupakan penurunan dari neraca energi dan menjadi fondasi utama dalam perhitungan aliran fluida. Selain itu dibahas juga karakteristik dari pompa (sentrifugal, reciprocating) dan pemilihannya yang sesuai dengan kondisi yang diperlukan serta pengenalan alat ukur aliran cairan (venturimeter, dll.)
Untuk padatan, di sini akan dibahas beberapa alat yang umum digunakan di industri seperti conveyor (belt, screw, appron) dan elevator. Akan dibahas juga sekilas tentang storage padatan (misal dengan silo, bin, gudang) dan perhitungan sederhana keperluan energi untuk memindahkan padatan menggunakan conveyor. Bila beruntung, akan dibahas juga sekilas tentang transportasi fase gas (kompresor, blower, dan fan).
Untuk sedimentasi, akan dibahas tentang prinsip dasar dari sedimentasi menggunakan terminal velocity, hukum Stoke, dan perancangan thickener.
Overall, TBS ini lumayan ruwet karena materinya cukup banyak dan nantinya mata kuliah ini bakal sangat berguna saat mengerjakan Tugas Akhir Perancangan Pabrik Kimia.

Pustaka : Brown, G.G., 1953, ”Unit Operations”, 4 ed., John Wiley & Sons, New York.

Termodinamika Teknik Kimia 2
TTK 2 atau sering juga disebut Termo 2 membahas konsep-konsep fundamental di Teknik Kimia. Untuk paruh pertama, akan direview kembali konsep-konsep penting dalam Termo 1, pengenalan sistem termodinamika untuk sistem alir, sistem pembangkitan energi mekanis dari panas, dan konsep dari sistem refrigerasi.
Paruh kedua akan membahas salah satu Chemical Engineering Tools, yaitu kesetimbangan (fasa dan kimia). Kesetimbangan fasa menjadi sangat penting karena merupakan basic perancangan alat-alat pemisahan seperti menara distilasi, flash drum, dll. Kesetimbangan kimia membahas tentang kesetimbangan reaksi yang akan berhubungan dengan materi kuliah di Proses Industri Kimia dan Teknik Reaksi Kimia.
Pustaka : Smith, J.M., Van Ness, H.C., and Abbott, M.M., 2004, “Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics”, 6ed., McGraw Hill Book Company, New York.

Metode Numerik dan Pemrograman Komputer
Metode Numerik dan Pemrograman Komputer (biasa mahasiswa menyebutnya dengan Metnum) dulunya terdiri dari dua mata kuliah, yaitu Matematika Teknik Kimia 2 (2 sks) dan Pemrograman (1 sks). Kenapa disebut MTK 2, karena kasus-kasus yang dibahas nantinya adalah kasus-kasus menantang ala MTK. Namun bila MTK diselesaikan secara analitis, Metnum menuntut kita untuk menyelesaikannya secara numeris. Numeris sendiri tidak menggunakan penurunan persamaan panjang lebar ala MTK, tetapi menggunakan metode-metode tertentu yang diselesaikan dengan perhitungan berulang (iterasi) sehingga lebih mudah.
Nantinya kita akan dipandu dari awal dulu dengan kasus-kasus sederhana, seperti mencari akar persamaan, penyelesain persamaan simultan (linear dan nonlinear), diferensiasi dan integrasi yang semuanya diselesaikan secara numerik. Setelah itu akan dibahas cara menyelesaikan Persamaan Differensial baik Ordiner (dengan metode Runge Kutta, dll) maupun Parsial (dengan shooting method, finite difference approximation, dll). Penyelesaian persamaan inilah yang kelak kita gunakan untuk menyelesaikan persamaan-persamaan yang umum dijumpai di Teknik Kimia.
Untuk hasil akurat, sebaiknya iterasi dilakukan puluhan kali, ratusan kali, atau bahkan ribuan kali. Namun karena tidak mungkin dikerjakan manual, maka Metnum ini dirangkai dengan pemrograman komputer. Di sinilah challengenya, kita harus mengubah penyelesaian problem yang kita temui ke bahasa program yang dimengerti oleh komputer. Software yang digunakan bisa Fortran, Basic, Scilab, atau Matlab. Bahasa pemrograman nantinya harus dipelajari secara cepat agar tidak tertinggal materi kuliah. Untuk membantu mempercepat pemahaman, setiap minggunya akan diadakan tutorial oleh Tim Asisten Metnum Prokom.
Untuk melewati mata kuliah ini, butuh pemahaman yang kuat terhadap materi Metode Numerik dan sering-sering berlatih membuat program agar terbiasa. Kelak materi ini akan sangat berguna ketika menghadapi Praktikum khusus (Praksus) OTK, penelitian, dan Tugas Akhir.

Pustaka : Constantinides, A. and Mostoufi, N., 1999, “Numerical Methods for Chemical Engineering with Matlab Applications”, Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, New Jersey.

Proses Industri Kimia 1
PIK 1 membahas seabrek proses industri di pabrik kimia, yaitu proses pembuatan asam sulfat, natrium karbonat, natrium hidroksida, natrium klorida, ammonia, syn gas dan juga pembuatan pupuk urea, ammonium sulfat, dan super phospat. Kita dituntut untuk memahami setiap proses yang terjadi, reaksinya, kondisi operasi, dan kemungkinan perubahan alternatif proses. Biasanya diadakan kuliah tamu dari praktisi industri pupuk untuk lebih memantapkan materi.

Pustaka : Kobe, K.A., 1957, “Inorganic Process Industries”, the Macmillan Company, New York.

Pengolahan Air dan Air Limbah
PAAL membahas dua materi yang cukup penting dalam Tugas Akhir Perancangan Pabrik nantinya. Paruh pertama akan dikenalkan dengan air industri, yaitu air yang digunakan untuk proses, pendingin, keperluan umum, dan umpan boiler. Spesifikasi air yang digunakan berbeda-beda tergantung kebutuhan proses dan boleh tidaknya ada kontaminan dalam air. Selain itu dibahas juga cara menyiapkan air industri tersebut, baik yang berasal dari air sungai atau air laut. Sedangkan paruh kedua akan membahas tentang pengelolaan limbah di industri dan juga konsep produksi bersih.

Pustaka : Cheremisinoff, N.P., and Cheremisinoff, P.N., 1993, “Water Treatment and Waste Recovery”, Prentice Hall.

Keselamatan Industri
Keselamatan industri akan menjelaskan tentang konsep-konsep penting dalam pengelolaan bahan beracun dan berbahaya (B3). Untuk bahan flammable, akan ditekankan pada konsep flash point, flammability limit, fire point, autoignition temperature, dan bagaimana terbentuknya api. Harapannya dengan mengetahuinya, maka kebakaran dapat dicegah. Untuk bahan toxic, explosive, corrosive, reactive, radioactive selanjutnya juga akan dibahas konsep-konsep yang berhubungan dengan tujuan yang sama. Selain itu, akan diberikan juga materi tentang cara identifikasi resiko, teknik identifikasi hazard, dan peninjauan aspek keselamatan dalam perancangan proses.

Pustaka : Crowl, D. A., and J. F. Louvar, 1990, “Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications”, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Kewirausahaan 
Kewirausahaan membahas tentang konsep-konsep penting dalam kewirausahaan dan diharapkan dapat terciptanya technopreneur dari bidang Teknik Kimia.
Pustaka : -



Filsafat dan Penciptaan Ilmu

Mata kuliah yang agak membosankan bagi mahasiswa teknik, karena isinya adalah teori dan hafalan. Materinya tentang pengertian filsafat, sejarah perkembangan ilmu, logika, metode berpikir ilmiah, kebeneran ilmiah, hubungan teknologi, ilmu, dan kebudayaan, sikap mental dan etika teknik.

Pustaka : Tim Dosen Filsafat Ilmu Fakultas Filsafat UGM,1996, “Filsafat Ilmu”, Liberty Yogyakarta

Teknik Kimia for Dummies

            Postingan kali ini aku bakal  menyampaikan informasi yang lengkap seputar dunia Teknik Kimia (berdasarkan pengalaman setelah menyelesaikan kuliah di Teknik Kimia UGM). Semoga bisa menjadi referensi bagi yang memerlukan.

Apa itu Teknik Kimia?

Teknik Kimia sebenernya bagiku pribadi lebih tepat disebut sebagai Process Engineering, karena goal utamanya adalah agar kita bisa merancang proses. Diharapkan lulusannya dapat mengubah ide pembuatan produk menjadi nyata. Contohnya gimana?

Misal : Ada ide untuk membuat susu sapi segar menjadi susu bubuk. Nah, gimana caranya? Perlu alat apa aja buat skala industri? Susu kan ga boleh kena suhu terlalu tinggi, terus gimana biar jadi susu bubuk yang kering? Pabriknya bakal aman didirikan ga? Bakal menguntungkan secara ekonomi ga?

Itu kira-kira gambaran pertanyaan di Teknik Kimia dan kita bakal dipandu pelan-pelan untuk bisa mengerti itu semua melalui setiap mata kuliahnya semester demi semester. Jadi bagi yang sekarang bingung dan ga ada gambaran sama sekali, tenang aja... nanti saat waktunya tiba bakal bisa kok

Jadi, jangan ada yang kepikiran lagi kalau anak Teknik Kimia cuma di laboratorium melulu, bikin obat, dan bikin bom ya :D

Apa bedanya Teknik Kimia sama Kimia?

Jelas beda, karena dua jurusan ini punya spesialisasi masing-masing. Jurusan Kimia kuat di fundamental ilmu kimia dan tertantang menemukan sesuatu yang baru. Kimia juga mendesain mahasiswanya agar kuat di penelitian. Di dunia kerja, umunya mereka ada di bagian Quality Assurance, Research and Development, dan juga menjadi peneliti.

Teknik Kimia mementingkan bagaimana proses di industri bisa berjalan dengan baik dan aman plus menarik secara ekonomi. Teknik Kimia mendesain mahasiswanya agar kuat di engineering judgement. Kebanyakan posisinya di dunia kerja ada di Process Engineer, Production Supervisor, atau bahkan Field Engineer.

Namun hal itu ga mutlak, semua tergantung masing-masing pribadi. Ga tertutup kemungkinan juga orang Kimia menguasai ilmu proses dan anak Tekkim menguasai fundamental kimia. Begitu juga posisi kerjanya di dunia kerja. Mana yang lebih baik? Keduanya sama baik, tergantung kita masing-masing lebih minat yang mana.

Lah terus apa bedanya Teknik Kimia sama Teknik Industri?

Teknik Industri lebih condong belajar ke manajemen sistem di industri. Jadi belajar kapan bahan baku harus distok, gimana cara menciptakan suasana kerja yang nyaman, gimana biar pengiriman barang tepat waktu,dll. Mereka ga dibekali ilmu proses.

Teknik Kimia lebih condong belajar gimana biar bahan baku bisa diubah menjadi produk dengan biaya paling ekonomis.  Mereka ga dibekali ilmu manajemen sistem industri.

Jadi udah cukup jelas kan bedanya? Kembali ke minat masing-masing, lebih suka bisa bikin produknya apa bisa di manajemen sistemnya. Tapi ingat, semua hal itu ga mutlak dan di dunia kerja semuanya bisa berubah asal mau belajar.

Apa saja ilmu yang menunjang kuliah di Teknik Kimia?

Yang mutlak diperlukan adalah Matematika, karena Matematika adalah bahasanya Teknik Kimia. Bagi yang bingung matematika yang seperti apa, mungkin bisa baca postinganku tentang mata kuliah di tiap semesternya. Ilmu lain yang diperlukan adalah Fisika dan Kimia. Fisika yang diperlukan itu lebih ke arah termodinamika, kalor, gas ideal, sama ilmu fluida. Jadi bagi yang sebel sama mekanika, kamu cuma bakal dapat itu di satu semester kok. 

Kimianya seperti apa? Ya minimal mengerti sifat-sifat senyawa yang umum, misal etanol, etilen, asam sulfat, natrium hidroksida, dll. Kalian juga ga dituntut bisa dari awal kok. Lama kelamaan bakal terbiasa dengan sendirinya. Kalo senyawa yang ga umum di telinga (misal phtlalic anhydride, etilen oksid, dll) itu ga harus dihafal semua. Bahkan yang udah lulus Teknik Kimia aja belum tentu tau semua tentang senyawa itu. Tapi, kuliah disini bakal dikasih guidelinenya bagaimana cara mencari informasi data senyawa tersebut dan dari data tersebut kita bisa mengetahui apa aja karakterisitik bahan tersebut dan gimana cara penanganannya yang tepat.

Aku ga terlalu bisa Matematika, Fisika, dan Kimia di SMA. Bisa ga si kuliah di Teknik Kimia?

Bisa. Asal kamu punya kemauan belajar yang kuat. Semua ilmu bakal direview lagi dari awal. Tinggal tergantung kalian masing-masing aja. Kalau ga pernah belajar ya bakal kesusahan.

Gimana cara belajar yang baik di Teknik Kimia?

Sebisa mungkin bentuk kelompok belajar, supaya bisa saling bertukar pikiran dan memotivasi. Kalau maksain belajar sendiri bakal sulit, kecuali kalo memang kecerdasannya di atas rata-rata. Jangan menunda-nunda tugas kuliah juga, karena bakal menumpuk kalau tertunda terus. Tugas disini lumayan banyak, jadi bagi yang aktif di kegiatan lain harus pintar membagi waktu.

Kehidupan kuliah anak Teknik Kimia itu gimana?

Kehidupannya bakal normal kaya anak kuliahan pada umumnya kok. Ya tapi jangan ngarepin bakal sesantai di film atau sinetron ya. Buat tahun pertama, biasanya mahasiswa lebih memilih cari pengalaman organisasi, ada yang di tingkat jurusan, fakultas, bahkan sampai universitas. Banyak juga yang ikut kegiatan UKM kayak pecinta alam, sepakbola, catur, bulutangkis, pencak silat, dll. Itu semua pilihan masing-masing kok. Kalian sendiri yang bakal nentuin mana yang terbaik buat kalian nantinya. 

Untuk tahun kedua, pilihannya juga masih variatif. Ada yang masih ikut organisasi, ada yang udah mulai sibuk jadi asisten dosen, ada yang ikut PKM dan lomba-lomba, ada yang ikut kursus. 

Untuk tahun ketiga, biasanya mahasiswa udah mulai ngasih waktunya di urusan perkuliahan, karena prakikum makin sulit, mata kuliah makin sulit, dan beberapa ada yang udah mulai ambil penelitian. Ada juga yang sibuk jadi asisten praktikum dan asisten dosen, lomba-lomba, ngerjain proyek dosen, ikut internship/magang di perusahaan, dll. Tahun ketiga ditutup sama kegiatan KKN (Kuliah Kerja Nyata).

Untuk tahun keempat. Mahasiswa bakal fokus ke rangkaian tugas akhir : ada Penelitian, Seminar, Kerja Praktek, Tugas PPK, dan Pendadaran. Beberapa mahasiswa juga mengulang mata kuliah di semester sebelumnya buat memperbaiki nilai.

Minat apa aja sih yang ada di Teknik Kimia?

Kalau di UGM, ada empat minat yang bisa dipilih :

• Minat Pangan dan Bioproses. Bagi yang tertarik menggeluti industri makanan atau bioproses, disinilah tempat yang tepat.
• Minat Energi dan Lingkungan, buat yang tertarik sama dunia energi (oil, gas, batubara, energi terbarukan), dan lingkungan.
•  Minat Material dan Teknologi Mutakhir, buat yang tertarik sama material, metalurgi, polimer, keramik, dan teknolgi mutakhir seperti teknologi membran.
•  Minat Pemrograman dan Safety, buat yang tertarik sama software-software penunjang ilmu teknik kimia, pemrograman komputer, dan safety.               

Minimal setiap mahasiswa mengambil 5 mata kuliah (bernilai 10 SKS) sesuai minatnya masing-masing. Untuk setiap minatnya disediakan 6 mata kuliah, masing-masing tiga di semester ganjil dan tiga di semester genap.

Apa sih ilmu yang khas dari Teknik Kimia?

Teknik Kimia itu punya pedoman yang disebut Chemical Engineering Tools. Pedoman itu yang bakal bantu mahasiswa Tekim dan bahkan profesional buat menyelesaikan problem-problem. Apa aja isinya?

•  Neraca massa
•  Neraca energi (atau terkenal juga dengan neraca panas)
•  Kesetimbangan
• Proses kecepatan
•  Ekonomi
• Humanitas

Ilmu-ilmu inilah yang harus kalian serap ketika kuliah di Teknik Kimia. Jadi jangan sampai ketinggalan di kuliah ya.. Dan jangan lupa, ilmu-ilmu itu bakal ada di hampir semua mata kuliah semester tiga sampai semester tujuh (khusus untuk humanitas, itu ga kalian dapet di kuliah, tapi saat kalian berorganisasi dan ikut kegiatan-kegiatan).

Rangkaian Tugas Akhir di Teknik Kimia itu gimana?

Jadi di Teknik Kimia sendiri, tiap mahasiswa harus mengerjakan Penelitian (yang diakhiri seminar), Kerja Praktek, dan Tugas PPK (diakhiri Ujian pendadaran). Penelitian sendiri boleh diambil kalau udah melewati semua praktikum. Kalian bebas mau milih penelitian di laboratorium apa sesuai minat kalian masing-masing. Kegiatannya bikin proposal, penelitian di Lab, olah datanya, terus bikin laporan. Kalian juga harus menyampaikan hasil penelitian kalian di seminar yang terbuka buat umum. Jadi yang dengerin seminar kalian bebas bertanya dan berdiskusi.

Kerja Praktek rangkaiannya ngajuin surat ke industri yang dipilih, pretest ke dosen pembimbing, kerja praktek di industri selama kurang lebih 1 – 2 bulan (ngerjain tugas yang diberikan oleh dosen pembimbing dan atau pembimbing di industri), terakhir bikin laporan dan post test ke dosen pembimbing.

Tugas PPK (Prarancangan Pabrik Kimia) sendiri adalah tugas akhir yang paling utama, atau boleh dibilang skripsinya anak tekkim. Disini kalian ditantang membuat rancangan pabrik kimia sampai ke evaluasi ekonominya. Tenang... kalian bakal dipandu step by step kok. Ujian penutupnya adalah Ujian Pendadaran sama seperti jurusan lain pada umumnya.

Rancang pabrik kimia? Gimana caranya ya?

Emang ga kebayang kok awalnya. Tapi nanti setelah ikut kuliah, kalian bakal ngrasain gimana tiap mata kuliah bakal saling terkait satu sama lain menjadi satu kesatuan yang utuh : yaitu pabrik kimia.

Kuliah Azas Teknik Kimia : bakal kebayang gimana bikin neraca massa dan neraca energi di pabrik nantinya.

Kuliah Transportasi Bahan dan Sedimentasi : bakal kebayang gimana caranya memindahkan bahan dari satu tempat ke tempat lain di industri, baik cairan (pompa), padatan (conveyor, elevator, dll), maupun gas (kompresor, blower, dll). Diajarin juga cara memilih alat-alat tersebut dan merancangnya.

Kuliah Operasi Pemisahan Bertingkat dan Operasi Perpindahan Massa dan Panas : bakal belajar merancang alat-alat pemisahan di industri kaya menara distilasi, menara absorpsi, ekstraktor, cooling tower, dan dryer.

Kuliah Teknik Reaksi Kimia : bakal belajar cara merancang reaktor yang sesuai dengan reaksi kimia dan kondisi operasinya. Reaktor sendiri adalah jantung industri kimia, karena disitulah produk terbentuk.

Kuliah Alat Industri Kimia : belajar tentang perancangan alat pengolah padatan, filter, dan evaporator.

Kuliah Perancangan Alat Proses : belajar tentang perancangan tangki, vessel, heat exchanger, menara distilasi, separator drum.

Kuliah Pengendalian Proses : belajar tentang sistem kontrol di pabrik untuk menjamin spesifikasi produk dan keselamatan.

Kuliah Keselamatan Industri : belajar tentang menanggulangi dan mencegah potensi bahaya yang timbul di industri kimia.

Kuliah Pengolahan Air dan Air Limbah : belajar tentang mengolah air dari air sungai atau laut menjadi air yang akan digunakan sebagai air untuk keperluan pabrik dan pengolahan limbah pabrik.

Kuliah Ekonomi Teknik : belajar tentang konsep-konsep ekonomi dan analisis kelayakan industri.

Kuliah Perancangan Pabrik Kimia : menggabungkan alat-alat yang sudah kita pelajari secara terpisah menjadi satu kesatuan pabrik.

Semua mata kuliah tadi ditunjang dengan mata kuliah yang fundamental seperti proses transfer, termodinamika, pemodelan matematis, dan lain-lain.

Apa aja urutan merancang pabrik?

• Perancangan proses, yaitu memilih alternatif proses yang sudah ada atau malah membuat proses baru yang belum pernah ada. Tetapkan bahan baku, alat-alat apa aja yang mau dipakai, dan buat draft process flow diagramnya. Jangan lupa juga membuat neraca massa dan neraca energi dari pabrik.
• Perancangan alat, yaitu mendesain dimensi dan kondisi alat yang akan digunakan. Alat ada yang perlu dirancang sendiri karena memang kita memesan (misal reaktor, absorber, menara distilasi) atau yang mengikut vendor (misal pompa, pipa, kompresor). Lengkapi juga alat-alat dengan alat kontrol dan alat pengamanan agar menjamin keselamatan. Jangan lupa menyiapkan unit utilitas yang diperlukan seperti air industri, listrik, udara tekan, steam, dan keperluan lainnya. Buat process engineering flow diagram yang utuh, lengkap dengan alat kontrol dan safetynya.
• Evaluasi ekonomi, apakah pabrik tersebut layak didirikan dari sisi ekonomi. Parameter yang umum digunakan yaitu ROI, POT, BEP, dan DCFRR.

Tugas yang dibebankan ke mahasiswa adalah tugas Prarancangan Pabrik Kimia, jadi tidak harus sangat sempurna karena kita masih dalam tahap belajar. Yang penting cukup feasible dan memenuhi standard lulusan Teknik Kimia.

Overall, ilmu Teknik Kimia itu menyenangkan kok. Yang penting mau berjuang dan belajar. Mungkin sekian dulu postingan kali ini, semoga bermanfaat :)