PENERAPAN ALGORITMA PREDIKSI STRUKTUR KRISTAL KUBUS UNTUK KONT AMINAN T AK-LARUT P ADA MATERIAL ISOLATOR GARDU INDUK. Tatang Mulyana, Enung Nurlia

p~ ~ N~ H t N~ k.. ~ X Kc Z. I>SN 1410-?6g6

PENERAPAN ALGORITMA PREDIKSI STRUKTUR KRISTAL KUBUS UNTUK

KONT AMINAN T AK-LARUT P ADA MATERIAL ISOLATOR GARDU INDUK

Tatang Mulyana, Enung Nurlia

S3h

Puslitbang TeknikNuklir -BATAN

ABSTRAK

PENERAPAN ALGORITMA PREDIKSI STRUKTUR KRISTAL KUBUS UNTUK KONTAMINAN TAK-LARUT PADA MATERIAL GARDU INDUK. Telah diterapkan suatu algoritma untuk memprediksi struktur kristal kubus pada suatu material. Struktur kristal kubus pada suatu material terdiri dari 4 rasa, yaitu kubus sederhana (ks), kubus pusat muka (kpm), kubus pusat badan (kpb), dan intan. Untuk menjalankan algoritma ini diperlukan 3 jenis data. Data pertama adalah data yang menyatakan unsur kimia apa saja yang terkandung pada material. Data kedua adalah data senyawa kimia dan struktur kristal yang mungkin dimiliki oleh material. Data ketiga adalah data difraksi sinar x dari material. Data pertama diperoleh dari penggunaan peralatan penentuan unsur-unsur kimia seperti fluoresensi sinar x, mikroskop sapuan elektron, daD lain-lain. Data kedua terdapat dalam Tabel Hanawalt. Data ketiga diperoleh dari peralatan difraktometer sinar x. Dalam makalah ini disajikan penerapan algoritma tersebut pada material kontaminan tak-larut yang terdapat pada isolator Gardu lnduk Petro Gresik. Hasil penelitian menunjukkan adanya kelebihan daD kekurangan pada metode ini. Kelebihan algoritma ini diantaranya adalah mudah dilakukan karena mempunyai sedikit perhitungan. Kekurangannya adalah adanya faktor intuisi, banyak sumber kesalahan dan sangat tergantung pada data yang terdapat dalam tabel Hanawalt.

Abstract

APPLIED ALGORITM OF CUBIC CRYSTAL STRUCTURE PREDICTION FOR NON-SOLUBLE CONT AMINA TION MATERIAL. An algoritrn had applied to predict a cubic crystal structure on the material. The cubic crystal structure contained four phases, they are: Simple Cubic ( SC ), Face Centered Cubic ( FCC), Body Centered Cubic ( BCC ) and Diamond. To running this algoritrn was needed three data types. The primary data types are obtain from using instrument of element's determination, such as X-ray Fluoresence, Scanning Electron Microscope ( SEM ) ,etc. The second data types are optained from Hanawalt table. The third data types are obtained from X-ray Difraktometer ( XRD ) instrument, In this paper present the logaritm applying to non-soluble contaminant material. From then on result show excess and lack exist. The excesses this algoritrn among are simple because it has a lirttle calculation. The lack this algoritm among is intuition factor exist, many error source, and dependent upon data in

Hanawalt table.

Kata kunci

struktur kristal, kubus sederhana,

kubus pusat muka, kubus pusat badan,

Tabel Hanawalt.

PENDAHULUAN

Dalam penelitian ini, sampel kontaminan tak larot diperoleh dari isolator yang terdapat di Gardu Induk Petro-Gresik. Untuk mengetahui pengaroh kontaminan tak larot pada tegangan flash over isolator tersebut diperlukan pengetahuan tentang sifat fisik dan kimia dari kontaminan. Sifat fisik dan kimia dari suatu kontaminan dapat diketahui dengan mudah apabila diketahui material pembentuknya. Material yang Kontarninan tak larut merupakan bahan yang

menyerap air dan mengikat kontarninan garam di permukaan isolator. Hal ini menyebabkan timbulnya lapisan konduktif pada isolator tersebut. Lapisan yang bersifat konduktif ini akan mempengaruhi tegangan flash over pada isolator tersebut. Tegangan flash -over dari suatu isolator merupakan parameter penting saluran transmisi yang ada di suatu Gardu lnduk PLN.

~J

2$ A~

1111

90

p~

A~

p~

~

~

K..t u~ ~

T""-~ ;..J...

H~

I~

c,M.i..

Iwl..ft

T~H~,~N~.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Unsur-unsur yang terkandung pacta sampel kontaminan tak laru!. isolator Gardu lnduk Petro-Gresik yang diperoleh dari metode tluoresensi sinar x

ditunjukkan pacta Tabel I

Data dari Tabel Hanawalt untuk senyawa kimia yang mengandung unsur-unsur Ca, Si , Zn , Fe, S dan Sr yang mempunyai struktur kubus ditunjukkan pacta Tabel

2.

Data difraksi sinar x sarnpel kontarninan tak-larut isolator Gardu Induk Petro Gresik ditunjukkan pada Gambar I

Data pada tabel-tabel berikut ini adalah basil dari penerapan algoritrna (2f) perhitungan) dan data difraksi sinar x kontaminan tak-larut isolator Gardu Induk Petro Gresik (2 f) percobaan). Panjang gelombang sinar x (A.) yang digunakan adalah 1,5405 Angstrom

Jika ditetapkan ketentuan bahwa senyawa kimia yang diprediksikan akan benar apabila pada data 2f) (perhitungan dan percobaan) minimal terdapat 3 buah data yang masing-masing memiliki L1 2f) < 0,5000, maka dapat disimpulkan bahwa kontaminan tak larut yang diteliti mengandung material FeO, y-Fe20J' CaO, SiO2, CaS, FeJS2, FeJO4, FeJS4, dan ZnFe204.

membentuk kontaminan di alam terdiri dari material yang bersifat konduktif dan material yang bersifat lembam (inert). Material yang bersifat konduktif terdiri dari garam-garam yang dapat terurai menjadi ion-ion, seperti nartium klorida, magnesium klorida dan nartium sulfat. Material yang bers i fat lembam terdiri dari material padat yang tidak dapat terurai menjadi ion-ion dalam larutan, diantaranya silikon oks ida, tanah liat (kaolin, bentonit) clan semen portland. Oleh karena material tersebut termasuk material kristalin, maka untuk

mengetahuinya

dipergunakan

metode penentuan

struktur

kristal. Dalam penelitian ini, penentuan struktur kristal dibatasi pada srtuktur kristal kubus, clan untuk menentukannya menggunakan suatu algoritma.

Untuk menjalankan algoritma ini memerlukan 3 jenis data. Ketiga jenis data tersebut adalah :

1. Data fluoresensi sinar x atau mikroskop sapuan elektron.

Data data ini memberi oinformasi unsur yang terkandung pada suatu material

2. Tabel Hanawalt.

Data yang berisi nama senyawa kimia clan struktur

kristal

3. Data difraksi sinar x.

Data yang berisi pola difraksi dari suatu material. Ketiga jenis data tersebut diolah dalam suatu algoritma sehingga diketahui material apa saja yang terdapat dalam kontaminan tersebut.

KESIMPULAN

Algoritrna untuk memprediksi kristal kubus pada suatu material dapat diterapkan untuk meneliti kontaminan tak-larut yang berasal dari isolator gardu induk Petro-Gresik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa material tersebut mengandung FeD, y-Fe2D3, CaD, Sia2, CaS, Fe3S2, Fe3D4, Fe3S4, dan ZnFe2D4.

ALGORITMA

Algoritma prediksi struktur kristal kubus adalah sebagai berikut :

1. Tentukan unsur kimia apa saja yang terkandung pada material.

2. Berdasarkan data yang diperoleh dari langkah 1, prediksikan senyawa kimia yang terkandung pada material.

3. Pilih senyawa kimia prediksi yang berstruktur kristal kubus pada Tabel Hanawalt.

4. Oari Tabel Hanawalt, untuk setiap senyawa kimia prediksi hitung dhkJ dan 2 () dengan menggunakan

persamaan

:

(1)

DAFTARPUSTAKA

[1]. Ito, S., Influence of Non-Soluble Contaminants on Withstand Voltage of Artificially Contaminated Insulators, 8-th International Symposium on High Voltage Engineering, 1993, 121-124.

[2]. Cullity B.D., Element of X-Ray Diffraction, addison-Wesley, London, 1959.

[3]. Joint Commitee on Powder Diffiaction Standards, Powder Diffiaction File: Alphabetical Index Inorganic Compound, Pensylvania, USA, 1978. [4]. Joint Commitee on Powder Diffiaction Standards,

Powder Diffiaction File: Set 1 -23, Pensylvania, USA, 1978

e = arc sin -.J

{IJ(2dhkU}

₍₂₎

Bandingkan antara 20 (hasil perhitungan) denan 20 (data difraksi).

Berdasarkan beda 20 yang telah ditetapkan dapat diketahui apakah material mengandung senyawa kimia prediksi.

p~

A~

p~

~

~

~

U..t../.

~

Td-L.,...;t

~ H~

t~

G

l..

t...i../t

T~H~.~N~.

Tabel1. Data fluoresensi sinar x kontaminan tak- larut

isolator Gardu Induk Petro-Gresik _{Tabel3 Set hkl untuk fasa-fasa pada struktur} kubus d~n!ukkan pada.

No.

Nama Unsur

Ca

Si

Zn

Fe

S

Sr

%-berat

51,69

31,20

~

3,08

~

0.30

No

ks

110 110 III

200

210 211

kpm

kpb mtan 2

3

4

5

6 110 III

200

III 200 211

Tabel2. Senyawa kimia prediksi kontaminan tak-larut

isolator Gardu Induk Petro Gresik. 220 221 310 311 222 320 321 220 220 220

Oksida

No. File

Fasa

Kubus

ks

ks

ks

ks

ks

J5£!!!-~

~

kpb

310 311'

222

311

6-615

4-755

4-777

4-35 9

8-464

6-710

19-629

16-713

22-1012

«-Hanawalt

4,307

8,350

4,8105

7,18

5,6948

5,417

8,396

9,876

8,4411

4-Hanawalt 18,5505 69,7225 23,1401 51,5529 32,4307 29,3439 70,4928 97,5354 71,2522 222

321

FeO

yFez 0)

CaO

SiOz

CaS

Fe) Sz

ZnS

Fe) 04 ZnFez 04 400 322 330 331 420 421 332 400 400 400

330

331

420 331 2

3

4

5

6

7

8

9 10 II 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

25

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 420 332

422

430

431

333

422

422

422 431

333

333

432

521 521 440

441

433

531

442

610

532

440 440 440 (

433

531

442

531

442

532

620 620 630 620

Gambar 1 Data difraksi Sinar X kontaminan tak-larut isolator gardu induk Petro-Gesik

~I

2S

A~

1'1'1'1

p~

A~

p~

~

~

K..l.o4

u~ ~

T~-l..M.t

~ H~

I~

GMk 1...l../L

T~ H~,

~

N...t.,..

p~

A~

p~

~

~

K../,..,.

U~ ~

1""-L.,...:t

~ H~

,~

G

k I...l.-"

1~ H..ir-. E

fi

N~.

Tabel11. Data 28 (perhitungan dan percobaan) senyawa kimia prediksi Fe3S4

~,

2S

A~ 1111

94