LAMPIRAN A NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A NERACA MASSA Kapasitas = 900 ton/hari = kg hari x hari 4 jam = 7500 kg/hari Basis = jam operasi Satuan perhitungan = kg/jam Dalam perhitungan neraca massa ini, digunakan neraca unsur dari unsur-unsur penyusun senyawa. Komposisi sampah organik adalah sebagai berikut: Tabel LA. Komposisi sampah organik Bahan organik % Sampah dedaunan Makanan 6, Kertas 7,5 Kayu 4,5 Air 9,8 Tabel LA. Komposisi sampah berdasarkan unsur Komponen Persentase Massa (berat kering) sampah Carbon Hidrogen Oksigen Nitrogen Sulfur Dedaunan 47,80 6,00 8,00,40 0,0 Makanan 48,00 6,40 7,60,60 0,0 Kertas 4,50 6,00 44,00 0,0 0,0 Kayu 49,50 6,00 4,70 0,0 0,0 (Sumber : dinas kebersihan kota Medan, 005) LA-I

2 LA-II Tabel LA. Komposisi Karbohidrat C 6 H O Komponen C6H O6 BM Fraksi Carbon, C 0,4 Hidrogen, H 0,067 Oksigen, O 6 0,5 6 Tabel LA.4 Komposisi H S Komponen HS BM Hidrogen, H Sulfur, S Fraksi 0,06 0,94 Tabel LA.5 Komposisi CO Komponen CO BM Fraksi Carbon, C 0,7 Oksigen, O 6 0,77 Tabel LA.6 Komposisi CH 4 Komponen CH4 BM Fraksi Carbon, C 0,75 Hidrogen, H 0,5. Thresher Fungsi : sebagai alat untuk mempekecil ukurannya hingga menjadi bubur. Dedaunan % Makanan 6,% Kertas 7,5% Kayu 4,5% Thresher Dedaunan % Makanan 6,% Kertas 7,5% Kayu 4,5% Asumsi: - Olahan berupa bahan organik yaitu dedaunan, makanan, kertas, kayu - Sisa merupakan bahan anorganik yang tidak ikut diolah. Sampah anorganik antara lain: kaca, logam, dan lain-lain.

3 LA-III F dedaunan F F F makanan kertas kayu = 0,0 x 750 kg/jam = 7600 kg/jam = 0,6 x 750 kg/jam = 847,5 kg/jam = 0,75 x 750 kg/jam = 456, kg/jam = 0,045 x 750 kg/jam = 068,8 kg/jam F air = 0,98 x 750 kg/jam = 7077,5 kg/jam Alur Bahan masuk = bahan keluar F = F Untuk dedaunan C ; H ; O ; N ; S ; F C = 0,478 x F F H F F F O N S dedaunan = 0,478 x 7600 kg/jam = 6,5 kg/jam = 0,06 x 7600 kg/jam = 456 kg/jam = 0,8 x 7600 kg/jam = 888 kg/jam = 0,04 x 7600 kg./jam = 58,4 kg/jam = 0,00 x 7600 kg/jam =,8 kg/jam Abu ; F abu = 0,045 x 7600kg/jam = 4 kg/jam Untuk makanan C ; H ; O ; N ; S ; F C = 0,48 x F F H F F F O N S makanan = 0,48 x 847,5 kg/jam = 846,8 kg/jam = 0,064 x 847,5 kg/jam = 46,4 kg/jam = 0,76 x 847,5 kg/jam = 446,66 kg/jam = 0,06 x 847,5 kg./jam = 00,04 kg/jam = 0,00 x 847,5 kg/jam =,85 kg/jam Abu ; F abu = 0,05 x 847,5 kg/jam = 9,8 kg/jam Untuk kertas C ; F C = 0,45 x F kertas = 0,45 x 456, kg/jam = 807,99 kg/jam H ; F H = 0,06 x 456, kg/jam = 49,8 kg/jam

4 LA-IV O ; N ; S ; F O F F N S = 0,44 x 456, kg/jam = 88,77 kg/jam = 0,00 x 456, kg./jam =,47 kg/jam = 0,00 x 456, kg/jam = 8, kg/jam Abu ; F abu = 0,06 x 456, kg/jam = 49,8 kg/jam Untuk kayu C ; H ; O ; N ; S ; F C = 0,495 x F F H F F F O N S kayu = 0,495 x 068,8 kg/jam = 59,06 kg/jam = 0,06 x 068,8 kg/jam = 64, kg/jam = 0,47 x 068,8 kg/jam = 456,8 kg/jam = 0,00 x 068,8 kg./jam =,4 kg/jam = 0,00 x 068,8 kg/jam =,07 kg/jam Abu ; F abu = 0,05 x 068,8 kg/jam = 6,0 kg/jam Total untuk sampah masuk (F ): F unsur makanan + F unsur mankanan + F unsur kertas + F unsur kayu Total C untuk sampah masuk (F 6, , , ,06 = 788,7 kg/jam Total H untuk sampah masuk (F H) : ,4 + 49,8 + 64, = 08,76 kg/jam Total O untuk sampah masuk (F O) : , , ,8 = 669,87 kg/jam Total N untuk sampah masuk (F N) : 58,4 + 00,04 +,47 +,4 = 7,05 kg/jam Total S untuk sampah masuk (F S) :,8 +,85 + 8, +,07 = 6,0 kg/jam Total Abu untuk sampah masuk (F Abu) : 4 + 9, ,75 + 6,0 = 806,09 kg/jam C ) : Alur F = F = 667,5 F C = F C = 788,7 kg/jam

5 LA-V F H = F H = 08,76 kg/jam F O = F O = 669,87 kg/jam F N = F N = 7,05 kg/jam F S = F S = 6,0 kg/jam F abu = F abu = 806,08 kg/jam F HO = F HO = 7077,5 kg/jam Tabel LA.7 Neraca Massa pada thresher (TR-0) No Unsur Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur Alur Carbon (C ) 7788,7 7788,7 Hidrogen (H) 08,76 08,76 Oksigen (O) 669,87 669,87 4 Nitrogen (N) 7,05 7,05 5 Sulfur (S) 6,0 6,0 6 Abu 806,09 806,09 7 H O 7077,5 7077,5 Total Tangki penampungan umpan (TK-0) C H O N S Abu Tangki penampungan C H O N S Abu F = F Alur F = F = 667,5 F C = F C = 788,7 kg/jam F H = F H = 08,76 kg/jam F O = F O = 669,87 kg/jam F N = F N = 7,05 kg/jam

6 LA-VI F S = F S = 6,0 kg/jam F abu = F abu = 806,08 kg/jam F HO = F HO = 7077,5 kg/jam Tabel LA.8 Neraca massa pada Tangki Penampungan (TK-0) No Unsur Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur Alur. Carbon (C ) 7788,7 7788,7. Hidrogen (H) 08,76 08,76. Oksigen (O) 669,87 669,87 4. Nitrogen (N) 7,05 7,05 5. Sulfur (S) 6,0 6,0 6. Abu 806,09 806,09 7. H O 7077,5 7077,5 Total fermentor (FR-0) Bakteri anaerob 4 C 6 H O 6 H O N H S Abu Fermentor 5 CH 4 CO N H S H 6 Lumpur N Air Bakteri Asumsi : bahan organik terkonversi menjadi gas metana sebesar 90 % Jumlah bakteri anaerob sebesar 5 % dari substrat

7 Unsur N semuanya dianggap gas sebesar % LA-VII Lipida dirubah menjadi Asam lemak rantai panjang dan Gliserin Lipida Protei dirubah menjadi Asam amino Protein Asam amino

8 LA-VIII Asam nukleat dirubah menjadi Purin dan Pirimidin Asam nukleat Pirimidin Purin Asam phospat Polisakarida dirubah menjadi monosakarida. Polisakarida terbagi atas : - Pati - Glikogen - Selulosa D-Glukopinarosa Glukosa α(-4) Glikogen Glukosa

9 LA-IX. Tahap Asidogenesis Tahap asidogenesis merupakan tahap penguraian monomer-monomer dari Asam lemak rantai panjang, Gliserin, Asam amino, Glukosa, Purin dan Pyrimidin. Monomer tersebut diuraikan hingga menjadi Asam lemak volatil, alkohol, H S, CO, N, H. Asam lemak rantai panjang diuraikan menjadi Asam lemak volatil. Asam lemak rantai panjang terdiri atas : - Asam lemak stearat - Asam lemak palmitat - Asam lemak oleat Asam lemak stearat Asam butirat Metana Asam lemak palmitat Asam propionat Hidrogen

10 LA-X Gliserin dirubah menjadi Asam propionat Gliserin Asam propionat Hidrogen Asam amino diurai menjadi asam akrilat Asam amino Asam akrilat Nitrogen Hidrogen Glukosa diurai menjadi akohol (etanol) Glukosa Etanol Purin diurai menjadi asam propionat CH -CH -COOH + H + H PO 4 Purin Asam propionate phospat Pirimidim diurai menjadi asam butirat CH CH CH COOH + ½N + H

11 LA-XI Pirimidin Asam butirat.reaksi pada asam lemak rantai panjang + gliserin Asam lemak stearat Asam butirat Asam lemak palmitat Asam propionat Gliserin Asam propionat + 5OH-C-C H 7 + 9CH -CH -COOH + CH -CHOH-COOH + 7CO + 0H + 4CH 4 Asam butirat asam propionate asam laktat. Reaksi pada Asam nukleat Asam nukleat Pirimidin purin

12 LA-XII CH -CH -COOH + H + H PO 4 Purin Asam propionate phospat CH CH CH COOH + ½N + H Pirimidin Asam butirat + CH CH CH COOH + CH CH COOH + Asam propionate Asam butirat Asam nukleat ½N + H + H PO 4. Reaksi pada keseluruhan Asam lemak rantai panjang + gliserin, Asam amino, Asam nukleat. 5OH-C-C H 7 + 9CH -CH -COOH + CH -CHOH-COOH + 7CO + 0H + 4CH4 Asam butirat asam propionate asam laktat

13 LA-XIII CH CH CH COOH + CH CH COOH + Asam propionate Asam butirat Asam nukleat ½N + H + H PO 4 Asam amino Asam akrilat + + Asam amino Asam nukleat 6CH CH COOH + CH CH CH COOH + CH -CHOH-COOH + CH =CH- Asam butirat Asam propionat Asam laktat Asam akrilat 7 COOH + 7CO + H + 4CH 4 + N + H PO 4. Tahap Asetogenesis CH CH OH + CO CH COOH + H ( pers ) CH CH COOH + H O CH COOH + 4H..(pers.) 6CHCH CH COOH + H O CH COOH + H..(pers.) +

14 LA-XIV CH CH OH + CH CH COOH + 6CH CH CH COOH + CO + 6H 40H + 6CH COOH 4. Tahap Metagenesis C 6 H O 6 + H O Bakteri C H 4 O + CO + 4H CH 4 O CH 4 + CO CO + 4H CH 4 + H O C6H O Bakteri 6 CH 4 + CO + Alur F F F N HO abu Untuk H = 7,05 kg/jam = 7077,5 kg/jam = 806,09 kg/jam Komposisi H S, dimana : S: Komposisi BM H S Fraksi 0,06 0,94 Sehingga F HS F S = 0,94 = 8,9 kg/jam F kbhd = F F N F HO F abu F HS = 750 7, ,5 806,5 8,9 = 5455,0 kg/jam Untuk karbohidrat (C 6 H O 6 ) C : 0,4 x F kbhd 0,4 x 5455,0 = 68,04 kg/jam H : 0,067 x 5455,0 = 05,4870 kg/jam O : 0,5 x 5455,0 = 87,55 kg/jam Untuk H S H : 0,06 x F HS 0,06 x 8,9 =,9 kg/jam S : 0,94 x 8,9 = 6,09 kg/jam

15 LA-XV Untuk N N : x F N = 7,05 kg/jam Alur 4 F baktri = F 4 = 0,5F = 0,5 x 750 kg/jam = 56,5 kg/jam Alur 6 Reaksi : C6H O 6 CH 4 + CO N kbhd = = F kbhd BM 5455,0 80 = 85,86 γ γ = N kbhd τ xx kbhd kbhd 85,86x0,9 = = 77,74 ( ) Untuk karbohidrat : 6 F kbhd = F kbhd + (BM kbhd x τ kbhd x r ) = 5455,0 + (80x x 77,74 ) = 545,7 kg/jam C : 0,4 x F 6 kbhd = 0,4 x 545,7 = 68,84 kg/jam H : 0,067 x F O : 0,5 x F 6 kbhd 6 kbhd = 0,067 x 545,7 = 0,56 kg/jam = 0,5 x 545,7 = 8,86 kg/jam 6 F HO = F HO = 7077,5 kg/jam 6 F bakteri = F bakteri = 56,5 kg/jam 6 F abu = F abu = 806,09 kg/jam 6 F N = 0,7 x 7,05 = 6,5 kg/jam Alur 5 5 F CH4 = BM CH4 x τ CH4 x r = 6 x x 77,74 = 709,5 kg/jam

16 LA-XVI C : 0,75 x F 5 CH4 = 78,864 kg/jam 5 H : 0,5 x F CH4 = 97,88 kg/jam Untuk Karbon dioksida (CO ) : 5 F Co = BM CO x τ CO x r = 44 x x 77,74 = 000,68 kg/jam C : 0,7 x F 5 CO = 84,645 kg/jam 5 H : 0,77 x F CO = 745,5 kg/jam Untuk H S : 5 F HS = F HS = 8,9 kg/jam C : 0,06 x 8,9 =,9 kg/jam H : 0,94 x 8,9 = 6,09 kg/jam Untuk N : 5 F N = F N F 6 N = 8,9 kg/jam = 7,0 6,5 =,95 kg/jam Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Fermentor (FR-0) No Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur Alur 4 Alur 5 Alur 6. C 6 H O , ,7. H O 7077, ,5. N 7,05 -,95 6,5 4. H S 8,9-8,9-5. Abu 806, ,09 6. Bakteri - 56,5-56,5 7. CH ,5-8. CO , ,5 4059,564 5,9 Total 7,5 7,5

17 LA-XVII 4. Absorbsi (AB-0) H O 9 CH 4 CO N H S 0 CH 4 CO N H S 7 Absorbsi 8 CO H O Asumsi : Co yang terikat dengan air sebesar 70 % dari umpan CO HO yang digunakan sebesar 0 % umpan keseluruhan Alur 7 7 F CH4 = F 5 CH4 = 709,5 kg/jam 7 F CO = F 5 CO = 000,68 kg/jam 7 F N = F 5 N =,95 kg/jam 7 F HS = F 5 HS = 8,9 kg/jam Alur 0 0 F HO = 0, x F 7 HO = 0, x 4059,564 = 47,869 kg/jam Alur 8 Untuk CO F 8 CO = 0,7 x F 7 CO = 0,7 x 000,68 = 740,7 kg/jam

18 LA-XIX C : 0,7 x 740,7 = 949,59 kg/jam O : 0,77 x 74,7 = 590,8650 kg/jam Alur 9 Untuk CH 4 9 F CH4 = F 7 CH4 = 709,5 kg/jam C : 0,75 x 709,5 = 78,864 kg/jam H : 0,5 x 709,5 = 97,88 kg/jam Untuk CO F 9 C0 = F 7 C0 = 060,05 kg/jam C : 0,7 x 060,05 = 85,9 kg/jam H : 0,77 x 060,05 = 4,657 kg/jam Untuk N 9 F N = F 7 N =,95 kg/jam Untuk H S 9 F HS = F 7 HS = 8,9 kg/jam C : 0,06 x 8,9 =,9 kg/jam H : 0,94 x 8,9 = 6,09 kg/jam Tabel LA.0 Neraca massa pada Absorbsi (AB-0) No Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 7 Alur 0 Alur 9 Alur 8. CH4 709,5-709,5 -. CO 000,68-060,05 000,68. N,95 -,95-4. H S 8,9-8,9-5. H O - 47,7-47,7 Total 4059,564 47,7 699,447 57,4 876,68 876,68

19 LA-XVIII. Absorbsi (AB-0) CH 4 CO N H S Fe 9 Absorbsi (Fe) 0 CH 4 CO N H S FeS Asumsi : - H S yang masuk diabsorb kembali dengan menggunakan reagent Besi (Fe) - H S yang terikut dengan Fe (besi) sebesar 80 % dari umpan - Fe yang digunakan sama dengan 0 % dari keseluruhan. Sehingga : Reaksi : H S + Fe FeS + H Alur 9 F F F 9 CH4 9 CO 9 N = 709,5 kg/jam = 060,05 kg/jam =,95 kg/jam 9 F HS = 8,9 kg/jam Alur F Fe = 0, x F 9 = 0, x 699,447 kg/jam = 8,89 kg/jam Alur 0 Untuk H S 9 F HS = 0,8 x F 9 HS = 0,8 x 8,9 kg/jam = 0,66 kg/jam

20 LA-XX H : 0,06 x 0,66 =,84 kg/jam S : 0,94 x 0,66 = 8,8 kg/jam F Fe = 8,89 kg/jam Alur F CH4 = F 9 CH4 = 709,5 kg/jam F CO = F 9 CO = 060,05 kg/jam F N = F 9 N =,95 kg/jam F HS = F 9 HS - F 0 HS = 8,9 kg/jam 0,66 kg/jam = 7,666 kg/jam H : 0,06 x 7,666 = 0,456 kg/jam S : 0,94 x 7,666 = 7,0 kg/jam LA-XXI Tabel LA. Neraca massa pada Absorbsi (AB-0) reagent Fe (besi) No Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 9 0. CH4 709, ,5. CO 060, ,05. N,95 - -,95 4. H S 8,9-0,66 7, Fe - 8,89 8,89 - Total 699,447 8,89 44, ,784 80,7 80,7

21 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Satuan perhitungan : kkal/jam Basis temperatur : 5 o C (98 K) Tabel LB. Data karakteristik zat Komponen Berat Molekul Cp (kkal/kmol) Padat Cair Gas C 6 H O6 80 0,4 - - Abu 85,9 0, - - CO 44-9,05* 0,055 H O 8 -,0 0,45 N 8 0,4* - 0,4 CH ,4 H S , *)menggunakan metode Hurst and Harrison (sumber : Perry, 997) Tabel LB. Data Entalpi (panas) Permbentukan H o Komponen C 6 H O6-0,6 CO -94,05 CH4-7,89 (sumber ; Reklaitis, 98) H o f(98) (kkal/kmol) f(98)

22 . Fermentor (FR-0) Bakteri anaerob 4 C 6 H O 6 H O N H S Abu 0 o C P =,4 atm T = 65 o C 5 65 o C CH 4 CO N H H S 6 65 o C Lumpur N Air Bakteri anaerob Reaksi yang terjadi : C 6 H O 6 CH 4 + CO Persamaan energi : Panas masuk = panas keluar + Akumulasi Asumsi akumulasi = 0 Sehingga neraca akan menjadi : Panas masuk = panas keluar Panas bahan masuk + panas steam = panas bahan keluar + panas reaksi H r(98) = (. H f(98)ch4 +. H f(98) ) ( H f(98) C 6 H O 6 ) =. (-7,89) +. (-94,05) (-0,6) = - 5,67 + (- 8,5) + 0,6 = - 5,56 kkal / gmol = kkal / kmol r. H r(98) = x 8,5 = kkal/ kmol

23 Tabel LB-. Perhitungan Panas Bahan Masuk Fermentor (alur ) Komponen F s C 6 H O H N H O S Abu 6 (kg) 5455,0 7077,5 7,05 8,9 806,09 N s (kmol) Dianggap tidak ada panas masuk pada bakteri 85,86 4,88,,7 0 Cp 98 (l) dt (kkal/ kmol), 5,0, 6,605 N s. 0 Cp 98 (l) dt (kkal) 96,6 069,45 4,976 40,57,605 H,7 in, alur Tabel LB-4. perhitungan Panas Bahan Keluar Fermentor (alur 5 ) 5 5 Komponen F s N 0 s Cp (l) dt (kg) (kmol) CH4 CO N H S (g) 709,5 000,68,95 8,9,8,8,996,7 98 (kkal/ kmol),6 8, 9,7 88 N s 5. 0 Cp 98 (l) dt (kkal) 4957,79 905,576 8,84 4,576 H 5786,7 out, alur 5 Tabel LB-5. Perhitungan Panas Bahan Keluar Fermentor (alur 6) 6 6 Komponen F s N 0 s Cp (l) dt (kg) (kmol) Abu N H O Total H out = H 5 out + H 6 806,09 6,5 7077,5 out = 5786, ,6 9,6 4,88 98 (kkal/ kmol),84 8,96 40 N s 6. 0 Cp 98 (kkal) (l) dt,84 8, , H 665,6 out, alur 6

24 = 6847,77 kkal Panas yang diberikan oleh steam (Qs) : dqs dt = H out total + r. Hr - H in = 68,47, ,4,7 = ,46 kkal Reaktor menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 0 o C dan tekanan atm, kemudian keluar sebagai pada suhu 00 o C dan tekanan atm. H steam = 76-49, = 96,9 kj / kg = 548,97 kkal/kg (Reklaitis, 98) Maka, massa steam (m ) adalah : m s = = H steam 548,97 kkal/kg s Qs ,46 kkal = 049,978 kg. Kondensor (C-0) Air pendingin 5 o C CH 4 CO N H S 65 o C 0 o C Kondensor 5 7 CH 4 CO N H S Air sisa 60 o C

25 Tabel LB-6. Perhitungan Panas Bahan Masuk Kondensor (alur 5) 5 5 Komponen F s N 0 s Cp (l) dt (kg) (kmol) CH CO N H 4 (g) S 709,5 000,68,95 8,9,8,8,996,7 98 (kkal/ kmol),6 8, 9,7 88 N s 5. 0 Cp 98 (l) dt (kkal) 4957,79 905,576 8,84 4,576 H 5786,7 in, alur 5 Tabel LB-7. Perhitungan Panas Bahan Masuk Kondensor (alur 7) 5 5 Komponen F s N 0 s Cp (l) dt (kg) (kmol) CH CO N H 4 (g) S 709,5 000,68,95 8,9,8,8,996,7 98 (kkal/ kmol) 6,7,075,5 6 N s 5. 0 Cp 98 (l) dt (kkal) 689,647 8,97 4,855 40,57 H 647,7 out, alur 5 Karena tidak terjadi Ep dan Ek pada kondensor, maka perubahan panas steam sama dengan perubahan entalpinya ( H). dqs = H out total + r. Hr - H in, tot dt = 647,7 5786,7 = -45,90 kkal (tanda negatif berrti melepas panas) Kondensor dilengkapi dengan jacket yang berisi air pendingin yang masuk pada suhu 5 o C dan air sisa keluar pada suhu 60 o C. 0 Cp 98 (l) dt kj kmol = 68,5 x = kj/kg..(reklaitis, 98) kmol 8kg = 46,58 kj/kg = 5,04 kkal/kg

26 Maka masa air (m a ) yang digunakan adalah : M a Q = = 0K 98K Cp (l) dt 45,90kkal = 9,97 kg. 5,04kkal / kg

27 LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN. Elevator (EL-0) Fungsi : Untuk mengangkut sampah dari timbangan ke mesin tresser. Jumlah : buah Bahan konstruksi : Besi Laju bahan yang diangkut : 750 kg/jam Faktor keamanan : 0% Kapasitas = feed x ( + factor keamanan) = 750 kg/jam ( + 0,) = 8500 kg/jam Dari table.8 Perry 997, karena kapasitas lebih besar 4 ton/jam, maka bucket elevator dipilih dengan spesifikasi : Ukuran bucket = (6 x 4 x 4 ½) in Jarak tiap bucket = in Elevator center = 5 ft Kecepatan putar = 4 rpm Kecepatan bucket = 5 ft/menit Daya head shaft = Hp Diameter tail shaft = /6 in Diameter head shaft = 5/6 in Pully tail = 4 in Pully tail = 0 in Lebar head = 7 in Effesiensi motor = 80% Daya tambahan = 0,0 Hp/ft Daya P = (Elevator center x daya tambahan) + daya head shaft (Perry, 997) = 5 x (0,0) + =,5 Hp

28 . Thresser (TR-0) Fungsi : Untuk mengecilkan ukuran sampah-sampah organic yang akan diolah. Bahan konstruksi : Besi Merek : HGT-6000 Jumlah : unit Kecepan mesin : 5-5 ton/jam Ukuran hasil cacahan : 0,5- cm. (Sumber : Unit Penelitian Bioteknologi Perkebunan Bogor).. Tangki penampungan (TK-0) Fungsi: Menampung hasil cacahan sampah dari thresser. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-67, tipe 04 Kondisi pelarutan: - Temperatur : 0 0 C - Tekanan : atm Laju alir sampah organik = 750 kg/jam Densitas sampah organik = 00 kg/m.. (Sudrajat, 00) Kebutuhan perancangan = hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume tangki, V 750 kg/jam x 4 jam/hari xhari = = 900 m 00 kg/m Volume tangki (Vt) =, x 900 m = 80 m Direncanakan digunakan tangki 6 unit Volume untuk masing-masing tangki = 80 m = 80 m 6unit Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = πd H 4 80 m = πd D 4 80 m = πd 8

29 D = 6,859 m Maka: D = 6,859 m =,50 ft H = 0,894 m =,757 ft Tinggi sampah organik dalam tangki = Tebal dinding tangki 80 m π (6,859 m) 4 = 0,894 m =,757 ft Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980) - Tekanan hidrostatik, ph = ( 0,894 ) 590,6 44 = 8,07 psi - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan desain, P =, x (4,7 + 8,07) psi = 6,5 psi Tebal dinding silinder tangki: t = t = PD SE -,P + CA (6,5 psi)(,89 ft)(in/ft) + 0,5 in (8750 psi)(0,8),(6,5 psi) t = 0,696 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki 5/8 in. 4. Fermentor (FR-0) Fungsi: Memfermentasikan sampah organic yang telah dicacah dengan bantuan bakteri. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi: Plate steel SA-67, tipe 04 Kondisi pelarutan: - Temperatur : 65 0 C - Tekanan :,4 atm Laju alir sampah organik = 750 kg/jam Densitas sampah organik = 00 kg/m Laju bakteri = 56,5 kg/jam

30 Densitas bakteri Laju total umpan = 5 kg/m = 7,5 kg/jam Kebutuhan perancangan = 5 hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Densitas campuran = (0,87 x 00) + (0, x 5) Ukuran tangki: = (6 + 9,6) kg/m = 590,6 kg/jam 7,5kg/jam x 4 jam/hari xhari Volume larutan, V = = 0,75 m 590,6 kg/m Volume tangki (Vt) =, x 0,75 m =,858 m Jumlah unit = 6 unit Volume untuk masing-masing unit =,858 m / 6 unit =,4 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = πd H 4,4 m = πd D 4,4 m = πd 8 D = 5,75 m Maka: D = 5,75 m = 8,86 ft H = 8,604 m = 8,8 ft,4m Tinggi campuran dalam tangki = = 8,604 m = 8,8 ft π (5,75m) 4 Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980)

31 ( 8,604 ) 590,6 - Tekanan hidrostatik, ph = =,6 psi 44 - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan desain, P =, x (4,7 +,6) psi = 55,056 psi Tebal dinding silinder tangki: t = PD SE -,P + CA t = (55,056 psi)(8,86 ft)(in/ft) + 0,5 in (8750 psi)(0,8),(55,056 psi) t = 0,540 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki / in. Daya pengaduk: Dt/Di =, Baffel = 4....(Brown, 978) Dt = 9,4 ft Di = 6,8 ft Kecepatan pengadukan, N = rps Viskositas sampah organik = 6,7 x 0-4 lbm/ft.det.(kirk Othmer, 967) Bilangan reynold, ρ N D N RE = µ (590,6)()(6,8) = 8..77,05 6,7.0 = 4 Dari gambar.-4 (Geankoplis, 98)untuk N re = 8..77,05 diperoleh Npo = 0,4 Sehingga: P = 5 NpoN Di ρ gc. (Geankoplis, 98) P = 5 (0,4)() (6,8) (590,6) = ,67,74 Efesiensi penggerak motor = 80% 77.76,09 Daya penggerak motor = = ,8 Hp 0,8 5. Tangki Bakteri (TK-0) Fungsi : Untuk menampung bakteri fermentasi sebelum ditransfer ke tangki fermentor.

32 Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-67, tipe 04 Kondisi pelarutan: - Temperatur : 0 0 C - Tekanan : atm Laju alir bakteri fermentasi = 56,5 kg/jam Densitas bakteri fermentasi = 5 kg/m.. (Sudrajat, 00) Kebutuhan perancangan = hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuran tangki: 56,5kg/jam x 4 jam/hari xhari Volume tangki, V = =,767 m 5 kg/m Volume tangki (Vt) =, x,767 m = 40,5 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = πd H 4 40,5 m = πd D 4 40,5 m = πd 8 D =,5 m Maka: D =,5 m = 0,67 ft H = 4,88 m = 6,05 ft 40,5m Tinggi bakteri dalam tangki = = 4,88 m = 6,05 ft π (,5 m) 4 Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980) ( 4,88 ) 590,6 - Tekanan hidrostatik, ph = = 5,9056 psi 44

33 - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan desain, P =, x (4,7 + 5,9056) psi = 6,76 psi Tebal dinding silinder tangki: PD t = + CA SE -,P t = (6,76 psi)(0,67 ft)(in/ft) + 0,5 in (8750 psi)(0,8),(6,76 psi) t = 0,89 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki /4 in. 6. Bak Pengendapan (BP-0) Fungsi : Untuk menampung Lumpur hasil fermentasi dari sampah organik. Laju total buangan = 7,5 kg/jam Laju air = 7077,5 kg/jam Laju bakteri = 56,5 kg/jam Laju abu = 806,09 kg/jam Densitas air = 997 kg/m Densitas bakteri = 5 kg/m Densitas abu = 547 kg/m Densitas campuran = (0,7 x 5) + (0,5 x 997) + (0,97 x 547) = 68,64 + 5, ,759 Volume yang dibutuhkan = =59,8 kg/m 5,96 kg = 8,70 m 59,8 kg / m Volume total yang dibutuhkan =, x 8,70 m = 0,464 m Jumlah = unit Perhitungan: Volume = p x l x l 0,464 = 5/ t x / t x t 0,464 = 5/4 t t =,4078 m Maka diperoleh: Tinggi bak penampung =,4078 m Panjang bak penampung = 5/ x t = 5/ x,4078 m =,595 m

34 Lebar bak penampung = / t = / x,4078 m =,7 m 7. Tangki Penampungan Metan (TK-0) Fungsi: Menampung hasil pemurnian gas dari condensor. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-67, tipe 04 Kondisi pelarutan: - Temperatur : 0 0 C - Tekanan : atm Laju alir gas = 699,447 kg/jam x 4 jam/hari = ,78 kg/hari Densitas gas =,45 kg/m.. (Moch. Yunus, 995) 66066,78 kg / hari Volume gas =,45kg / m = 4449,847 m Faktor keamanan = 5% Volume tangki =,5 x 4449,847 m = 67,4 m Direncanakan digunakan 0 buah tangki Penyimpanan Volume untuk masing-masing tangki = 67,4 m /0 unit = 487,44 m Kebutuhan perancangan = hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuran tangki: Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = πd H 4 487,44 m = πd D 4 487,44 m = πd 8 D = 5,50 m Maka: D = 5,50 m = 50,86 ft H =,56 m = 76,786 ft

35 Tinggi sampah organik dalam tangki = Tebal dinding tangki 487,44 m π (5,50 m) 4 =,56 m = 76,786 ft Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980) ( 50,86 ),45 - Tekanan hidrostatik, ph = = 0,504 psi 44 - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan desain, P =, x (4,7 + 0,504) psi = 8,4 psi Tebal dinding silinder tangki: PD t = + CA SE -,P t = (8,4 psi)( 50,86ft)(in/ft) + 0,5 in (8750 psi)(0,8),(8,4 psi) t = 0,496 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki 7/6 in. 8. Kondensor (C-0) Fungsi : Untuk Mendinginkan gas yang keluar dari tangki absorbsi. Type : Horizontal shell and tube Exchanger Menghitung LMTD Fluida Panas ( 0 F) Fluida Dingin ( 0 F) Beda suhu ( 0 F) 49 Temperatur tinggi Temperatur rendah LMTD = ( T t ) ( T T t ln T t t )

36 Maka ( 9 7) LMTD = = 0,0 0 F 9 ln 7 Temperatur rata-rata fluida dingin : = t + t = = 08,5 0 F a. Fluida Panas b. Fluida dingin adalah air berada pada tube Dari Tabel 8, hal 840 Kern, 950 diperoleh harga UD = 5-75 Btu/ft 0 F jam, maka diambil UD = 0 Btu/ft 0 F jam. Sehingga dari Tabel 0 Kern, 950 diperoleh tube sebagai berikut : OD = ¾ in BWG = ID = 0,5 in At = 0,96 ft /ft L = 0 ft Luas permukaan untuk Perpindahan Panas (A) Q A = ( UD)( t) ; dimana Q = 45,90Kkal / jam = 798,099 Btu/jam 0,5Btu / Kkal A = 798,099 Btu / jam 0 (0 Btu / ft F. Jam)(0,0 = 59,8 ft 0 F) Ukuran shell Dari Tabel 9 Kern, 950 diperoleh data sebagai berikut ; Condensor = 4 pass OD = ¾ in square pitch in Nt = 0 ft ID = 8 in A Koreksi = Nt x L x at = 0 x 0 x 0,96 ft /ft = 9,6 ft

37 Q UD = ( Akoreksi)( t) = 798,099 Btu / jam = (9,6 )(0,0 ) 5, ft F a. melalui fluida panas adalah shell side. Baffle spaung (B ) = 4 in C = -/4 = 0,5 in. Flow area across hundle (as) As = = ID xc x B (44)( PT ) 8in x 0,5in x 4in 44 x = 0,056. Massa Velocity ; Dimana ws = Laju alir massa = 4059,569 kg/jam = 4059,569 kg/jam x,05 lb/kg = 00,49 lb/jam 00,49lb / jam 4. Gs = = 55595,594lb/ft.jam 0,056 ft Loading G = Ws / Lx NT (Kern, 965) 00,49lb / jam = 4,96 lb/ft in jam 0 ft x (0) = / Asumsi ho = 00 Btu/ft 0 F =,986 ho 5. tw = ta + ( Tv ta) h o + ho 00 = 08,5 + (49 08,5), = 44,00 0 F Tf = (Tv+tw) / = (49 +44,00) = 7,8 Kf = 0, (Tabel 4) Sf = (Tabel 6) µf = 0, cp (fig..9) h = ho = 9 (fig 9) a. Fluida dingin berada dalam tube 0 F /

38 . at = 0, in = 0,005 ft. at = Nt x at 44 x n = 0 x 0,in 44in / ft x = 0,0 ft.gt = wt ; Dimana wt at = 47,7 kg/jam kg lb = 47,7 x,05 jam jam = 998,74 lb/jam 998,74lb / jam Gt = = 99959,45 0,0 ft lb ft. jam 4. Velocity (V) = Gt 600 x ρ lb 99959,74 ft. jam = =,4 ft det ik lb 600 x 6,4 jam ft 5. Temperatur rata-rata fluida dingin = 08,5 0 F µ = 0,8 cp x,49 lb/ft jam =,955 lb/ft jam ID = 0,5 in = 0,044 ft (Tabel 0) Gt Ref = ID x µ lb 0,5in x 99959,45 ft jam = = 8469, 47 lb,95 ft jam JH = hi = 0,05 Btu/ft.jam ho = hi x ID µ (Fig.4) = 0,05 Btu / ft. jam x 0,044 ft 0,06 ft =,986 Btu/ft 0 F

39 Pressure Drop a. Fluida Dingin. Δt Tv = 49 0 F. μ vapor = 0,0 Cp x,49 lb/ft jam = 0,0 lb/ft jam De = 0,95 in = 0,079 ft (fig.8) Res = 0,079 ft x 55595,594lb / 0,07 lb / ft jam ft. jam = 6978,5 F = 0,05. N + = Ρ = 6,4 lb/ft (fig.9) S = 6,4lb / 6,4lb / ft ft = Ds = 0 in = 0,8 ft 4. ΔPS = = +Gs De( N + ) 0 x5, x x 0,079 x x 0,05 x (55595,594) x 5, x 0 x 0,079 x x 0,8 x = 0,05 Psi b. Fluida Panas. Ret = 6099,9 F = 0,0065. Δpt = = f xgt l x n 0 5, x0 x Ds xθt 0,000 x (55595,594) x 5, x0 0 x 0,8 x x0 x = 0,007 4n V. Δpr = s X 9 = 0,64 Psi 4 x 0,8 = x,7

40 ΔPT = ΔPt + ΔPr = 0, ,64 = 0,647 Psi 9. Absorber (AB-0) Fungsi : Untuk memurnikan gas metan dengan bantuan air. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-67, tipe 04 Kondisi pelarutan: - Temperatur : 0 0 C - Tekanan : atm Laju alir umpan total = 4059,564 kg/jam Massa CH 4 = 709,5 kg Massa CO Massa N Massa H Massa H S O = 060,05 kg =,95 kg = 8,9 kg = 47,7 kg Densitas CH4 = 0,7 kg/m Densitas CO =,98 kg/m Densitas N = 0,09 kg/m Densitas HS =,54 kg/m Densitas HO = 000 kg/m Densitas campuran =,054 kg/m Kebutuhan perancangan = hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuran tangki: 959,44 kg/jam x 4 jam/hari xhari Volume tangki, V = = 454,09 m,054 kg/m Volume tangki (Vt) =, x 454,09 m = 90,8 m Digunakan 5 buah tangki absorber = 99,594 / 5 unit = 58,6 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = πd H 4

41 58,6 m = πd D 4 58,6 m = πd 8 D =,67 m Maka: D =,67 m =,04 ft H = 7,48 m = 90,6 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980) - Tekanan hidrostatik, ph = atm = 4,7 psi - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan desain, P =, x (4,7 ) psi = 7,64 psi Tebal dinding silinder tangki: PD t = + CA SE -,P t = (7,64 psi)(,04 ft)(in/ft) + 0,5 in (8750 psi)(0,8),(7,64 psi) t = 0,0 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki /4 in. 0. Pompa (p-0) Fungsi : memompakan campuran sampah yang masuk kedalam fermentor. Jenis : Sentrifugal pump Bahan : Comercial steel Jumlah : buah Temperatur : 0 o C Laju alir massa (F) = 750 kg/jam = 4,544 lbm/s Densitas sampah (ρ) = 00 kg/m = 66,8 lbm/ft Viskositas (µ) = 0,06 Cp = 0,00080 lbm/ft.s

42 Laju alir volumetrik (Q) : F 4,544 lbm/s Q = = ρ 66,8 lbm/ft = 0,0 ft /s Diameter optimum : D opt =,9 (Q) 0,45. (ρ) 0, =,9 (0,0) 0,45. (66,8) = 00,74 in = 8,65 ft 0, Dipilih material Comercial Steel in dalam sechedule 40 (Geankoplis, 98): Diameter dalam (ID) =,068 in = 0,56 ft Diameter nominal = 0, in = 0,984 ft Diameter luar (OD) =,5 in =,48 ft Luas penampang (A) = 0,05 ft Kecepatan linier (V) Q 0,0 ft / s Kecepatan linier, V = = = 0,48 ft/det A 0,05 ft Bilangan Reynold (N Re ) N Re ρ ID V 66,8 lbm/ft x 0,56 ft x 0,48 ft/det = = µ 0,00080 lbm/ft.s = 9058,6. Untuk Comercial Steel dengan D = in (fig.0- Geankoplis, 98) diperoleh ε = 0,00005 ft ; pada N Re = 9058,6 dan ε/d = 0, ε 0,00005 ft Kekerasan relatif = = ID 0,56 ft = 0, Dari (fig.0- geankoplis, 98) diperoleh f = 0,0 Kehilangan karena gesekan (friction loss): A sharp edge entrance (hi) = 0,55 A = 7,55 ft V α g c

43 elbow 90 o V (hf) = n. kf..g c = 88,56 ft check valve (hf) = n. kf. =,8 ft Pipa lurus 0 ft (Ft) = 0 ft A sharp edge exit (he) = A = 57,07 ft V.g c V α g c Total friction loss ( f) 4. f. V. L Total friction loss ( f) = x g xid Dari persamaan neraca energi : c 4. 0,0 x 0,48 ft / det x6,004 ft = x,47x0,984 ft = 0,065 ft.lbf/lbm g V p Wf = gz Σf g gc ρ tinggi pemompaan (ΔZ) = 0 ft. Wf = c,47 ft/det,04 ft/det 0 ft ,640 ft.lbf/lbm,47 ft.lbm/lbf.det.,47 ft.lbm/lbf.det = 5,586 ft.lbf/lbm Daya pompa (Ws) Daya pompa (Ws) = ρ. Q. Wf η 66,8 lbm/ft x0,0 ft / sx5,586 ft.lbf/lbm = 0,8 = 456,5 hp

44 . Absorber (AB-0) Fungsi : Untuk memurnikan gas metan dengan bantuan Fe mengurangi kadar H S berlebih Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-67, tipe 04 Kondisi pelarutan: - Temperatur : 0 0 C - Tekanan : atm Laju alir umpan total = 80,7 kg/jam Massa CH 4 = 709,5 kg Massa CO = 060,05 kg Massa N =,95 kg Massa HS = 8,9 kg Massa HO = 47,7 kg Massa Fe = 8,89 kg/jam Densitas Fe =,8 kg/m Densitas CH4 = 0,7 kg/m Densitas CO =,98 kg/m Densitas N = 0,09 kg/m Densitas HS =,54 kg/m Densitas HO = 000 kg/m Densitas campuran =,44 kg/m Kebutuhan perancangan = hari Faktor keamanan = 0% Perhitungan: Ukuran tangki: 80,7 kg/jam x 4 jam/hari xhari Volume tangki, V = = 85,69 m,44 kg/m Volume tangki (Vt) =, x 85,69 m = 04,47 m Digunakan 5 buah tangki absorber = 04,47 / 5 unit = 04,88 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : V = πd H 4 04,88 m = πd D 4

45 04,88 m = πd 8 D = 5,58 m Maka: D = 5,58 m = 8,6 ft H = 8,76 m = 7,48 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980) - Tekanan hidrostatik, ph = atm = 4,7 psi - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan desain, P =, x (4,7 ) psi = 7,64 psi Tebal dinding silinder tangki: PD t = + CA SE -,P t = (7,64 psi)(8,6 ft)(in/ft) + 0,5 in (8750 psi)(0,8),(7,64 psi) t = 0,54 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki ¼ in.

46 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD. Bak pengendapan (BP) Fungsi : untuk menampung dan mengendapkan kotoran terbawa dari sumur bor. Bentuk : bak dengan permukaan persegi Konstruksi : beton Densitas air pada suhu 0 o C : 998 kg/m Direncanakan lama penampungan jam, maka : Jumlah air masuk = jam x 8.84,6 kg/jam Faktor keamanan = 0 % Volume bak =, x8.84,6 998 = 0,6 m Panjang (P) Lebar (l) = x tinggi bak (t) = x tinggi bak (t) Maka, V = p x l x t 8,6 m = 6t t = 0,6 6 =, m =,969 ft diperoleh : t p l =, m =,969 ft =,6 m =,909 ft =,4 m = 7,99 ft LD-

47 LD- LD. Sand Filter Fungsi : menyaring air yang yang masih mengandung kotoran. Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan : carbon steel SA-5 Grade B Laju alir massa : 884,6 kg/jam Densitas air : 998 kg/jam (0 o C) Tangki direncanakan menampung air setiap ¼ jam Faktor keamanan : 0 % 884,6kg / jamx0,5 jam Volume air = 998kg / m Volume tangki =, x,4 =,656 m =,4 m Direncanakan perbandingan tinggi penyaring dengan diameter (H V S π π π D H s = D (D) = D 4 4 tinggi head dengan diameter (H = (Brownell, 959) π = 4 D = 0, D V h V t = V s + V h,04 =,57 D + 0, D h s : D) = : : D) = : 6 D =,656,70 =,60m, 805 ft = H s H h = D = (,60) =, m = 7,6 ft = /6 D = /6 (,60) = 0,9 m = 0,6 ft Sehingga, tinggi tangki =, + (0,9) =,506 = 8, ft Volume air =,4 m V shell = πd =,6m Tinggi air (Ha) =,6m,7 x,56 =,888m = 6,94 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari tabel. Brrownell & Young (959), diperoleh data:

48 LD- - Allowble working stress (S) = 750 psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980) - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan operasi, P O = atm = 4,7 psi - Tekanan desain, P =, x PO psi = 7,64 psi Tebal dinding silinder tangki: t = PD SE -,P + CA (7,64 psi)(,48ft)(in/ft) t = + 0, 5 (750 psi)(0,8),(7,64) t = 0,6 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki /6 in. LD. Tangki Utilitas Fungsi : mendistribusikan air untuk berbagai keperluan Jenis : silinder tegak dengan tutup alas datar Bahan : plate steel SA-67, tipe 04 Laju alir massa : 6758,7 kg/jam Densitas air pada 0 o C : 998 kg/m Faktor keamanan : 0 % Volume air = 6758,7kg / jam = 6, 77m 998kg / m Volume tangki =, x 6,77 = 8, m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder H = D V = πd H 4 8, m = πd D 4 8, m = πd 8

49 LD-4 Maka: D =,08 m = 6,8 ft H = 6,46 m = 0,49 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-67, tipe 04. Dari tabel. Brrownell & Young (959), diperoleh data: - Allowble working stress (S) = 750 psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = /8 in..(timmerhaus, 980) - Faktor keamanan tekanan = 0% - Tekanan operasi, P O = atm = 4,7 psi - Tekanan desain, P =, x PO psi = 7,64 psi Tebal dinding silinder tangki: t = PD SE -,P + CA (7,64 psi)(,0ft)(in/ft) t = + 0, 5 (750 psi)(0,8),(7,64) t = 0,46 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 979 dipilih tebal tangki /6 in. LD. 4 Pompa sumur Bor (P-0) Fungsi : memompa air dari sumur bor ke bak pengendapan. Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : unit Bahan : cast Iron Kondisi operasi Densitas air : Temperatur : 0 o C : 998 kg/m Viskositas air : 0,85 cp = 5,7 x 0 Laju alir massa (F) : 884,6 kg/jam = 5,44 lbm/det F 884,6lbm / det Laju alir volume (Q) : = = 0,08 ft /s ρ 6,0lbm / ft Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ 0, = 6,0 lbm/ft (Perry, 999) -4 lbm/ft.s (Perry, 999)

50 LD-5 =,9 x (0,08) 0,45 x (6,0) 0, = 5,54 in Digunakan pipa dengan spesifikasi (Appendix A-5 Geankoplis) dipilih : - Ukuran pipa nominal : 5 in - Schedule pipa : 40 - Diameter dalam (ID) : 5,047 in = 6,5 ft - Diameter luar (OD) : 5,56 in = 8,5 ft - Luas penampang dalam (Ai): 0,90 ft Kecepatan linier, v = Q Ai 0,08 ft / s = = 0,0 ft/s 0,90 ft ρνd (6,0)(0,)(6,5) Bilangan reynold, N Re = = = 6870,6 4 µ 5,7x0 Untuk cast Iron, ε = 0,00 ft Kekasaran relatif = ε 0,00 = ID 6,5 = 0,000 0,079 0,079 Untuk aliran turbulen, f = = 0,5 0, 5 N (6870,6 Instalasi pipa : Re ) Panjang pipa vertikal, L = m = 6,56 ft Panjang pipa horizontal, L = m = 9,84 ft = 0,00 I buah gate valvev fully open (L/D =, Appendix C-a, Froust, 980) = x x 6,5 = 4 ft L o I buah elbow standard 90 (L/D = 0, Appendix C-a, Froust, 980) L = x 0 x 6,5 = 495 ft 4 Panjang pipa total ( L) = 6,56 + 9, = 7,90 ft Faktor gesekan, F = fν L (0,00)(0,) (75,90) = g D (,74)(6,5) =.0-5 ft lbf/lbm Tinggi pemompaan, Δz =, m = 0,9 ft c Static head, Δz g =, ft.lbf/lbm g c

51 ν Velocity head, = g c (0,) =,6.0 x,74-4 Pressure head, P ρ = 0 W s g = Δz + g c ν g c + P ρ + F = 0,9 + 0, ,00000 = 0,90 ft.lbf/lbm W (0,90)(0,0)(6,0) Tenaga pompa, P = s Qρ 550 = = 0,06 hp 550 Untuk efisiensi 80 %, maka : 0,06 Tenaga pompa yang dibutuhkan = = 0,0 hp 0,8 Digunakan daya pompa 0,5 hp LD. 5 Pompa Bak Pengendapan ( P-0) Fungsi : memompa air dari sumur bor ke bak Sand filter Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : unit Bahan : cast Iron Kondisi operasi Densitas air : Temperatur : 0 o C : 998 kg/m Viskositas air : 0,85 cp = 5,7 x 0 Laju alir massa (F) : 884,6 kg/jam = 0,08 lbm/det F 884,6lbm / det Laju alir volume (Q) : = = 0,08 ft /s ρ 6,0lbm / ft Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ = 6,0 lbm/ft (Perry, 999) -4 lbm/ft.s (Perry, 999) =,9 x (0,08) x (6,0) 0, = 5,54 in Digunakan pipa dengan spesifikasi (Appendix A-5 Geankoplis) dipilih : - Ukuran pipa nominal : 5 in - Schedule pipa : 40 - Diameter dalam (ID) : 5,047 in = 6,5 ft - Diameter luar (OD) : 5,56 in = 8,5 ft 0,

52 LD-7 - Luas penampang dalam (Ai): 0,90 ft Kecepatan linier, v = Q Ai 0,08 ft / s = = 0,0 ft/s 0,90 ft ρνd (6,0)(0,)(6,5) Bilangan reynold, N Re = = = 6870,6 4 µ 5,7x0 Untuk cast Iron, ε = 0,00 ft Kekasaran relatif = ε 0,00 = ID 6,5 = 0,000 0,079 0,079 Untuk aliran turbulen, f = = 0,5 0, 5 N (4045,4 Instalasi pipa : Re ) Panjang pipa vertikal, L =, m = 0,8 ft Panjang pipa horizontal, L =, m = 7, ft = 0,00 I buah gate valvev fully open (L/D =, Appendix C-a, Froust, 980) L = x x 6,5 = 4,5 ft I buah elbow standard 90 L 4 = x 0 x 6,5 = 495 ft o (L/D = 0, Appendix C-a, Froust, 980) Panjang pipa total ( L) = 0,8 + 7, + 4, = 77,5 ft Faktor gesekan, F = Tinggi pemompaan, Δz = 0, m = 0,75 ft 7 fν L (,6.0 )(0,) (77,5) = g D (,74)(6,5) c = 0,0000 ft lbf/lbm Static head, Δz g = 4, ft.lbf/lbm g c Velocity head, ν = g c (0,) =,6.0 x,74-4 Pressure head, P ρ = 0 W s g = Δz + g c ν g c + P ρ + F = 0,75 + 4, +,6.0-4 = 4,880 ft.lbf/lbm

53 LD-8 Tenaga pompa, P = Untuk efisiensi 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan = Digunakan daya pompa 0,5 hp W s Qρ (4,88)(0,0)(6,0) 550 = 550 0,066 0,8 = 0,045 hp = 0,066 hp LD.6 Pompa Sand Filter (P-0) Fungsi : memompa air dari sand filter ke Tangki Utilitas Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : unit Bahan : cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 0 o C Densitas air : 998 kg/m = 6,0 lbm/ft (Perry, 999) Viskositas air : 0,85 cp = 5,7 x 0 lbm/ft.s (Perry, 999) Laju alir massa (F) : 884,6 kg/jam = 5,44 lbm/det F 884,6lbm / det Laju alir volume (Q) : = ρ 6,0lbm / ft 0, -4 = 0,08ft /s Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ =,9 x (0,08) 0,45 x (6,0) 0, = 5,54 in Digunakan pipa dengan spesifikasi (Appendix A-5 Geankoplis) dipilih : - Ukuran pipa nominal : 5 in - Schedule pipa : 40 - Diameter dalam (ID) : 5,047 in = 6,5 ft - Diameter luar (OD) : 5,56 in = 8,5 ft - Luas penampang dalam (Ai): 0,90 ft Kecepatan linier, v = Q Ai 0,08 ft / s = = 0,0 ft/s 0,90 ft ρνd (6,0)(0,)(6,5) Bilangan reynold, N Re = = = 6870,6 4 µ 5,7x0 Untuk cast Iron, ε = 0,00 ft

54 LD-9 Kekasaran relatif = ε 0,00 = ID 6,5 = 0,000 0,079 0,079 Untuk aliran turbulen, f = = 0,5 0, 5 N (6870,6 Instalasi pipa : Re ) Panjang pipa vertikal, L = m = 6,56 ft Panjang pipa horizontal, L = m = 9,84 ft = 0,00 I buah gate valvev fully open (L/D =, Appendix C-a, Froust, 980) L = x x 6,5 = 4 ft I buah elbow standard 90 L 4 = x 0 x 6,5 = 495 ft o (L/D = 0, Appendix C-a, Froust, 980) Panjang pipa total ( L) = 6,56 + 9, = 75,90 ft Faktor gesekan, F = Tinggi pemompaan, Δz =, m = 0,9 ft fν L (0,00)(0,) (75,90) = g D (,74)(6,5) c =.0-5 ft lbf/lbm Static head, Δz g =, ft.lbf/lbm g c Velocity head, ν = g c (0,) =,6.0 x,74-4 Pressure head, P ρ = 0 W s g = Δz + g c ν g c + P ρ + F = 0,9 + 0, ,00000 = 0,90 ft.lbf/lbm W (0,90)(0,0)(6,0) Tenaga pompa, P = s Qρ 550 = 550 Untuk efisiensi 80 %, maka : 0,06 Tenaga pompa yang dibutuhkan = = 0,0 hp 0,8 Digunakan daya pompa 0,5 hp = 0,06 hp

55 LD-0 L.D.7 Pompa Tangki Utilitas (04) Fungsi Jenis : memompa air dari sand filter ke menara air : pompa sentrifugal Jumlah : unit Bahan : cast Iron Kondisi operasi : Temperatur : 0 o C Densitas air : 998 kg/m = 6,0 lbm/ft (Perry, 999) Viskositas air : 0,85 cp -4 = 5,7 x 0 lbm/ft.s (Perry, 999) Laju alir massa (F) : 884,6 kg/jam = 5,44 lbm/det F 884,6lbm / det Laju alir volume (Q) : = ρ 6,0lbm / ft 0, = 0,08 ft /s Diameter optimum, De =,9 x Q 0,45 x ρ =,9 x (0,08) 0,45 x (6,0) 0, = 5,54 in Digunakan pipa dengan spesifikasi (Appendix A-5 Geankoplis) dipilih : - Ukuran pipa nominal : 5 in - Schedule pipa : 40 - Diameter dalam (ID) : 5,047 in = 6,5 ft - Diameter luar (OD) : 5,56 in = 8,5 ft - Luas penampang dalam (Ai): 0,90 ft Kecepatan linier, v = Q Ai 0,08 ft / s = = 0,0 ft/s 0,90 ft ρνd (6,0)(0,0)(6,5) Bilangan reynold, N Re = = = 6870,6 4 µ 5,7x0 Untuk cast Iron, ε = 0,00 ft Kekasaran relatif = ε 0,00 = ID 6,5 = 0,000 0,079 0,079 Untuk aliran turbulen, f = = 0,5 0, 5 N (6870,6 Re ) Instalasi pipa : Panjang pipa vertikal, L = = 6,56 ft Panjang pipa horizontal, L = m = 9,84 ft = 0,00

56 LD- I buah gate valvev fully open (L/D =, Appendix C-a, Froust, 980) L = x x 6,5 = 4 ft I buah elbow standard 90 L 4 = x 0 x 6,5 = 495 ft o (L/D = 0, Appendix C-a, Froust, 980) Panjang pipa total ( L) = 6,56 + 9, = 75,90 ft Faktor gesekan, F = fν L (0,00)(0,) (75,90) = g D (,74)(6,5) =.0-5 ft lbf/lbm Tinggi pemompaan, Δz =, m = 0,9 ft c Static head, Δz g =, ft.lbf/lbm g c Velocity head, ν = g c (0,) =,6.0 x,74-4 Pressure head, P ρ = 0 W s g = Δz + g c ν g c + P ρ + F = 0,9 + 0, ,00000 = 0,90 ft.lbf/lbm W (0,90)(0,)(6,0) Tenaga pompa, P = s Qρ 550 = = 0,06 hp 550 Untuk efisiensi 80 %, maka : 0,06 Tenaga pompa yang dibutuhkan = = 0,0 hp 0,8 Digunakan daya pompa 0,5 hp

57 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana Pra rancangan Pabrik gas Metana dari sampah organik digunakan asumsi sebagai berikut :. Perusahan beroperasi selama 0 hari dalam setahun. Kapasitas produksi maksimum 900 ton/hari. Perhitungan didasarkan pada Harga Peralatan Terpasang (HTP) 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ = 9.950,- LE.. Modal Investasi Tetap LE... Modal Invest Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Unit Proses Biaya tanah lokasi pabrik = Rp ,-/m Luas tanah yang diperlukan Harga tanah seluruhnya = 0.80 m = 0.80 m x Rp ,-/m = Rp ,- Biaya perataan diperkirakan 0 % dari harga tanah seluruhnya (Timmmerhaus,00) Biaya perataan tanah = 0, x Rp = Rp ,- Total biaya tanah = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- LE-

58 LE- B. Harga Bangunan Perincian harga bangunan dapat dilihat pada tabel LE. Tabel LE. Perincian Harga Bangunan Nama bangunan Luas (m ) Harga (Rp/m ) Jumlah (Rp) Areal Proses ,000,740,000,000 Rencana Peluasan , ,000,000 Perumahan Karyawan ,5,000,000 Unit Pengolahan Air Taman Parkir Ruang Listrik Kantor Areal Bahan Baku Unit Pemadam Kebakaran Gudang Produksi Bengkel Peralatan Pengaman Laboratorium Ruang Kontrol Perpustakaan Tempat Ibadah Kantin Pos Jaga Poliklinik Pengolahan Limbah Jalan Total

59 LE- C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut : C Dimana : = I x X C y. I y C x C I I x y y X X m X X = Harga alat pada tahun pembelian 008 = Harga alat pada kapasitas yang tersedia = Index harga pada tahun 008 = Index harg apada tahun yang tersedia = Kapasitas alat yang tersedia = Kapasitas alat yang diijinkan m = Faktor eksponensial untuk jenis alat yang tersedia. Untuk menghitung semua harga peralatan pada pabrik, digunakan metode Marshall R Swift Equipment Cost Index yang digunakan chenical Engineering Plant Cost index (Timmerhaus, 00) Tabel LE. Data Indeks Harga Marshall dan Swift i i Yi Tahun Indeks(Y i ) X X Xi.Yi , 99.68,64 964, , ,56.986, , ,5.08, , ,8 4.56, , ,4 5.84, , ,6 6.7, , , , , ,00 8.7, , , 9.845, 00.0, ,5.05,0 Total 0.496, , ,5 (Timmerhaus, 00) Untuk mencari Indeks Harga pada tahun 008 digunakan metode Regresi Koefisien Kolerasi, yaitu :

60 LE-4 r = = ( n. ΣX { n. ΣX } { } ( ΣX ) x n. Σy ( Σy ) i i y ) ( ΣX i i i Σy (0x58905,5) (55x0496,6) i {(0x85 (55) } x{ 0x0577,46 (0496,6 ) } = 0,97 i ) i Harga koefisien yang mendekati + mentakan bahwa terdapat hubungan linear antara variabel X dan Y, sehingga regresi yang mendekati adalah pers. regresi linear. Persamaan umum, Regresi linear adalah y = a + bx, dengan : y = Indeks harga pada tahun yang dicari (008) X = Variabel tahun ke n- a,b = Tetapan persamaan regresi dimana a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus : a = ( ΣX i xσy ) ( ΣX ( n. ΣX i i i ) ( ΣX xσx. y ) i ) i i b = (85x0496,6) (55x58905,5) = = 97,8 ( n. ΣX ( n. ΣX (0x85) (55) i y ) ( ΣX i i i ) ( ΣX. Σy (0x58905,5) (55x0496,6) = i ) (0x85) (55) i ) = 4, Σy y = i 0496,6 = = 049, 66 n 0 ( y a) 049,66 97,8 X = = = 5, 5 b 4, Dengan demikian harga Indeks pada tahun 006 (n = 4 tahun yang ke -4 maka X = ) adalah : Y = 97,8 + (4, x ) = 56,7

61 LE-5 Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponennya (m) dianggap 0,6 (Timmerhaus, 004). Contoh perhitungan estimasi harga peralatan : Nama alat : Fermentor Jumlah : unit Vol. tangki : 04,5 m Untuk reaktor, volume reaktor yang disediakan X = 0 m Cy = 7 x 0 US $ I I X Y = 56,7 = 0,5 m = 0,6 maka, harga tangki pada tahun 008 : C X 06,54 56,7 = US $ x 0 0,5 = US $ 577,88 x Rp 9950 = Rp ,- 0,6 Dengan cara yang sama perkiraan harga alat proses yang lainya dapat dilihat pada tabel LE. dan tabel LE.4 perkiraan harga peralatan utilitas. Tabel LE. Perkiraan Harga Peralatan Proses No. Nama alat Unit Harga/unit(Rp) Harga total (Rp). Timbangan Tresser Tangki Penampungan Tangki Penampungan gas metana Heater Tangki Absorbsi CO Kompressor Pompa Fermentor

62 LE-6 9. Bak Penampungan Kompos Fermentor Absorbsi H S Elevator Total Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas No. Nama alat Unit Harga/unit(Rp) Harga total (Rp). Bak pengendapan Sand Filter Tangki Utilitas Pompa Sumur bor Pompa Sand Filter Pompa Bak pengendapan Pompa Tangki Utilitas Genset Total Total harga peralatan = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- Harga peralatan diatas masih merupakan perkiraan, untuk harga alat sampai dilokasi pabrik ditambahi biaya sebagai berikut (Timmerhaus, 00) : Biaya tranportasi = 5 % Biaya asuransi = % Bea masuk = 5 % PPn = 0 % PPh = 0 % Biaya gudang pelabuhan = 0,5 % Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 % Transportasi lokal = 0,5 % Biaya tak terduga = 0,5 %

63 LE-7 Total = 4% Harga alat Impor sampai ke lokasi pabrik = 0,4 x Rp ,- = Rp ,- Biaya pemasangan diperkirakan 0 % dari harga peralatan (Timmerhaus, 00) Biaya pemasangan = 0, x Rp ,- = Rp ,- C. Harga Peralatan Terpasang (HPT) Harga Peralatan Terpasang = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- D. Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya Instrumentasi dan Alat Kontrol 5% dari HPT (Timmerhaus, 00). Biaya Instrumentasi dan Alat Kontrol = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- E. Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 0% dari HPT (Timmerhaus, 00). Biaya Perpipaan = 0, x Rp ,- = Rp ,- F. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya Instalasi Listrik 5 % dari HPT (Timmerhaus, 00) Biaya Instalasi Listrik = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- G. Biaya Insulasi Diperkirakan biaya Insulasi 5 % dari HPT (Timmerhaus, 00) Biaya Instalasi Listrik = 0,05 x Rp ,- = Rp ,-

64 LE-8 H. Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya Inventaris Kantor % dari HPT (Timmerhaus, 00) Biaya Instalasi Listrik = 0,0 x Rp ,- = Rp ,- I. Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan % dari HPT (Timmerhaus, 00). Biaya Instalasi Listrik = 0,0 x Rp ,- = Rp ,- J. Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi Jenis kendaraan Unit Jenis Harga/unit (Rp) Harga Total (Rp) Mobil Direktur Corolla Altis 800 G Automatic M Mobil Manager 4 Kijang Innova E Standart Bensin Kepala Bagian 4 Avanza E Manual Bus Karyawan Bus Truk Dyna 6 roda channssis 5 PS LT Total Total MITL = A + B +C + D + E + F + G + H + I + J = Rp ,- LE.. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi Diperkirakan 5 % dari MITL = 0,05 x Rp ,- = Rp ,-

65 LE-9 B. Engineering dan Supervisi Diperkirakan 5 % dari MITL = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- C. Biaya Kontraktor Diperkirakan 5 % dari MITL = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- D. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 0 % dari MITL = 0, x Rp ,- = Rp ,- Total MITTL = A + B + C + D = Rp ,- Total MIT = MITL + MITTL = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- LE. Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama bulan (90 hari). LE.. Persediaan Bahan Baku a. Persediaan Bahan Baku Proses. Methanobacter formicicum Kebutuhan = 5.65 kg/jam Harga = Rp 5.000,-/kg (PT. Indokemika Jayatama, 008) Harga total = 90 hari x 5.65 kg/jam x 4 jam/hari x Rp 5.000,-/kg = Rp ,-

66 LE-0. Sampah organik Kebutuhan = kg/jam Harga = Rp 500,-/kg (Pusat pasar, 008) Harga total = 90 hari x kg/jam x 4 jam/hari x Rp 500.-/kg = Rp ,- b. Persediaan Bahan baku Utilitas. Kaporit Kebutuhan = 0,005 kg/jam Harga = Rp 7.000,-/kg (CV. Rudang Jaya, 007) Harga total = 90 hari x 0,005 kg/jam x 4 jam/hari xrp 7.000,-/kg = Rp 5.90,-. Solar Kebutuhan =.58,09 liter/hari Harga = Rp 5.000,-/liter (Pertamina, 007) Harga total = 90 hari x.58,09 liter/hari x Rp 6.000,-/liter = ,- Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama bulan adalah : Rp ,- Total biaya persediaan bahan baku tahun adalah = Rp ,- LE.. Kas. Biaya untuk Gaji Tabel LE-6 Sistem Gaji Karyawan No Jabatan Jumlah Gaji /bulan Jumlah Dewan Komisaris Direktur Utama Sekretaris Manajer Kepala Bagian Kepala Seksi Administrasi