LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS

Transkripsi

1 D-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS Utilitas berfungsi untuk menyediakan bahan-bahan penunjang yang mendukung kelancaran pada sistem produksi di pabrik. Unit-unit yang ada di utilitas terdiri dari : 1. Unit penyediaan dan pengolahan air (Water System). Unit pembangkit steam (Steam Generation System) 3. Unit penyedia udara instrument (Instrument Air System) 4. Unit pembangkit dan pendistribusian listrik (Power Plant and Power Distribution System) A. Unit Penyedia Air dan Steam 1. Perhitungan Kebutuhan Air a. Total kebutuhan air pendingin. Dengan rincian seperti pada tabel berikut: Tabel D.1 Kebutuhan Air Pendingin No. Kebutuhan Jumlah Satuan 1 Reaktor - 01 (RE-01) Cooler (CO-301) Jumlah Kebutuhan Over design 10% Recovery 90% Make-up 10% , , , , , ,7080 kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

2 D- b. Total kebutuhan untuk umpan boiler. Tabel D.. Kebutuhan air umpan boiler No. Kebutuhan Jumlah Satuan 1 Heater (HE-101) Heater (HE-10) Jumlah Kebutuhan Over design 10% Recovery 90% Make-up 10% 46, , , , , ,3317 kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam c. Kebutuhan air umum (general uses) Kebutuhan umum meliputi kebutuhan air karyawan kantor, perumahan dan sanitasi, kebersihan dan pertamanan, laboratorium dan pemadam kebakaran. Tabel D.3. Kebutuhan air untuk general uses No Kebutuhan Jumlah Satuan 1 Air untuk karyawan & kantor = 15 L/orang/hari Jadi untuk 134 orang diperlukan air sejumlah.0100 m 3 /hari Air Untuk Laboratorium m 3 /hari 3 Air untuk Bengkel m 3 /hari 4 Air Untuk Kebersihan dan Pertamanan m 3 /hari Total kebutuhan air bersih 9,0100 m 3 /hari 0,3760 m 3 /jam 373,100 kg/jam Total kebutuhan air dengan treatment = General uses + make up Boiler + make up Cooling Water = (373, , ,7080) kg/jam = 3.687,1417 kg/jam = 3,716 m 3 /jam

3 D-3 Kebutuhan air dipenuhi dengan sumber dari air sungai Santan dengan debit air 700 m 3 /jam.. Spesifikasi Peralatan Utilitas a. Bak Sedimentasi (BS-01) Fungsi : mengendapkan kotoran dan lumpur yang terdapat pada air sungai. Jenis : Bak rektangular Jumlah air sungai = 3.687,1416 kg/jam = 3,716 m 3 /jam = 981,7143 gal/jam = 131,361 ft 3 /jam Waktu tinggal 1 3 jam Diambil waktu tinggal 1,5 jam, sehingga dengan Over design 10 % maka Maka volume bak = 1,1 x 1,5 jam x 3,8131 m 3 /jam = 6,1317 m 3 = 16,5396 ft 3 Luas permukaan bak (A) = Qc/OR ( Keterangan: A = Luas permukaan bak (ft+) Qc = Laju Alir (gal/jam) OR = Overflowrate, gal/jam.ft Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft Dipilih bak beton dengan ukuran sebagai berikut : Asumsi: kedalaman bak (t) = 7 ft =,1336 m Panjang/lebar (p/l) = 3 : 1 5 : 1 Diambil p/l = 4 : 1 Luas bak (A) = Qc QR 981,7143 gal/jam = 500 gal/jam.ft = 1,9634 ft

4 D-4 l = v 4d l = 16,5396 ft 4 7 ft =,7809 ft = 0,8476 m 3 p = 4 x l = 4 x,7809 ft = 11,137 ft = 3,3905 m Asumsi turbidity = 850 ppm (Powell, 1954) x (suspended solid) = 4 % (Powell, 1954, gambar 4) Drain Drain = 4 % 850 ppm = 357 ppm = 3, lb/gallon air = 4, kg/kg air 3.687,1416 kg/jam = 0,1577 kg/jam Air sungai sisa = 3.687,1416 kg/jam 0,1577 kg/jam = 3.686,9839 kg/jam = 3,7160 m 3 /jam Tabel D.4. Spesifikasi Bak sedimentasi (BS 101) Alat Bak Sedimentasi Kode BS 101 Fungsi Mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai sebanyak 3,716 m 3 /jam dengan waktu tinggal 1,5 jam Bentuk Bak rektangular Dimensi Panjang = 3,3905 m Lebar = m Kedalaman =,1336 m Jumlah 1 Buah

5 D-5 b. Bak Penggumpal (BP 101) Fungsi : Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak Jenis penampung awal dengan menambahkan alum Al(SO4)3, soda kaustik, dan klorin. : Silinder tegak yang dilengkapi pengaduk. Jumlah air sungai Over design 10 %. = 3,7160 m 3 /jam = 3.687,1416 kg/jam Waktu tinggal dalam bak 0 60 menit (Powell, 1954) Diambil waktu tinggal 60 menit. Volume bak = 1,1 3,7160 m 3 /jam 1 jam = 4,0876 m 3 Dimensi bak silinder tegak dengan H/D = 1 V = ¼ π D H 4,0876 m 3 = 0,7850 D 3 Sehingga H = D = 1,7333 m = 5,6865 ft Jumlah alum yang diijeksikan sebanyak 0,06 % dari air umpan. Kebutuhan alum = 0,06 % 3,7160 m 3 /jam = 0,00 m 3 /jam. Jumlah soda kaustik yang diijeksikan sebanyak 0,05 % dari air umpan. Kebutuhan soda abu = 0,05 % 3,7160 m 3 /jam = 0,0019 m 3 /jam. Jumlah klorin yang diijeksikan sebanyak 1, % dari air umpan. Kebutuhan klorin = 1, % 3,7160 m 3 /jam = 0,0446 m 3 /jam Diameter impeller (Di) = 1/3 D = 0,5778 m = ft 4V Tinggi cairan (Z1) = D 3 4 3,7160 m /jam 3,14 (1,7333 m) = = 1,5757 m

6 D-6 WELH = 5,1696 ft = Z1 sg = 1,5757 1,000 = 1,5789 m = 5,1799 ft 600 0,3048 Putaran pengaduk (N) = Di WELH Di Putaran pengaduk (N) = 600 0,3048 1,8955 ft 5,1799 ft 1,8955 ft = 35,9165 rpm = rps Viskositas campuran = 0,0413 kg/m s. Berdasarkan viskositas campuran < 10 kg/m s maka dipilih jenis impeller yaitu marine propeller. NRe = N D i = 35,9165 0,5778 0, ,185 = 88.03,4019 Dari gambar Geankoplis, 1993 hal 155 dengan menghubungkan NRe dan pengaduk jenis marine propeller 3 blade (4), didapatkan Bilangan Power (Np) sebesar 0,8. Np x p x N³ x D5 Sehingga power (Po) = 550 3,17 = 0,0147 hp Efisiensi = 80 % Power motor = 0,0184 hp Power motor standar yang digunakan 0,5 hp

7 D-7 Tabel D.5. Spesifikasi Bak penggumpal (BP 101) Alat Bak Penggumpal Kode BP 101 Fungsi Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak penampung awal dengan menambahkan alum Al(SO4)3, klorin dan soda abu NaCO3. Bentuk Silinder vertikal Kapasitas 4,0876 m 3 Dimensi Diameter = 1,7333 m Tinggi = 1,7333 m Pengaduk Marine propeller Diamater pengaduk = 0,5778 m Power = 0,5 hp Jumlah 1 buah

8 D-8 c. Tangki Alum (TP-101) Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan alum konsentrasi 6 % volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal. Kondisi Operasi : Temperatur Tipe Tekanan = 30 o C = 1 atm : Tangki silinder vertikal yang dilengkapi pengaduk Konsentrasi alum yang diijeksikan ke dalam bak penggumpal Konsentrasi alum di tangki penyimpanan = 6 % = 0,06 % dari air umpan Kebutuhan alum = 0,06% 3.687,1416 kg/jam =,13 kg/jam,13 kg/jam Suplai alum ke bak penggumpal = 6% = 8,5088 kg/jam ρ alum = 1,307 kg/m 3 8,5088 kg/jam Laju alir alum = 3 1,307 kg/m = 0,0065 m 3 /jam 1. Menghitung Volume Tangki Valum = 0,156 m 3 Safety factor = 0 % Volume tangki = Jumlah alum x Waktu tinggal = 0,0065 m 3 /jam x 4 jam = 1, x Valum = 1, x 0,156 m 3 = 0,1875 m 3 (Peter and Timmerhaus, 1991, Hal:37). Menghitung Diameter dan Tinggi Tangki Rasio yang dipilih = 1 sehingga : Vtangki Vtangki =1/4 x π x D x H = 1/4 x π x D 3 = 0,781 D 3, sehingga D = 0,604 m =,0356 ft

9 D-9 H = 0,604 m =,0356 ft Nilai standar (Brownell and Young, App. E, Item 1, Hal. 346) : D = 4,5 ft = 1,3716 m = 54 in H = 4,5 ft = 1,3716 m = 54 in Maka, Volume tangki = 71,5331 ft 3 =,057 m 3 3. Menghitung Tekanan Desain H liquid = (V liquid / V tangki) x H tangki = (0,156 m 3 /.,057 m 3 ) x 1,3716 m = 0,1058 m = ft = 4,1651 in Pabs P operasi = Poperasi + Phidrostatis = 14,7 psi Dimana ρ = 1,307 kg/m 3 = 81,5933 lb/ft 3 Dimana, Phidrostatis : HL g/ g P hidrostatis = 144 = 0,1967 psi Maka, Pabs = 14,8967 psi c (Pers. 3.17, Brownell, 1959) Tekanan desain 5-10 % diatas tekanan absolut (Coulson, 1988, Hal:637). Tekanan desain yang dipilih 10 % diatasnya. Tekanan desain pada ring ke-1 (paling bawah) : Pdesain = 1,1 x 14,8967 psi = 16,3863 psi 4. Menentukan Tebal Plate ts = (Brownell and Young, 1959, Hal. 54) Keterangan : F = 1,650 (Brownell and Young, 1959, Tabel 13.1

10 D-10 untuk T = o F E = 0,8 (Jenis sambungan las : single-butt weld) C = 0,15 (Coulson, Vol 6, Hal. 17) Maka, 16,3863 psi kg/jam 54/ in ts = 0, 15 (1,650 0,8) (0,6 16,3863 psi) ts = 0,1688 in Diambil tebal plate standar = 0,1875 in 5. Desain Atap OD OA icr B b = tingi dish A sf a ID r t C Gambar D.1. Torrispherical Dishead Head Tabel 5.7, Brownel & Young, Hal : 91, untuk nilai OD = 54,3750 in = 1,3811 m : icr = 3,5 in r = 54 in Menentukan tebal head th = (Brownell & Young, 1959, Hal. 138) Keterangan : th r W = tebal head, in = radius crown, in = faktor intensifikasi stress W = = 1,769

11 D-11 Maka, 16,3863 3,5 1,769 th = 0, 15 (1,650 0,8) (0, 16,3863 ) = 0,04 in Digunakan ukuran tebal head standar = 0,5 in Menentukan tinggi head Dari Tabel 5.6, Brownel & Young, Hal. 88, untuk nilai th = 0,5 in : sf = 1,5 Dipilih : sf = in Menentukan BC BC = r + icr = 57,500 in Menentukan AB AB = (ID/) icr = 3,75 in Menentukan b b = = 1,9087 in Menentukan OA OA = th + b + sf = 0,5 + 1, = 4,1587 in = 0,1056 m Menentukan tinggi total Ht = Hs + H head Ht = 1,3716 m + 0,1056 m = 1,477 m 6. Menentukan Daya Motor Pengaduk Daya motor yang dibutuhkan Daya motor yang digunakan = Efisiensi motor Menghitung diameter pengaduk (DI) Diameter impeler (Di) = 1/3 x Dtangki

12 D-1 = 1/3 1,3716 m = 0,457 m = 1,5000 ft Menghitung putaran pengaduk (N) Putaran pengadukan dicari dengan persamaan : Putaran pengaduk (N) = 600 0,3048 Di WELH Di Dimana : Tinggi cairan (Z1) WELH Jumlah pengaduk, n = = 0,604 m =,0356 ft = Z1 sg = 0,604 1,3070 = 0,8109 m =,6605 ft Sehingga diperoleh : = 0,591 ~ 1 buah Putaran pengaduk (N) = 600 0,3048 1,5000 ft,6605 ft 1,5000 ft = 36,5464 rpm = 0,6091 rps Menentukan power number (Np) Np ditentukan dari Figure 3.4-4, Geankoplis, berdasarkan bilangan Reynold dan tipe pengaduk. Viskositas campuran = 0,054 kg/m.menit Berdasarkan viskositas campuran < 10 kg/m-s maka dipilih jenis impeler yaitu marine propeller. NRe = N D i 36,5464 rpm (0,457 m) 1,307 kg/m = 0,054 kg/m.menit = ,3396 3

13 D-13 Dari gambar 477 Brown, 1950 hal 507 diperoleh Np = 0,8 Menentukan daya motor yang dibutuhkan Daya yang dibutuhkan = Np x p x N³ x D ,17 = 0,0063 hp Menentukan daya motor yang digunakan Efisiensi = 80 % 0,0063 hp Power motor = 0,8 = 0,0079 hp Digunakan daya motor = 0,5 hp Tabel D.6. Spesifikasi Tangki Alum (TP 101) Alat Tangki Alum Kode TP 101 Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan alum konsentrasi 55% volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal. Bentuk Silinder vertikal Kapasitas 0,1875 m 3 Dimensi Diameter = 0,604 m Tinggi = 0,604 m Pengaduk Marine propeller Diamater pengaduk = 0,457 m Power = 0,5 hp Jumlah 1 buah

14 D Tangki Klorin (TP 10) Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan klorin konsentrasi 30 % volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal. Kondisi Operasi : Temperatur : 30 o C Tekanan : 1 atm Tipe : Tangki silinder vertikal Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki Alum (TP 101) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut: Tabel D.7.Spesifikasi Tangki Klorin (TP 10) Alat Tangki Larutan Klorin Kode TP 10 Fungsi Menampung larutan klorin sebagai injeksi ke bak penggumpal selama 1 hari Bentuk Silinder vertikal Kapasitas 1,14 m 3 Dimensi Diameter = 1,1588 m Tinggi = 1,1588 m Pengaduk Marine propeller Diamater pengaduk = 0,818 m Power =,5 hp Jumlah 1 buah

15 D Tangki Soda Kaustik (TP-103) Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan soda abu konsentrasi 40 % volume selama 5 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal dan regeneran anion exchanger. Kondisi Operasi : Temperatur : 30 o C Tekanan : 1 atm Tipe : Tangki silinder vertikal Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki Alum (TP 101) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut: Tabel D.8. Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (TP 103) Alat Tangki Soda Kaustik Kode TP 103 Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan soda abu konsentrasi 40% volum selama 5 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal dan sebagai regeneran anion exchanger. Bentuk Silinder vertical yang dilengkapi pengaduk Kapasitas m 3 Dimensi Diameter = 0,7851 m Tinggi = 0,7851 m Pengaduk Marine propeller Diamater pengaduk = 0,5588 m Power = 0,1083 hp Jumlah 1 Buah

16 D-16 D. Clarifier (CL 101) Fungsi : Mengendapkan gumpalan kotoran dari bak penggumpal Jenis : Bak berbentuk kerucut terpancung dengan waktu tinggal 60 menit Jumlah air sungai = 3,7160 m 3 /jam = 3.686,9839 kg/jam Over design 10 % dengan waktu tinggal 1 jam Volume clarifier Digunakan h Digunakan D = 1,1 3,7160 m 3 /jam 1 jam = 4,0876 m 3 = 10 ft = 3,0480 m = 0,61 D1 D / D1 = (y / y + h) 0,61 = (y / y + 3,0480 ) y Volume clarifier = 4,7674 m = ¼ π D1 (y + h)/3 ¼ π D (y + h)/ m 3 = ¼ π D1,605 ¼ π 0,61D1,605 Diperoleh: D1 = 5,4315 m D Jadi dimensi clarifier: Tinggi Diameter atas Diameter bawah = 3,313 m = 3,0480 m = 5,4315 m = 3,313 m Sludge discharge Asumsi: Turbidity Alum Soda abu Total Sludge Massa air sisa = 850 ppm = 30 ppm = 30 ppm = turbidity + alum + soda abu = ppm + 30 ppm = 4, kg sludge/kg air 3.686,9839 kg/jam = 0,1688 kg = (3.686, ) kg = 3.686,8151 kg/jam = 3,7159 m 3 /jam

17 D-17 D1 h D y Gambar D. Clarifier Tabel D.9. Spesifikasi Clarifier (CL 101) Alat Clarifier Kode CL 101 Fungsi Mengendapkan gumpalan-gumpalan kotoran dari bak penggumpal Bentuk Bak berbentuk kerucut terpancung Kapasitas m 3 Dimensi Tinggi = 3,0480 m Diameter atas = 5,4315 m Diameter bawah = 3,313 m Jumlah 1 Buah

18 D-18 E. Sand Filter (SF 101) Fungsi : Menyaring kotoran yang masih terdapat dalam air Tipe : Silinder vertikal silinder tegak dengan tutup atas dan bawah torispherical dan dengan media penyaring pasir Kondisi operasi : Tekanan = 70 kpa (Perry's Handbook, 1997) Temperatur = 30 o C 1. Menentukan luas dan dimensi filter Kapasitas tangki = total air masuk filter = 3,7159 m 3 /jam = 3.686,8151 kg/jam = 16,3605 gpm Laju filtrasi = 4 gpm/ft (Banchero, 1988) Dipilih = 4 gpm/ft Luas penampang, A : 16,3605 gpm A = 4 gpm/ft = ft Diameter tangki : A = D = = Datandar Jari jari : r =,86 ft = 7,3914 in = 84,000 in = 7 ft =,1336 m = ½ D = ½.7 ft = 3,5 ft

19 D-19 Media filter terdiri atas: Antrachite Fine sand Coarse sand Activated carbon Diameter efektif = 0,4-0,45 mm ( Powell, 1954) Diambil = 0,45 mm = 0,0015 ft Porositas = 0,6 Spherisitas = 0,75 Tinggi tumpukan media filter = - 4 ft ( Powell, 1954) Diambil = ft = 0,6096 m Tinggi tumpukan kerikil (gravel) = 8-0 in Diambil = 10 in = 0,54 m Ruang kosong = ½ tinggi bed = ½.0,6096 = 0,3048 m Tinggi shell = Tinggi media filter + ruang kosong = 0,9144 m = 36,0004 in. Menghitung Tebal dinding Tekanan desain : Poperasi = 14,696 psi Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen : PB = (Mc. Cabe and Smith, 1985) Dimana: PB g R ρb g c μ K Z 1 e μ K T /R = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi)

20 D-0 ρb = densitas material, lb/ft³ = 106,0338 lb/ft³ μ = koefisien friksi : 0,35-0,55. dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, 0.3-0,6. dipilih, K = 0,5 ZT R = tinggi total bahan dalam tangki, ft = jari-jari tangki 3,5 ft Diperoleh PB = 106,0338 lb/ft = 0,7363 lb/in Tekanan lateral yg dialami dinding tangki PL = K.PB = 0,5 x 0,7363 = 0,368 lb/in Tekanan total (PT) P total = 14, , ,368 = 15,8005 lb/in Tekanan desain 5-10 % di atas tekanan kerja normal/absolut Tekanan desain yang dipilih 10% diatasnya. Pdesain = 1,1 x 15,8005 = 17,3806 psi Tebal shell, ts : ts = (Pers B & Y, 1959) Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA 83 f = 1650 psi E = 0,85 c = 0,15 in ri = 0,000 in 17, ts = 0, 15 ( ,85) (0,6 17,3806 ) = 0,1930 Diperoleh ts = 0,1930 in dan diambil ts standar = 1/4 in

21 D-1 3. Menentukan Head dan Bottom OD OA icr B b = tinngi dish A sf a ID r t Gambar. D.3.Torispherical flanged and dished head Menentukan nilai stress intensification untuk torispherical dished head dengan menggunakan persamaan (Brownell and Young, 1959): w = (B & Y,1959.hal.58) C OD = ID +.ts = 4 +.(0,5) = 4,5 in dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD 4 in dan ts 0,1875 in diperoleh : rc icr sehingga: = 48 in = 3 in w = = 1,7500 in Menentukan tebal head dengan menggunakan persamaan (Brownell and Young, 1959,hal. 58): th = 17,3806 psi x 4in x 1,7500 th = 0,15 in ( x psi x 0,85) (0, x 17,3806 psi) = 0,199 in (digunakan plat standar ¼ in)

22 D- Untuk th = 1/4 in, Dari Tabel 5.8 (Brownell and Young, 1959) diperoleh: sf = 1,5,5 in Digunakan: sf = in Keterangan: th P rc icr w E C = Tebal head (in) = Tekanan desain (psi) = Radius knuckle, in = Inside corner Radius ( in) = stress-intensitication factor = Effisiensi pengelasan = Faktor korosi (in) 4. Menentukan tinggi head, OA inggi dish: b = = 5,5501 in Tinggi Head (OA): OA = th + b + sf = 0,5 + 5, = 7,8001 in = 0,7061 m 5. Menghitung volume total filter Volume tanpa bagian sf : V = 0, D 3 = 0, (4) 3 = 0,0168 ft 3 Volume pada sf:

23 D-3 Vsf = D sf 4 4 = 4 = ,9 in 3 = 6,4108 ft 3 Volume head : Vhead = 0, ,4108 = 6,476 ft 3 = 0,180 m 3 Volume shell, Vs : Hs Vs = = 36,0004 in = 0,9144 m D Hs 4 (,1336 m) 0,9144 m = 4 = 3,677 m 3 Volume total filter : Vtotal = Vs + Vhead = 3,677 + ( x 0,180) = 3,6318 m 3 6. Backwashing Internal back washing = 8 jam (8-4 jam, Powell, 1954) Kecepatan backwash = 15 gpm/ft (15-30 gpm/ft, Powell, 1954) A = 38,4680 ft Kecepatan backwash = 15 gpm/ft x 38,4680 ft = 576,9750 gpm

24 D-4 Air untuk backwash = 0,5-5% (Powell, 1954) = 4 % air yang disaring Air untuk backwash = 4 % x 3,7159 m 3 /jam x 8 jam = 1,1891 m 3 = gallon Waktu backwash gal = 576,9750 gpm Air tertinggal Massa air out = menit = 0,0091 jam = 0,015% x air masuk = (0,015/100) x m 3 /jam = m 3 /jam = 0,5530 kg/jam = massa air masuk massa air tertinggal = 3,7159 m 3 /jam 0,00056 m 3 /jam = 3,7153 m 3 /jam = 3.686,60 kg/jam Tabel D.10. Spesifikasi Sand Filter (SF 101) Alat Sand Filter Kode SF 101 Fungsi Menyaring kotoran-kotoran yang terbawa air Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk torisperical den media penyaring pasir dan kerikil. Kapasitas 3,6318 m 3 Dimensi Diameter =,1336 m Tinggi = 0,9144 m Tebal shell (ts) = 0,5 in Tebal head = 0,5 in Tekanan Desain 17,3806 psi Waktu backwash 0,5444 menit Bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C Jumlah Buah

25 D-5 F. Tangki Air Filter (TP-104) Fungsi : Menampung kebutuhan air total sebanyak m 3 /jam Kondisi Operasi : Temperatur : 30 o C Tekanan : 1 atm Tipe Tangki : silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk kerucut (conical) Dengan perhitungan yang sama seperti TP 101, TP-10, dan TP-103 maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut: Tabel D.11. Spesifikasi Tangki Air Filter (TP 104) Alat Tangki Air Filter Kode TP 104 Fungsi Menampung air keluaran sand filter sebanyak 3,7153 m 3 /jam Kapasitas 177,965 m 3 Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical Dimensi Diameter shell (D) = 6,0961 m Tinggi shell (Hs) = 6,4771 m Tebal shell (ts) = 0,650 in Tinggi head = 0,3810 m Tebal lantai = 0,1875 in, bentuk plate Tekanan Desain 18,541 psi Tebal head 0,3750 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C Jumlah 1 Buah

26 D-6 G. Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP 105) Fungsi : Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi Kondisi Operasi : Temperatur : 30 o C Tekanan : 1 atm Tipe Tangki : silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk kerucut (conical). Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki air filter (TP -104) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut: Tabel D.1. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP 105) Alat Tangki Penyimpanan Air Domestik Kode TP 105 Fungsi Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi pada suhu 30 o C dan pada tekanan atmosferik selama 1 shift (8 jam) Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical Kapasitas 360,880 m 3 Dimensi Diameter shell (D) = 1,981 m Tinggi shell (Hs) =,09 m Tebal shell (ts) = 0,500 in Tinggi head = m Tebal lantai = 0,1875 in, bentuk plate Jumlah course = 1 Tutup atas Bentuk conical Tekanan Desain 18,44 psi Tebal head 0,315 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C Jumlah 1 Buah

27 D-7 H. Hot Basin (HB 01) Fungsi Tipe : Menampung air yang akan didinginkan di cooling water. : Bak beton berbentuk rektangular Jumlah air masuk = 3.87,0798 kg/jam = 33,0857 m 3 /jam = 8740,346 gal/jam = 1.168,4115 ft 3 /jam Waktu tinggal 1 8 jam ( Diambil waktu tinggal 1 jam, sehingga dengan Over design 0 % maka Maka volume bak = 1, x 1 jam x 33,0857 m 3 /jam = 39,709 m 3 = 471,0679 ft 3 Luas permukaan bak (A) = Qc/OR Keterangan: A = Luas permukaan bak (ft ) Qc = Laju Alir (gal/jam) OR = Overflowrate, gal/jam.ft Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft Dipilih bak beton dengan ukuran sebagai berikut : ( Asumsi: kedalaman bak (t) = 8 ft =,4384 m Panjang/lebar (p/l) = 3 : 1 5 : 1 (Raju, 1995, hal 19) Diambil p/l = 4 : 1 Luas bak (A) = = = 17,4806 ft l = l =

28 D-8 p = 3,8368 ft = 1,1695 m = 4 x l = 4 x 3,8368 ft = 15,3471 ft = 4,6779 m Tabel D.13. Hot Basin (HB 101) Alat Hot Basin Kode HB 101 Fungsi Menampung air proses yang akan didinginkan di cooling water. Bentuk Bak rektangular Kapasitas 39,709 m 3 Dimensi Panjang = 4,6779 m Lebar = 1,1695 m Kedalaman =,4384 m Jumlah 1 Buah

29 D-9 I. Tangki Inhibitor Natrium Posfat (Na3PO4) (TP-106) Fungsi : Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke cooling tower Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan head berbentuk torrispherical Kondisi operasi : Tekanan = 101,1500 kpa = 1 atm Temperatur = 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Alum (TP-101), diperoleh spesifikasi Tangki Inhibitor (TP-106) sebagai berikut : Tabel D.14. Spesifikasi Tangki Inhibitor (TP-106) Alat Tangki Inhibitor Kode TP-106 Fungsi Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke cooling tower Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical Dimensi Diameter shell (D) 4,8769 m Tinggi shell (Hs) 4,8769 m Tebal shell (ts) 0,3750 in Tipe head Torrispherical Dished Head Tebal head 0,4375 in Tekanan Desain psi Jumlah 1 buah

30 D-30 J. Tangki Dispersant (TP-107) Fungsi : Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke cooling tower Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap berbentuk torrispherical Kondisi Operasi : Tekanan : 101,1500 kpa = 1 atm Temperatur : 30 o C = 86 o F Dengan perhitungan yang sama seperti pada Tangki Alum (TP 101) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut: Tabel D.15. Spesifikasi Tangki Dispersant (TP-107) Alat Tangki dispersant Kode TP-107 Fungsi Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke cooling tower Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical Dimensi Diameter shell (D) 3,6576 m Tinggi shell (Hs) 3,6576 m Tebal shell (ts) 0,315 in Tinggi head 0,448 m Tipe head Torrispherical Dished Head Tebal head 0,3750 in

31 D-31 K. Cooling Tower (CT 101) Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan oleh peralatan proses dengan menggunakan media pendingin udara dan mengolah dari temperatur 45 o C menjadi 30 o C Tipe : Inducted Draft Cooling Tower Sistem : kontak langsung dengan udara didalam cooling tower (fan) Ukuran cooling tower merupakan fungsi dari: a. Batasan pendingin (temperatur air panas minus temperatur air dingin). b. Pendekatan temperatur wet bulb (temperatur air dingin minus temperatur basah). c. Kuantitas air yang didinginkan d. Temperatur wet bulb e. Tinggi menara 1) Jumlah air yang harus didinginkan (W) = Jumlah air pendingin = 3.87,0798 kg/jam = 33,0857 m 3 /jam = 145,671 gpm ) Digunakan udara sebagai pendingin dengan relative humidity 80 % Suhu air masuk, T1 = 45 o C = 113 o F Suhu air keluar, T = 30 o C = 86 o F Suhu dry bulb udara Tdb = 30 o C = 86 o F Suhu wet bulb udara, Twb = o C Temperature approach Cooling range = T Twb = 71,6 o F = 8 o C = 46,4 o F = T1 T = 15 o C Konsentrasi air, Cw = gal/min ft (Fig. 1.14, Perry's Handbook, 1997) Luas menara = Q/Cw

32 D-3 = = 7,8360 ft = 6,7669 m Dimensi, P/L = Sehingga diperoleh: Lebar menara, L = 6,0347 ft = 1,8394 m Panjang menara, P = 1,0695 ft = 3,6788 m Dimensi Basin : Holding time Volume Tinggi = = 0,5 jam = jumlah air x holding time = 16,549 m 3 = =,4447 m = 8,005 ft 3) Menghitung daya motor penggerak Fan Cooling Tower Fan Hp = 0,031 hp/ft (Fig. 1.15, Perry's Handbook, 1997) Tenaga yang dibutuhkan = luas cooling tower 0,031 hp/ft = 7,8360 ft 0,031 hp/ft =,579 hp Efisiensi fan = 75% Fan power = = 3,0106 hp Efisiensi motor dipilih 85 %. Tenaga motor = = 3,5418 hp

33 D-33 Berdasarkan Perry's Handbook, 1997, jika temperature approach 8 11 o C maka tinggi menara 4,6 6,1 m. Diambil tinggi menara 6,1 m. 4) Kebutuhan zat aditif Dispersant = 0,05% x 33,0857 m 3 /jam = 0,0165 m 3 /jam Inhibitor = 0,01% x 33,0857 m 3 /jam = 0,0033 m 3 /jam 5) Menghitung make-up water Wc = aliran air sirkulasi masuk cooling tower = 33,0857 m 3 /jam Water evaporation (We) = 0,00085 Wc (T1-T) (Pers. 1.10, Perry's, 1997) = 0, ,0857 m 3 /jam x (113 86) = 0,7593 m 3 /jam Water drift loss (Wd) = 0,00 x Wc = 0,00 33,0857 m 3 /jam = 0,066 m 3 /jam Water blowdown (Wb) S = rasio klorida dalam air sirkulasi terhadap air make up 3-5 Dipilih S = 5,0 Water blowdown (Wb) = We/ (S-1) = 0,7593/( x 4 ) m 3 /jam = 0,0949 m 3 /jam Wm = We + Wd + Wb = ( ) m 3 /jam = m 3 /jam

34 D-34 Tabel D.16. Spesifikasi Cooling Tower (CT 101) Alat Cooling Tower Kode CT 101 Fungsi Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan oleh peralatan proses dengan menggunakan media pendingin udara dan mengolah dari temperatur 45 o C menjadi 30 o C Tipe Inducted Draft Cooling Tower Kapasitas 33,0857 m 3 Dimensi Menara: Panjang = 3,6788 m Lebar = 1,8394 m Tinggi = 6,1000 m Tenaga motor 3,5418 hp Bahan konstruksi Beton Jumlah 1 Buah

35 D-35 L. Cold Basin (CB 101) Fungsi : Menampung air keluaran dari cooling tower dan make up water dari tangki air filter. Jenis : Bak beton berbentuk rektangular Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Hot Basin (HB-101), diperoleh spesifikasi Cold Basin (CB 101) sebagai berikut : Tabel D.17. Cold Basin (CB 101) Alat Cold Basin Kode CB 101 Fungsi Menampung air keluaran dari cooling tower dan make up water dari tangki air filter. Bentuk Bak rektangular Kapasitas 43,673 m 3 Dimensi Panjang = 4,906 m Lebar = 1,65 m Kedalaman =,4384 m Jumlah 1 Buah

36 D-36 M. Tangki Air Kondensat (TP-108) Fungsi : Tempat penyimpanan air kondensat Tipe Tangki : Silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk kerucut (conical). Dengan perhitungan yang sama seperti pada tangki air filter (TP-104) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut: Tabel D.18. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Kondensat (TP 108) Alat Tangki Penyimpanan air kondensat Kode TP-108 Fungsi Menampung air kondensat Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical Dimensi Diameter shell (D) = 6,0960 m Tinggi shell (Hs) = 6,5548 m Tebal shell (ts) = 0,5000 in Tinggi atap = 0,4588 m Tebal head = 0,1875 in Tutup atas Bentuk conical Tekanan Desain 16,5366 psi Bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C

37 D-37 N. Tangki asam sulfat (TP-109) Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan asam sulfat konsentrasi 4% volume selama 7 hari ( 1 regenerasi) sebagai regeneran resin penukar kation dan sebagai injeksi ke kation exchange. Kondisi Operasi : Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Tipe : Tangki silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torispherical Dengan perhitungan yang sama dengan tangki dispersant (TP-107) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut: Tabel D.19. Spesifikasi Tangki Penampungan Larutan Asam Sulfat (TP 109) Alat Tangki Larutan Asam Sulfat (TP-109) Kode TP-109 Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan asam sulfat konsentrasi 98% volum selama 7 hari ( 1 regenerasi) sebagai regeneran resin penukar kation. Bentuk Silinder vertikal Kapasitas 0, m 3 Dimensi Diameter =,5000 m Tinggi shell =,5000 m Tebal shell = 0,1875 in Tebal head = 0,0833 ft Tekanan desain 16,1770 psi Jumlah 1 Buah

38 D-38 O. Cation Exchanger (CE-101) Fungsi : Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion 1. Menghitung dimensi tangki Kapasitas produk yang akan diolah untuk air proses dan air waste heat boiler = 0,3474 m 3 /jam = 1,594 gpm = 344,6483 kg/jam Siklus regenerasi = 8 jam = 480 menit Total kation inlet = 6 ppm = (1 grain/gallon = 17,1 ppm) Total kation outlet = 0 ppm Kation hilang = 100,00% Kation exchanger = Asam sulfat Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C (Tabel, 16-6, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) PH = 6-8 (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) Kapasitas resin = 0,75 eq/l = 16,35 kgrain CaCO3/ft 3 resin = 16,3500 kg/m 3 Maksimum flow = 8 gpm/ft Densitas resin, ρ = 0,95 kg/l = 59,3066 lb/ft 3 Jumlah mineral yang dihilangkan : = kation hilang x jml.air x total kation inlet x siklus regenerasi =,6617 kgrain CaCO3,6617 Kebutuhan volume resin = = 0,168 ft 3 = 0,0046 m 3 16,35 1,594 Luas permukaan resin = = 0,191 ft = 0,0178 m 8 0,0046 Tinggi bed resin = = 0,596 m = 0,8515 ft 0,0178

39 D-39 Diameter tangki, D = 40,0178 3,14 ft = 0,4935 ft = 0,1504 m Ruang kosong = 75 % tinggi bed resin (untuk ekspansi saat regenerasi) Ruang kosong = 0,6387 ft Lapisan pasir = 50 % tinggi bed resin = 0,458 ft Graver dirancang dari anitrofit dengan tebal/tinggi 1-14 in (Powell, 1954) Dipilih tinggi = 1 in = 0,3048 m = 1,0000 ft Tinggi bed total = (0, , ,3048) m = 0,6941 m Tinggi tangki total = (0, ,6941) m = 0,8888 m =,9160 ft. Menghitung Tekanan Desain Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen: g R ρb PB = g c μkz /R (Mc. Cabe and Smith, 1985) T 1 e Dimana: μ K PB ρb = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi) = densitas material, lb/ft³ = 59,3066 lb/ft³ μ = koefisien friksi, 0,35-0,55 dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, ZT dipilih, K = 0,5 = tinggi total bahan dalam tangki, =,773 ft R = jari-jari tangki = 1/ D, = ft e =,7183

40 D-40 Diperoleh PB = 35,675 lb/ft = 0,477 psi Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL) Tekanan total (PT) Poperasi Pdesign = K PB = 0,139 psi = (0, ,139) psi = 0,3716 psi = 14,7000 psi = 1,1 x (Poperasi + PT) = 1,1 x (14, ,3716) = 16,5787 psi 3. Menghitung Tebal dinding ts = (Brownell & Young, 1959, hal 54) Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-83 Grade C f = 1650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538) E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.) c = 0,15 in ri = 17,0000 in Pdesain = 16,5787 psi t s 16, ,0000 0,15 (1,650 x0,8) (0,6x16,5787 ) Tebal shell = in Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in 4. Menentukan Head Dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD = 3,0000 in dan ts = 0,1875 in diperoleh : rc icr = 30 in = in W = = 1,718 in th = = 0,167 in Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in Untuk tebal dinding head = 3/16 in,

41 D-41 Untuk th = 3/16 in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young hal. 93, maka sf = 1 ½ ¼ in, dan direkomendasikan sf = in. Depth of dish (b) b = b 6,3568 in (Brownell and Young,1959.hal.87) Tinggi Head (OA) OA = th + b + sf (Brownell and Young,1959.hal.87) = (0, , ) in = 8,5443 in 5. Regenerasi resin Kebutuhan regenerant (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) Regenerant yang digunakan adalah asam sulfat konsentrasi 4% vol. Kapasitas regenerant Kebutuhan teoritis Kebutuhan teknis = 6,875 lb regenerant/ft³ resin = Kapasitas regenerant Kebutuhan volume resin = 6,875 lb regenerant /ft³ resin 0,168 ft 3 = 1,119 lb regenerant = 110% kebutuhan teoritis = 1,311 lb = kg Waktu regenerasi Densitas regenerant = 1.01,6000 kg/m 3 = 8,557 lb/gallon Flowrate regenerasi = 5 gpm/ft² (Powell, 1954) Waktu pencucian = 10 menit Flowrate air pencuci = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

42 D-4 Volume regeneran = kebutuhan teknis / densitas regeneran = 0,5584 kg regeneran/101,6 kg/m 3 = 0,00055 m 3 = 0,1444 galon Volume regeneran Waktu regenerasi = flowrate luasre sin Waktu pembilasan Total waktu = 0,1511 menit = 5 menit = 15,1511 menit Tabel D.0. Spesifikasi Cation Exchanger Alat Cation Exchanger Kode CE 01 Fungsi Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk torisperical. Dimensi Diameter shell (D) = m Tinggi shell (Hs) = 1.39 m Tebal shell (ts) = in Tebal head (th) = in Tekanan Desain psi Bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C Jumlah Buah

43 D-43 P. Anion Exchanger (AE-101) Fungsi : Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion 1. Menghitung dimensi tangki Kapasitas produk yang akan diolah untuk air proses dan air waste heat boiler = 0,3474 m 3 /jam = 1,594 gpm = 344,6483 kg/jam Siklus regenerasi = 8 jam Total anion inlet Total anion outlet = 6 ppm = (1 grain/gallon = 17,1 ppm) = 0 ppm Anion hilang = 100,00 % Anion exchanger = basa lemah (weakly basic) aminopolisterena (PK 9) Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C (Tabel, 16-6, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) PH = 0 7 (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) Kapasitas resin = 1, eq/l Maksimum flow = 7 gpm/ft densitas resin, ρ = 6,16 kgrain CaCO3/ft 3 resin = 0,67 kg/l = 41,867 lb/ft 3 Jumlah mineral yang dihilangkan : = 100% x 0,0036 kg/gal x 1,594 gpm x 480 menit =.6617 kgrain CaCO3,6617 Kebutuhan volume resin = = 0,1017 ft 3 = 0,009 m 3 6,16 1,594 Luas permukaan resin = = 0,185 ft = 0,003 m Tinggi bed resin = = 0,1419 m Diameter tangki, D = 40,003 m 3,14 Ruang kosong = 0,1608 m = 0,576 ft = 75 % tinggi bed (untuk ekspansi saat regenerasi)

44 D-44 = 0,1065 ft Lapisan pasir = 50 % tinggi bed = 0,0710 ft Graver dirancang dari anitrofit dengan tebal/tinggi 1-14 in (Powell, 1954) Dipilih tinggi = 1 in = 0,3048 m = 1,0000 ft Tinggi bed total = 1,6985 ft = 0,5177 m Tinggi tangki total =,0478 ft = 0,64 m. Menghitung Tekanan Desain Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen: g R ρb PB = g (Mc. Cabe and Smith, 1985) c μkzt/r 1 e Dimana: μ K PB ρb = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi) = densitas material, lb/ft³ = 59,3066 lb/ft³ μ = koefisien friksi, 0,35-0,55 dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, ZT dipilih, K = 0,5 = tinggi total bahan dalam tangki, ft R = jari-jari tangki 1/ D = 0,638 ft Diperoleh PB = 36,1339 lb/ft = 0,509 psi Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL) = K PB Tekanan total (PT) Poperasi Pdesign = 0,155 psi = (0, ,155) psi = psi = 14,7000 psi = 1,1 x (Poperasi + PT) = 1,1 x (14, ) = 16,5840 psi

45 D Menghitung Tebal dinding (Brownell & Young, 1959, hal 54) Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-83 Grade C f = psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538) E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.) c ri P.ri t c f. 0,6.P Pdesain t s = 0,15 in = 7,815 in = 17,0847 psi 16,5840 7,815 0,15 (1,650 x0,8) (0,6x16,5840) Tebal shell = 0,1378 in Digunakan tebal shell standar 0,1875 in 4. Menentukan Head Dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD= 1 in dan ts = 0,1875 in diperoleh : rc icr = 15 in = 1 in = 1,718 in = 0,1461 in Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in Untuk tebal dinding head = 3/16 in, Untuk th = 3/16 in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young hal. 93, maka sf = 1 ½ ¼ in, dan direkomendasikan sf = in. w t h r c icr P. rc. w c f 0,P Depth of dish (b) b rc rc icr ID icr (Brownell and Young,1959.hal.87)

46 D-46 b =,7693 in Tinggi Head (OA) OA = th + b + sf (Brownell and Young,1959.hal.87) 5. Regenerasi resin = (0,1875 +, ) in = 4,9568 in Kebutuhan regenerant (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) Regenerant yang digunakan adalah NaOH konsentrasi 70 % vol. Kapasitas regenerant Kebutuhan teoritis Kebutuhan teknis = 4,375 lb regenerant /ft³ resin = Kapasitas regenerant Kebutuhan volume resin = 4,375 lb regenerant /ft³ resin 0,1017 ft 3 = 0,4451 lb regenerant = 110% kebutuhan teoritis = 0,4897 lb regenerant = 0.1 kg regeneran Waktu regenerasi Densitas regenerant = 8,716 lb/gallon Flowrate regenerasi = 5 gpm/ft² (Powell, 1954) Waktu pencucian = 10 menit Flowrate air pencuci = 5 gpm/ft² (Powell, 1954) Vol Regeneran = kebutuhan teknis / densitas regeneran = 0,1 kg regeneran/1044,4311 kg/m 3 = 0, m 3 = 0,056 gallon Waktu regenerasi = Vol. regeneran flowrate luas re sin 0,056 gal 5 gal/ min ft 0,185 ft = = 0,0514 menit

47 D-47 Waktu pembilasan Total waktu = 5 menit = 15,0514 menit Tabel D.1. Spesifikasi Anion Exchanger ( AE 101) Alat Anion Exchanger Kode AE 101 Fungsi Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk torisperical. Dimensi Diameter shell (D) = 0,3969 m Tinggi shell = 0,8760 m Tebal shell (ts) = 0,1875 in Tekanan Desain 16,5840 psi Tebal head 0,1875 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C AISI tipe 316 Jumlah 1 buah

48 D-48 Q. Tangki Hidrazin (TP-110) Fungsi alat : Tempat menyiapkan dan menampung larutan hidrazin selama 7 hari untuk diinjeksikan ke deaerator Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical Kondisi operasi : Tekanan = 101,1500 kpa = 1 atm Temperatur = 30 o C = 86 o F Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Dispersant (TP- 107), diperoleh spesifikasi Tangki Hidrazin (TP-113) sebagai berikut : Tabel D.. Spesifikasi Tangki Hidrazin (TP-13) Alat Kode Fungsi Tangki Hidrazin TP-410 Menyiapkan dan menyimpan hidrazin untuk diinjeksikan ke deaerator Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan head berbentuk torrispherical Kapasitas m 3 Dimensi Diameter shell (D) 1,540 m Tinggi shell (Hs) Tebal shell (ts) Tebal head (th) Tinggi head 1,540 m 0,1875 in in 0,1069 m Tekanan Desain Psi Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C AISI tipe 316 Jumlah 1 buah

49 D-49 R. Deaerator (DA 101) Fungsi : menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti: O dan CO, agar korosif dan kerak tidak terjadi, diinjeksikan hydrazine (O scavanger) serta senyawaan fosfat. Jenis : tangki horizontal dengan head berbentuk ellips dilengkapi sparger. Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = 30 o C 1. Menghitung kapasitas tangki Air yang mengalami aerasi = 0,3474 m 3 /jam Waktu tinggal : 15 menit = 0,5 jam Safety factor = 0% (Peter and Timmerhaus,1991,hal. 37) Vair Vtangki = 0,3474 m 3 /jam x 0,5 jam = 0,0868 m 3 = 1, m 3 /jam = 0,104 m 3 /jam. Menentukan dimensi tangki Volume tutup atas Torispherical Flanged and Dished Head Vd = 0,1039 Vtangki = ¼ π D H + 0,1039 D 3 + 0,1039 D 3 Vtangki = 4,1348 D 3 Diambil H/D = 5 D = 0,93 m = 0,9619 ft = 11,548 in Diameter standar : D = 3,0000 ft = 36,0000 in = 0,9144 m Hs = 15,0000 ft = 180,0000 in = 4,571 m 3. Menghitung Tekanan Desain Tekanan desain dihitung dengan : Pabs = Poperasi + Phidrostatis

50 D-50 = 14,7 psi + Pabs = 14,7 psi + = 0,719 psi ( h 1) ,9399 lb/ft Tekanan desain 5-10 % di atas tekanan kerja normal/absolut (Coulson, 1988 hal. 637). Tekanan desain yang dipilih 10 % diatasnya. Pdesain = 1,1 Pabs = 1,1 0,719 psi =,7941 psi 4. Menentukan Tebal Shell Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah : ts = P. d c (Brownell & Young,1959.hal.56).( f. E 0,6 P) Dimana : ts = Tebal shell, in P = Tekanan dalam tangki, psi f = Allowable stress, psi d = Diameter shell, in E = Efisiensi pengelasan c = Faktor korosi, in Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-83 Grade C f = 1650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538) E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.) C = 0,15 in ri = 18 in ts =, ,15 in ((1650 0,8) - ( 0,6,7941)) = 0,1656 in Dipakai ts standar 3/16 in = 0,1875 in OD = ID + ( x ts)

51 D-51 = 36 in + ( x 0,1875 in) = 36,3750 in Diambil OD standar = 38 in 5. Menentukan Tebal head OD = 38 in rc = 36 in irc =,3750 in t h 0,885. P. rc c f. 0.1P = 0,1943 in Dipakai th standar 1/4 in Tabel D.3. Spesifikasi Deaerator (DA 01) Alat Deaerator Kode DA 01 Fungsi Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti: O dan CO, agar korosif dan kerak tidak terjadi, diinjeksikan hydrazine (O scavanger) serta senyawaan fosfat. Bentuk Tangki horizontal dengan head berbentuk ellips dilengkapi sparger. Kapasitas m 3 Dimensi Diameter shell (D) = 0,9144 m Tinggi shell (Hs) = 4,571 m Tebal shell (ts) = 0,1875 in Tekanan Desain,7941 psi Tebal head 0,5 in Bahan konstruksi Carbon Steel SA-83 Grade C Jumlah 1 Buah

52 D-5. Pompa Utilitas a. Pompa Utilitas 1 (PU-01) Fungsi : memompa air sungai sebanyak 3.687,1417 kg/jam ke bak sedimentasi (BS-01). Jenis : Centrifugal pump Alasan Pemilihan : Dapat digunakan range kapasitas yang besar dan tekanan tinggi Konstruksi sederhana sehingga harganya relatif lebih murah Kecepatan putarannya stabil Tidak memerlukan area yang luas Friction loss yang perlu diperhitungkan antara lain : Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa Friksi pada pipa lurus Friksi pada elbow Friksi pada valve Asumsi : Sifat-sifat fisis cairan dianggap tetap Fluida incompressible Menghitung Debit Cairan Diketahui : Laju alir massa, G = 3.687,1417 kg/jam (1,04 kg/s) Densitas, ρ = 99,185 kg/m 3 = 61,9379 lb/ft 3 Viskositas, µ = 0,0008 pa.s = 0,885 cp Over desain = 10 % G = 1,1 x 3.687,1417 kg/jam = 4.055,8559 kg/jam = 1,166 kg/s Debit, Q :

53 D-53 Q = ρ G = 3.687, ,185 = 3,716 m 3 /jam = 0,001 m 3 /s = 15,894 gpm Dari Fig a & b Walas dan Tabel coulson untuk kapasitas 15,894 gpm digunakan pompa centrifugal tipe single- suction.

54 D-54 Menghitung Diameter Pipa Dop = 8 x G 0,5 x ρ -0,37 (Pers Coulson,1983) = 8 x (1,166) 0,5 x (99,185) -0,37 = 3,3577 mm = 0,9196 in Keterangan : Dopt G = Diameter pipa optimum (mm) = Laju alir massa (kg/s) = Densitas larutan (kg/m 3 ) Dari Tabel.11. Kern, 1950 diperoleh : NPS = 3 in SCH = 40 ID = 3,0680 in (0,0779 m) OD = 3,5000 in A = 7,3889 in Menentukan Bilangan Reynold (NRe) Bilangan reynold (NRe) dapat dihitung dengan persamaan : NRe = ρ x ID x v (Geankoplis, 1983, pers.4.5-5) μ

55 D-55 Keterangan : NRe = Bilangan Reynold = Densitas larutan (kg/m 3 ) ID v = Diameter dalam pipa (m) = Kecepatan aliran (m/s) = Viskositas larutan (kg/m.s) Kecepatan aliran, v : 4Q v = D 4x 0,00100 = 3,14 x(0,0779) = 0,1 m/s Bilangan reynold, NRe : NRe = 99,185 x 0,0779 x 0,1 0,0008 = 0.88,8919 Menghitung Panjang Equivalent Tabel. D.4. Panjang equivalent dari Tabel Geankoplis, 1983 Komponen Jumlah Le, ft Le, m Total, m Pipa lurus , ,0000 Standard elbow 90 o 3 35,775 8,184 Globe valve , ,0155 Gate valve fully open 9 0,7013 1,407 Total 546,6006 Menghitung Friction loss Friction loss dihitung dengan persamaan Geankoplis, 1983 : Σ F = ΔL v 4f K ID ex v1 K c v Kf v1

56 D-56 Jika kecepatan v, v1, v sama, maka (Geankoplis, pers ) : Σ F = 4f ΔL K ID ex K c K f v a. Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa. hc = 0,55 A 1 A 1 V α (Geankoplis, pers ) = K Keterangan : c V α hc = friction loss V = kecepatan pada bagian downstream = faktor koreksi, aliran turbulen =1 A = luas penampang yang lebih kecil A1 = luas penampang yang lebih besar A/A1 = 0 Kc = 0,55 hc = K c V α 0,1 = 0,55 1 = 0,011 J/kg b. Friksi pada pipa lurus Diketahui : NRe = 0.88,8919 = 0, m untuk pipa comercial steel (Gambar.10-3 Geankoplis, 1983) ID = 3,0680 in (0,0779 m) /ID = 0,0006 f = 0,0045 (Gambar..10-3, Geankoplis,1983) L = 500 m

57 D-57 Sehingga friksi pada pipa lurus : Ff = = ΔL V 4f ID 4 0, ,0779 0,1 (Geankoplis, pers..10-6) =,5475 J/kg c. Friksi pada sambungan (elbow) Diketahui : Jumlah elbow = 3 Kf = 0,75 (tabel.10-1, Geankoplis, 1983) hf V = K f (Geankoplis, pers ) 0,1 = 3 0,75 = 0,0496 J/kg d. Friksi karena pipa tee Jumlah tee = 0 Kf = 1 hf = K f V = 0,0000 J/kg e. Friksi karena ekspansi Kex = A A1 A/A1 = 0 Kex = 1 A A 1 1 = luas penampang yang lebih kecil = luas penampang yang lebih besar

58 D-58 he = V (0,1) K ex = 1 (1) = 0,01 J/kg f. Friksi pada valve Globe valve wide = 1 = Kf = 9,5 (Tabel.10-1, Geankoplis, 1983) Gate valve wide = = Kf = 0,17 (Tabel.10-1, Geankoplis, 1983) hf = V K f (Geankoplis, pers ) Total friksi : ΣF = (1 x 9,5 + x 0,17) x = 0,17 J/kg 0,1 = hc + Ff + hf, tee + hf, elbow + he + hf, valve = 0,011 +, , , ,01+ 0,17 =,8483 J/kg Menghitung tenaga pompa yang digunakan Persamaan neraca energi yang dijelaskan melalui persamaan Bernaulli (pers..7-8 Geankoplis, 1983) : V V p p1 α ρ 1 -Ws = g Z Z1 Diketahui : Z1 Z P1 P = - m (asal pemompaan dari sungai) = 5 m (tujuan pemompaan) = 1 atm ( N/m ), untuk fluida ditempat terbuka (Alfa Laval Pump Handbook, 001) = 1 atm ( N/m ), untuk tangki terbuka (Alfa Laval Pump Handbook, 001) v1 = v = 0,1 m/s ρ = 99,185 kg/m 3 = 1 F

59 D-59 g = 9,806 m/s ΣF =,8483 J/kg Sehingga : 0,1 0,1 1 -Ws = 9,806 5 ( ) , ,185 = 71,4483 J/kg Dari Gambar 10.6, Coulson,1983, hal 380 untuk Q = 3,716 m 3 /jam, maka efisiensi pompa ( ) = 68 %. Wp = = W s η 71,4483 0,68 = 105,071 J/kg (Geankoplis, pers.3.3-1) Maka dapat diketahui besar daya yang digunakan pompa : Power = G x Wp (Geankoplis, pers.3.3-) = 1,166 x 105,071 = 118,373 J/s = 0,1184 kw = 0,1587 hp

60 D-60 Jadi digunakan pompa dengan daya 7,5 hp. Menghitung NSPH Untuk mengatasi kavitasi, NPSH yang tersedia harus lebih besar dari NPSH yang dibutuhkan, NPSHA > NPSHR, sehingga perlu dihitung NPSHA sebagai berikut : NPSH (Net Positive Suction Head) available : NPSHa = Pa ± hs hfs - Pvp (Alfa Laval Pump Handbook, 001:3) Dimana Pa (absolute pressure) = P sistem = 14,6960 psi 61,9379 lb/ft Specific gravity = 3 6,5 lb/ft = 0,9910 hs (static suction head) = z1 = - m = -6,5617 ft Pvd (vapour pressure) = 0, 6185 psi = 1,488 ft hfs (pressure loss due to friction) = f = 0,0045 L = 446,6006 m = 1465,05 ft v = 6,9004 ft/s SG = 0,9910 ID = 3,0680 in Maka : hfs = 8,3460 psi = 19,4543 ft NPSHa = 19,786 ft = 6,0308 m 3 NPSHR (Net Positive Suction Head) Required : Dari gambar 7. b Walas : N = S = (single suction) Q = 15,894 gal/menit

61 D-61 N Q NPSHR = S 0,5 =,1349 ft = 0,651 m 4 / 3 (pers Walas, 1988) NPSHA > NPSHR, pompa aman dari kavitasi Keterangan : NPSHR = Net Positive suction head required (ft) NPSHA= Net Positive suction head available (ft) Tabel D. 5. Spesifikasi Pompa (PU 101) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 68% Mengalirkan air dari sungai ke Bak Sedimentasi (BS-101) Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 15,894 gpm Dimensi NPS = 3 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 7,5 hp 6,0308 m = 40 in buah (1 cadangan ) Dengan melakukan perhitungan yang sama seperti pada perhitungan pompa-101, maka diperoleh hasil perhitungan untuk pompa-10 hingga pompa-13 sebagai berikut :

62 D-6 b. Pompa Utilitas (PU-10) Tabel. D.6. Spesifikasi pompa utilitas (PU 10) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 68% Memompa air keluaran BS-101 ke bak penggumpal (BP-101) Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 15,894 gpm Dimensi NPS = 3 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 1,5 hp 8,1658 m = 40 in buah (1 cadangan ) c. Pompa Utilitas 3 (PU-103) Tabel. D.7. Spesifikasi pompa utilitas (PU 103) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 35% Memompa alum dari tangki penyimpanan alum (TP-101) ke BP-101. Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 0,038 gpm Dimensi NPS = 0,150 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 0,5 hp 6,4564 m = 40 in buah (1 cadangan )

63 D-63 d. Pompa Utilitas 4 (PU-104) Tabel. D.8. Spesifikasi pompa utilitas (PU 104) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 35% Memompa klorin dari tangki penyimpanan klorin (TP-10) ke BP-01. Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 0,1554 gpm Dimensi NPS = 0,15 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 0,5 hp 8,4516 m = 40 in buah (1 cadangan ) e. Pompa Utilitas 5 (PU-105) Tabel. D.9. Spesifikasi pompa utilitas (PU 105) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Memompa NaOH dari TP-103 ke BP-01 dan anion exchanger (AE 101). Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 0,007gpm Efisiensi Pompa 35 % Dimensi NPS = 0,15 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 0,5 hp 8,8759 m = 40 in buah (1 cadangan )

64 D-64 f. Pompa Utilitas 6 (PU-106) Tabel. D.30. Spesifikasi pompa utilitas (PU 106) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 68% Memompa air keluaran BP-101 ke clarifier (CF- 101) Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 15,894 gpm Dimensi NPS = 3 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 1,5 hp 7,6658 m = 40 in buah (1 cadangan ) g. Pompa Utilitas 7 (PU-107) Tabel. D.31. Spesifikasi pompa utilitas (PU 107) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 68% Memompa air keluaran CF-101 ke sand filter (SF-01) Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 15,894 gpm Dimensi NPS = 3 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 0,5 hp 6,0854 m = 40 in buah (1 cadangan )

65 D-65 h. Pompa Utilitas 8 (PU-108) Tabel. D.3. Spesifikasi pompa utilitas (PU 108) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 68% Memompa air keluaran SF-01 ke tangki air filter (TP-104) Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 15,894 gpm Dimensi NPS = 3 in Power motor NPSHA Jumlah Sch hp 8,5964 m = 40 in buah (1 cadangan ) i. Pompa Utilitas 9 (PU-109) Tabel. D.33. Spesifikasi pompa utilitas (PU 109) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 68% Memompa air make-up steam, make-up air pendingin dan air hydrant ke CE-101, CT-101 dan hidrant Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 15,894 gpm Dimensi NPS = 3 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 1,5 hp 9,811 m = 40 in buah (1 cadangan )

66 D-66 j. Pompa Utilitas 10 (PU-110) Tabel. D.34. Spesifikasi pompa utilitas (PU 110) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 40% Memompa air keluaran dari TP-105 menuju area (domestik) Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 0,038 gpm Dimensi NPS = 0,375 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 0,5 hp 6,0950 m = 40 in buah (1 cadangan ) k. Pompa Utilitas 11 (PU-111) Tabel. D.35. Spesifikasi pompa utilitas (PU 111) Alat Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Kapasitas Pompa Efisiensi Pompa 80 % Memompa air pendingin yang telah digunakan ke Hot Basin ( HB-101) Centrifugal pump, single suction, single stage Carbon Steel SA-83 Grade C 145,671 gpm Dimensi NPS = 3,5 in Power motor NPSHA Jumlah Sch 50 hp 9,970 m = 40 in buah (1 cadangan )