LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Basis Perhitungan Waktu Operasi Satuan Operasi Kapasitas Produksi : 1 jam operasi. : 0 hari. : kg/jam. : 5000 ton / hari = 08., kg/jam Pra Rancangan Pembuatan Molases Pada Pabrik Gula dengan kapasitas bahan baku 5000 ton / hari mempunyai komposisi bahan baku dan produk dengan persentase sebagai berikut : Komposisi Nira Kental : (Pabrik Gula Sei Semayang, 007) Nira : 85 % Air : 15 % Komposisi Molases/Produk : (Pabrik Gula Sei Semayang, 007) Nira : 89,16 % Air : 10,84 % Misal : Nira Air : A : B

2 LA-1. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) B A= 85 % B= 15% 1 VP-01 A =... B = Gambar LA.1. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 01 Neraca Massa Total : F 1 = F + F.(1) F + F = 08., kg/jam F B = 5 % x F 1 B Neraca Massa Komponen : F 1 X 1 A = 08., kg/jam x 0,85 = , kg/jam F 1 X 1 B = 08., kg/jam x 0,15 = 1.49,99 kg/jam F B F B = 5 % x F 1 B = 5 % x 1.49,99 kg/jam = 1.56,49 kg/jam F X A = F 1 X 1 A = , kg/jam F X B = F 1 X 1 B F X B = 1.49,99 kg/jam 1.56,49 kg/jam = 9.687,5 kg/jam

3 Tabel LA-1. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 1 A , , B 1.49, , ,5 TOTAL 08., 08., LA-. Neraca Massa Pada Centrifugal 01 (C-01) A= 85,64 % B= 14,6% C-01 5 A =... B = 4 A Gambar LA.. Neraca Massa Pada Centrifugal 01 Neraca Massa Total : F = F 4 + F 5.() F 4 + F 5 = ,84 kg/jam 4 F A = % x F A Neraca Massa Komponen : F 4 A F 4 A = % x F A = % x , kg/jam =.5,1,49 kg/jam F 5 X 5 B = F X B = 9.687,5 kg/jam

4 F 5 X 5 A = F X A F 4 X 4 A = , kg/jam 5.1,49 kg/jam = ,84 kg/jam Tabel LA-. Neraca Massa Pada Centrifugal 01 (C-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) 4 5 A , 5.1, ,84 B 9.678, ,5 TOTAL , ,84 LA-. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) B 10 A= 85,6 % B= 14,74% 6 VP-0 8 A =... B = Gambar LA.. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 0 Neraca Massa Total : F 6 = F 8 + F 10.() F 8 + F 10 = ,5 kg/jam 10 F B = 5 % x F 6 B Neraca massa komponen : F 10 B F 10 B = 5 % x F 6 B = 5 % x 9.687,5 kg/jam = 1.484,7 kg/jam

5 F 8 X 8 A = F 6 X 6 A = ,67 kg/jam F 8 X 8 B = F 6 X 6 B F 10 X 10 B = 9.687,5 kg/jam 1.48,7 kg/jam = 8.0,1 kg/jam Tabel LA-. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) A , ,84 - B 9.687,5 8.0, ,7 TOTAL , ,5 LA-4. Neraca Massa Pada Centrifugal 0 (C-0) A= 85,89 % B= 14,11% 8 C A =... B = 9 A Gambar LA.4. Neraca Massa Pada Centrifugal 0 Neraca Massa Total : F 8 = F 9 + F 11.(4) F 9 + F 11 = ,98 kg/jam 9 F A = % x F 8 A

6 Neraca Massa Komponen : F 9 A F 9 A = % x F 8 A = % x ,84 kg/jam = 5.15,1 kg/jam F 11 X 11 B = F 8 X 8 B = 8.0,1 kg/jam F 11 X 11 A = F 8 X 8 A F 9 X 9 A = ,84 kg/jam 5.15,1 kg/jam = ,71 kg/jam Tabel LA-4. Neraca Massa Pada Centrifugal 0 (C-0) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) A , , ,71 B 8.0,1-8.0,1 TOTAL , ,98 LA-5. Neraca Massa Pada Mixer 01 (M-01) B 19 A 5 M A A = 95 % B = Gambar LA.5. Neraca Massa Pada Mixer 01

7 Neraca Massa Total : F 5 + F 9 + F 19 = F 7.(5) 5.1,49 kg/jam ,1 kg/jam + F 19 = F ,61 kg/jam + F 19 = F 7 F 19 = 10% x (F 5 + F 9 ) Neraca Massa Komponen : 10.66,61 kg/jam = F 7 + F ,61 kg/jam = F % x (F 5 + F 9 ) 10.66,61 kg/jam+10%x(10.66,61 kg/jam) = F 7 F 7 F 19 = 11.40,7 kg/jam = 10% x (10.66,61 kg/jam) = 1.06,66 kg/jam F 7 X 7 A = 11.40,7 kg/jam x 0,95 = 10.8,11 kg/jam F 7 F 7 X 7 B = F 7 X 7 A + F 7 X 7 B = 11.40,7 kg/jam 10.8,11 kg/jam = 570,16 kg/jam Tabel LA-5. Neraca Massa Pada Mixer 01 (M-01) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) A 5.1, ,1-10.8,11 B ,66 570,16 TOTAL 11.40, , 7

8 LA-6. Neraca Massa Pada Mixer 0 (M-0) A= 95 % B= 5% 7 M-0 1 A =... B = 14 A Gambar LA.6. Neraca Massa Pada Mixer 0 Neraca Massa Total : F 7 = F 1 + F 14.(6) F 1 + F 14 = 11.40,7 kg/jam 14 F A = 0,01 % x F 7 A Neraca Massa Komponen : F 14 A F 14 A = 0,01 % x F 7 A = 0,01 % x 10.8,11 kg/jam = 1.08 kg/jam F 1 X 1 B = F 7 X 7 B = 570,16 kg/jam F 1 X 1 A = F 7 X 7 A F 14 X 14 A = 10.8,11 kg/jam 1,08 kg/jam = 10.8,0 kg/jam

9 Tabel LA-6. Neraca Massa Pada Mixer 0 (M-0) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) A 10.8, ,0 1,08 B 570,16 570,16 - TOTAL 11.40, ,7 LA-7. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) B 16 A= 85,5 % B= 14,47% 1 VP-0 15 A =... B = Gambar LA.7. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 0 Neraca Massa Total : F 1 = F 15 + F 16.() F 15 + F 16 = ,86 kg/jam 16 F B = 5 % x F 1 B Neraca Massa Komponen : F 16 B F 16 B = 5 % x F 1 B = 5 % x 8.0,1 kg/jam = 1.410,15 kg/jam F 15 X 15 A = F 1 X 1 A = ,71 kg/jam

10 F 15 X 15 B = F 1 X 1 B F 16 X 16 B = 8.0,1 kg/jam 1.410,15 kg/jam = 6.79,97 kg/jam Tabel LA-7. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) A , ,71 - B 8.0,1 6.79, ,15 TOTAL , ,86 LA-8. Neraca Massa Pada Centrifugal 0 (C-0) A= 94,99 % B= 5,01% 1 C-0 15 A = 88,81% B = 11,19 % 17 A =... B = Gambar LA.8. Neraca Massa Pada Centrifugal 0 Neraca Massa Total : F 17 = F 1 + F 15.(8) F 17 = 19.44,71 kg/jam ,19 kg/jam = 04.86,9 kg/jam

11 Neraca Massa Komponen : F 17 X 17 A = F 1 X 1 A + F 15 X 15 A = 10.8,0 kg/jam ,71 kg/jam = ,74 kg/jam F 17 X 17 B = F 1 X 1 B + F 15 X 15 B = kg/jam ,97 kg/jam = 7.6,1 kg/jam Tabel LA-8. Neraca Massa Pada Centrifugal 0 (C-0) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) A 10.8, , ,74 B 570, ,97 7.6,1 TOTAL 04.86, ,19

12 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis Perhitungan = 1 Jam Operasi Suhu Referensi = 5 0 C (98 K) Satuan Perhitungan = kj/jam B.1. Sifat Fisik Bahan B.1.1. Kapasitas Panas/Cp Harga kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing bahan yang digunakan adalah (Perrys, 1997): Cp Nira / A = 60,81 J/mol.K Cp Air (H O) / B = 75,4 J/mol.K BM Nira / A = 180 kg/kmol BM Air (H O) / B = 18 kg/kmol LB-1. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) Steam P = 1,01 bar T = 98 0 C A B P = 1,01 bar T = 0 0 C 1 VP-01 A B P = 1,01 bar T = 70 0 C Kondensat P = 1,01 bar T = 70 0 C B P = 1,01 bar T = 70 0 C Gambar LB-1. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 01 (VP-01)

13 Tabel LB-1. H Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) Komponen M (kg) n (kmol) Cp T n.cp.dt (kj) (kj/kmol.k) (K) A , ,5 B , ,58 TOTAL ,8 Tabel LB-. H Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 01 (VP-01) Komponen M (kg) n (kmol) Cp T n.cp.dt (kj) (kj/kmol.k) (K) A , 98,79 60, ,5 B 9.687, ,0 75, ,94 B 1.56,49 86,80 75, ,44 TOTAL ,6 dq = Q out Q in = ( , ,8) kj = ,80 kj/jam Maka panas yang dilepas steam sebesar ,80 kj/jam. Vacuum Pan (VP-01) membutuhkan panas sebesar ,80 kj/jam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan (VP-01) digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 98 0 C; 1,01 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (198) diperoleh bahwa pada suhu 98 0 C; 1,01 bar besar entalpi ( ) steam adalah.67 kj/kg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 70 0 C; 1,01 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (198) diperoleh uap air pada suhu 70 0 C; 1,01 bar mempunyai besar entalpi sebesar 9 kj/kg. H

14 Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah : m = dq H steam H L ,80 =.67 9 = 1.16,9 kg/jam LB-. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) Steam P = 1,01 bar T = 98 0 C Komponen A 1 16 B VP-0 P = 1,01 bar T = 65 0 C 15 A B P = 1,01 bar T = 80 0 C Kondensat P = 1,01 bar T = 80 0 C B P = 1,01 bar T = 80 0 C Gambar LB-. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) Tabel LB-. H Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) M (kg) n (kmol) Cp (kj/kmol.k) T (K) n.cp.dt (kj) A ,84 954,8 60, ,07 B 9.687, ,0 75, ,8 TOTAL ,5 Tabel LB-4. H Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 0 (VP-0) Komponen M (kg) n (kmol) Cp T n.cp.dt (kj) (kj/kmol.k) (K) A ,84 954,8 60, ,97 B 8.0, ,84 75, ,9 B 1.484,7 8,46 75, ,97 TOTAL 8.46,857,

15 dq = Q out Q in = ( , ,5) kj = ,88 kj/jam Maka panas yang dilepas steam sebesar ,88 kj/jam. Vacuum Pan 0 (VP-0) membutuhkan panas sebesar ,88 kj/jam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan 0 (VP-0) digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 98 0 C; 1,01 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (198) diperoleh bahwa pada suhu 98 0 C; 1,01 bar besar entalpi ( ) steam adalah.67 kj/kg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 80 0 C; 1,01 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (198) diperoleh uap air pada suhu 80 0 C; 1,01 bar mempunyai besar entalpi sebesar 4,90 kj/kg. Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah : dq m = H steam H L ,88 =.67 4,90 = 4.486,61 kg/jam H LB-. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) Steam P = 1,01 bar T = 98 0 C A 1 15 B VP-0 P = 1,01 bar T = 75 0 C 16 A B P = 1,01 bar T = 90 0 C Kondensat P = 1,01 bar T = 90 0 C B P = 1,01 bar T = 90 0 C Gambar LB-. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 0 (VP-0)

16 Tabel LB-5. H Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 0 (VP-0) Komponen M (kg) n (kmol) Cp T n.cp.dt (kj) (kj/kmol.k) (K) A ,71 95,65 60, ,8 B 8.0, ,84 75, ,08 TOTAL ,91 Tabel LB-6. H Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 0 (VP-0) Komponen M (kg) n (kmol) Cp T n.cp.dt (kj) (kj/kmol.k) (K) A ,71 95,65 60, ,97 B 6.76, ,49 75, ,19 B 1.410,15 78,4 75, ,60 TOTAL ,47 dq = Q out Q in = ( , ,91) kj = ,56 kj/jam Maka panas yang dilepas steam sebesar ,56 kj/jam. Vacuum Pan 0 (VP-0) membutuhkan panas sebesar ,56 kj/jam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan 0 (VP-0) digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 98 0 C; 1,01 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (198) diperoleh bahwa pada suhu 98 0 C; 1,01 bar besar entalpi ( ) steam adalah.67 kj/kg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 90 0 C; 1,01 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (198) diperoleh uap air pada suhu 90 0 C; 1,01 bar mempunyai besar entalpi sebesar 77 kj/kg. Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah : m = dq H steam H L ,56 = = 4.415,57 kg/jam H

17 LB-4. Neraca Energi Pada Kondenser (K-01) Air Pendingin P = 1,01 bar T = 5 0 C A B K-01 P = 1,01 bar T = 90 0 C A B P = 1,01 bar T = 0 0 C Air Pendingin Bekas P = 1,01 bar T = 0 0 C Gambar LB-4. Neraca Energi Pada Kondenser (K-01) Tabel LB-7 H Bahan Masuk Pada Kondenser (K-01) Komponen M (kg) n (kmol) Cp T n.cp.dt (kj) (kj/kmol.k) (K) A ,74 985,8 60, ,94 B 7.6,1 1.50,17 75, ,45 TOTAL ,9 Tabel LB-8. H Bahan Keluar Dari Kondenser (K-01) Komponen M (kg) n (kmol) Cp T n.cp.dt (kj) (kj/kmol.k) (K) A ,74 985,8 60, ,91 B 7.6,1 1.50,17 75, ,95 TOTAL.54.8,86 dq = Q out Q in = (.54.8, ,9) kj = ,5 kj/jam Maka panas yang diserap air pendingin sebesar ,5 kj/jam.

18 Digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 5 0 C (98 K), 1 atm dan keluar pada temperatur 0 0 C (0 K), 1 atm. Cp air = 75,4 Joule/mol.K (Perry, 1997). Q = n x Cp x dt n = Q Cp. dt = ,5 75,4x(98 0) = 10.60,18 kmol Maka jumlah air pendingin yang digunakan adalah : m = n x BM = 10.60,18 kmol x 18 kg/kmol = ,9 kg/jam

19 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LC-1. Tangki Nira Kental Fungsi Jumlah : untuk menampung nira kental selama 0 hari : 10 unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B. Volume : Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Komponen M (kg/jam) ρ (kg/liter) V (liter/jam) Nira Kental , 0,85 08., Total , 08., (Sumber : Neraca Massa) ρ = 0,85 kg/liter x,046 lb/kg x 8,17 liter/ft = 5,0947 lb/ft (Perry, 1997) Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 0 hari maka : t = 0 hari = 0 hari x 4 jam/hari = 70 jam Faktor keamanan, fk = 0% = 0, Volume bahan masuk, Vt = ( ρ m ) x t = 08., liter x 70 = ,0 liter = ,99 m

20 Kapasitas volume tangki, Vt = Vt (1 + fk) = ,99 (1 + 0, ) = ,99 m Masing-masing tangki memiliki volume sebesar = ,99 = ,99 m Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs =, D Hh D 1 = 4 Volume silinder, Vs = 1 π.d. Hs = 1 4 π. D. D = 4 π. D = 1,1775 D 8 Volume tutup tangki : Vh = π 4 D = 0,109 D (Brownell, 1959) Volume tangki = Vs + Vh ,99 m = 1,1775 D + 0,109 D ,99 m D = 1,084 D ,99 = = 1.757,5 m 1,084 D = 1.757,5 m =,96 m =,96 m x,808 ft/m = 78,61 ft

21 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = x,96 = 5,94 m Tinggi tutup, Hh = 4 1 x D = 4 1 x,96 = 5,99 m Tinggi total tangki = Hs + Hh Tinggi cairan dalam tangki, = 5,94 m + 5,99 m = 41,9 m 4xVc Hc = πxd 4x17.999,99 = 9,94 m,14x,96 = = 9,94 m x,808 ft/m = 11,04 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, ρ( Hc 1) P desain = P operasi + =14, ,0947(11,04 1) = 14, , = 6,61 psi Faktor keamanan 0%, maka Tekanan desain alat = 6,61 x (1,) = 75,1 psi 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = psi (Brownell,1959)

22 Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t = 75,1x,96x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x75,1 t =,0 in + 0,15 in =,14 in (dipilih tebal dinding standar,15 inchi) LC-. Vacuum Pan Fungsi Jumlah : untuk mengurangi kandungan air pada nira : unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas kerucut.. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B. Volume : Tabel LC-. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Vacuum Pan Komponen M (kg/jam) ρ (kg/liter) V (liter/jam) Nira Kental , 0,85 08., Total , 08., (Sumber : Neraca Massa) ρ = 0,85 kg/liter x,046 lb/kg x 8,17 liter/ft = 5,0947 lb/ft (Perry, 1997) Waktu tinggal nira dalam vacuum pan (t) = 1 jam Faktor keamanan, fk = 0% = 0,

23 Volume bahan masuk, Vt = ( ρ m ) x t = 08., liter x 1 = 08., liter = 08, m Kapasitas volume tangki, Vt = Vt (1 + fk) = 08, (1 + 0, ) = 49,99 m 4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas kerucut. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs =, D Hh D 1 = 4 Volume silinder, Vs = 1 π.d. Hs = 1 4 π. D. D = 4 π. D = 1,1775 D 8 Volume alas tangki : Va = π 4 D = 0,109 D (Brownell, 1959) Volume tangki = Vs + Va 49,99 m = 1,1775 D + 0,109 D 49,99 m D = 1,084 D 49,99 = = 191,07 m 1,084

24 D = 191,07 m = 5,76 m = 5,76 m x,808 ft/m = 18,94 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = x 5,76 = 8,64 m Tinggi alas, Ha = 4 1 x D = 4 1 x 5,76 = 1,44 m Tinggi total tangki = Hs + Ha Tinggi cairan dalam tangki, = 8,64 m + 1,44 m = 10,08 m 4xVc Hc = πxd 4x49,99,14x5,76 = = 9,59 m = 9,59 m x,808 ft/m = 1,49 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, ρ( Hc 1) P desain = P operasi + =14, ,0947(1,49 1) = 14, ,4 144 = 5,94 psi Faktor keamanan 0%, maka Tekanan desain alat = 5,94 x (1,) = 1,1 psi

25 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = psi Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t = 1,1x5,76x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x1,1 t = 0,75 in + 0,15 in = 0,87 in (dipilih tebal dinding standar 0,90 inchi) Jacket steam, Kebutuhan steam = 1.16,9 kg/jam Panas steam = ,80 kj/jam (Neraca Energi) Temperatur steam masuk = 98 0 C = 176,40 0 F Temperatur steam keluar = 70 0 C = 16 0 F Diameter luar vacuum pan = diameter dalam + x tebal dinding = 18,94 x 1 in + x in = 1,8 in Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 1,8 in + x 5 in = 41,8 in

26 dq Luas permukaan perpindahan panas, A = U x T Dimana : D dq = panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTU/jam = ,80 kj/jam = ,76 BTU/jam T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar = T 1 = 176,40 0 F, T = 16 0 F, ΔT = 50,4 U D = koefisien perpindahan panas, BTU/jam. 0 F.ft Besar UD berada antara BTU/jam. 0 F.ft (Perry, 1997) UD yang diambil adalah 50 BTU/jam. 0 F.ft Sehingga, A = ,76 50x50,4 = 10.91,7 ft Tinggi jaket steam, A H = πxd = 10.91,7 = 17,89 ft,14x0,10 Tekanan jaket steam, ρ( Hc 1) P desain = P operasi Dimana : ρ = 6, lb/ft, tekanan operasi 14,696 psi P desain 6,(17,89 1) = 14,696 + = 88,95 psi 144 Tebal jaket pendingin, PxDx1 t = + ( Cxn) 1.650x0,85 0,6P 88,95x0,10x1 t = + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x88,95

27 Ejektor, P ob P P oa 0 P 0 Pob t =,00 in + 0,15 in =,1 in (dipilih tebal dinding standar,15 inchi) = tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar = tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar = tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,015 bar = 1,015 0,5 Pob 0, 5 =,065, = = 0,015 Poa 16 Dari figure Perrys (1997) diperoleh : A A = 1 wb 50, = 15 wa wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 1.56,49 kg/jam (Neraca Energi) Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah : wa = wb 1.56,49 = = 104,17 kg/jam,8 15 Gambar LC-1. Ejektor dan bagian-bagiannya

28 LC-. Centrifugal (C-01) Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira Jumlah : unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas kerucut.. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B. Volume : Tabel LC-. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Centrifugal Komponen M (kg/jam) ρ (kg/liter) V (liter/jam) Nira , 0, , Air 9.687,50 0, ,00 Total , ,4 (Sumber : Neraca Massa) ρ = ,84 = 0,94 kg/liter x,046 lb/kg x 8,17 liter/ft = 58,86 lb/ft 19.98,4 Waktu tinggal dalam centrifugal (t) = 1 jam Faktor keamanan, fk = 0% = 0, Volume bahan masuk, Vt = ( ρ m ) x t = ,97 liter x 1 = ,97 liter = 19,97 m Kapasitas volume tangki, Vt = Vt (1 + fk) = 19,97 (1 + 0, ) = 6,96 m

29 4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas kerucut. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs =, D Hh D 1 = 4 Volume silinder, Vs = 1 π.d. Hs = 1 4 π. D. D = 4 π. D = 1,1775 D 8 Volume alas tangki : Va = π 4 D = 0,109 D (Brownell, 1959) Volume tangki = Vs + Va 6,96 m = 1,1775 D + 0,109 D 6,96 m = 1,084 D D 6,96 = = 01,74 m 1,084 D = 01,74 m = 14,0 m = 14,0 m x,808 ft/m = 46,59 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = x 14,0 = 1,0 m

30 Tinggi alas, Ha = 4 1 x D = 4 1 x 14,0 =,55 m Tinggi total tangki = Hs + Ha Tinggi cairan dalam tangki, = 1,0 m +,55 m = 4,85 m 4xVc Hc = πxd 4x6,96,14x14,0 = =,68 m =,68 m x,808 ft/m = 77,69 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, ρ( Hc 1) P desain = P operasi + =14, ,79(77,69 1) = 14, ,5 144 = 46,04 psi Faktor keamanan 0%, maka Tekanan desain alat = 46,04 x (1,) = 55,5 psi 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = psi Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun

31 Tebal dinding tangki : PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t = 55,5x14,0x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x55,5 t = 0,88 in + 0,15 in = 1,0 in (dipilih tebal dinding standar 1,10 inchi) LC-4. Mixer Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira yang tidak terproses di centrifugal Jumlah : unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas ellipsoidal.. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B. Volume : Tabel LC-4. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer Komponen M (kg/jam) ρ (kg/liter) V (liter/jam) Nira 10.8,11 0, ,8 Air 570,16 0,995 57,0 Total 11.40,7 1.17,85 (Sumber : Neraca Massa) ρ = 11.40,7 = 0,85 kg/liter x,046 lb/kg x 8,17 liter/ft = 5,45 lb/ft 1.17,85

32 Waktu tinggal dalam mixer (t) = 1 jam Faktor keamanan, fk = 0% = 0, Volume bahan masuk, Vt = ( ρ m ) x t = 1.415,61 liter x 1 = 1.415,61 liter = 1,41 m Kapasitas volume tangki, Vt = Vt (1 + fk) = 1,41 (1 + 0, ) = 16,09 m 4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs =, D Hh D 1 = 4 Volume silinder, Vs = 1 π.d. Hs = 1 4 π. D. D = 4 π. D = 1,1775 D 8 Volume alas tangki : Va = π 4 D = 0,109 D (Brownell, 1959)

33 Volume tangki = Vs + Va 16,09 m = 1,1775 D + 0,109 D 16,09 m D = 1,084 D 16,09 = = 1,0 m 1,084 D = 1,0 m =,0 m =,0 m x,808 ft/m = 7,57 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = x,0 =,45 m Tinggi alas, Ha = 4 1 x D = 4 1 x,0 = 0,57 m Tinggi total tangki = Hs + Ha Tinggi cairan dalam tangki, =,45 m + 0,57 m = 4,0 m 4xVc Hc = πxd 4x16,09,14x,0 = =,87 m =,87 m x,808 ft/m = 1,71 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi

34 Tekanan desain, ρ( Hc 1) P desain = P operasi + =14, ,45(1,71 1) = 14, ,5 144 = 19,01 psi Faktor keamanan 0%, maka Tekanan desain alat = 19,01 x (1,) =,81 psi 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = psi Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t =,81x16,09x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x,81 t = 0,41 in + 0,15 in = 0,5 in (dipilih tebal dinding standar 0,55 inchi) Pengaduk (agitator), Fungsi Tipe : untuk menghomogenkan campuran : helical ribbon

35 Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Diameter pengaduk, Da =x Dt = 1 x 7,57 ft =,5 ft Lebar efektif, J = 1 1 x Dt = 1 1 x 7,57 ft = 0,6 ft Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da =,5 ft 500 Kecepatan putaran: 500 rpm = 8, rps 60 Daya Pengaduk, Sifat-sifat bahan campuran dalam mixer : Densitas, ρ = 5,45 lb/ft Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10 Bilangan Reynold, Da xnxρ N Re = µ -4 lb/ft.s = 0,001 lb/ft.s (Kern, 1965),5 = x8,x5,45 0,001 = ,5 Dari figure 8. N.Harnby, 199 diperoleh nilai Np = 0,8 Maka daya pengadukan, 5 Da xnpxn xρ P =,17x550,5 = 5 x0,8x8,,17x550 x5,45 = 8,77 hp Daya motor, (diasumsikan efisiensi motor 80%) P motor P 8,77 = = = 10,97 hp η 0,8 Untuk desain dipilih motor dengan daya 11,00 hp

36 LC-5. Tangki Produk Fungsi Jumlah : untuk menampung produk selama 15 hari : 10 unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B. Volume : Tabel LC-5. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Produk Komponen M (kg/jam) ρ (kg/liter) V (liter/jam) A ,74 0, ,40 B 7.6,1 0, ,6 Total 04.86, ,0 (Sumber : Neraca Massa) ρ = 04.86, ,0 = 0,87 kg/liter x,046 lb/kg x 8,17 liter/ft = 54,1 lb/ft Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 15 hari maka : t = 0 hari = 15 hari x 4 jam/hari = 60 jam Faktor keamanan, fk = 0% = 0, Volume bahan masuk, Vt = ( ρ m ) x t = 5.444,71 liter x 60 = ,55 liter = ,09 m Kapasitas volume tangki, Vt = Vt (1 + fk) = ,09 (1 + 0, ) = ,11 m

37 Masing-masing tangki memiliki volume sebesar = ,11 = 1.017,1 m Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs =, D Hh D 1 = 4 Volume silinder, Vs = 1 π.d. Hs = 1 4 π. D. D = 4 π. D = 1,1775 D 8 Volume tutup tangki : Vh = π 4 D = 0,109 D (Brownell, 1959) Volume tangki = Vs + Vh 1.017,1 m = 1,1775 D + 0,109 D 1.017,1 m = 1,084 D D 1.017,1 = = 7.77,78 m 1,084 D = 7.77,78 m = 19,81 m = 19,81 m x,808 ft/m = 64,99 ft

38 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = x 19,81 = 9,71 m Tinggi tutup, Hh = 4 1 x D = 4 1 x 19,81 = 4,95 m Tinggi total tangki = Hs + Hh Tinggi cairan dalam tangki, = 9,71 m + 4,95 m = 4,66 m 4xVc Hc = πxd 4x7.77,78 = 5, m,14x19,81 = = 5, m x,808 ft/m = 8,79 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, ρ( Hc 1) P desain = P operasi + =14, ,1(8,79 1) = 14, , = 45,4 psi Faktor keamanan 0%, maka Tekanan desain alat = 45,4 x (1,) = 54,5 psi 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = psi (Brownell,1959)

39 Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t = 54,5x19,81x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x54,5 t = 1,1 in + 0,15 in = 1, in (dipilih tebal dinding standar 1,5 inchi) LC-6. Kondenser Fungsi Jumlah : untuk menampung mendinginkan produk menjadi suhu kamar : 1 unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal.. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B. Volume : Tabel LC-6. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Kondenser Komponen M (kg/jam) ρ (kg/liter) V (liter/jam) A ,74 0, ,40 B 7.6,1 0, ,6 Total 04.86, ,0 (Sumber : Neraca Massa)

40 ρ = 04.86, ,0 = 0,87 kg/liter x,046 lb/kg x 8,17 liter/ft = 54,1 lb/ft Waktu tinggal dalam kondenser/t = 1 jam Faktor keamanan, fk = 0% = 0, Volume bahan masuk, Vt = ( ρ m ) x t = 6.65,0 liter x 1 = 6.65,0 liter = 6,6 m Kapasitas volume tangki, Vt = Vt (1 + fk) = 6,6 (1 + 0, ) = 8,51 m 4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs =, D Hh D 1 = 4 Volume silinder, Vs = 1 π.d. Hs = 1 4 π. D. D = 4 π. D = 1,1775 D 8 Volume tutup tangki : Vh = π 4 D = 0,109 D (Brownell, 1959)

41 Volume tangki = Vs + Vh 8,51 m = 1,1775 D + 0,109 D 8,51 m D = 1,084 D 8,51 = = 16,68 m 1,084 D = 16,68 m = 14,7 m = 14,7 m x,808 ft/m = 48,9 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = x 14,7 =,08 m Tinggi tutup, Hh = 4 1 x D = 4 1 x 14,7 =,68 m Tinggi total tangki = Hs + Hh Tinggi cairan dalam tangki, =,08 m +,68 m = 5,76 m 4xVc Hc = πxd 4x8,51,14x14,7 = = 4,5 m = 4,5 m x,808 ft/m = 80,49 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi

42 Tekanan desain, ρ( Hc 1) P desain = P operasi + =14, ,1(80,49 1) = 14, , = 44,57 psi Faktor keamanan 0%, maka Tekanan desain alat = 44,57 x (1,) = 5,49 psi 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = psi Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t = 5,49x14,7x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x5,49 t = 0,88 in + 0,15 in = 1,01 in (dipilih tebal dinding standar 1,10 inchi) LC-7. Pompa Fungsi Type : Mengalirkan bahan : Pompa sentrifugal

43 Laju alir massa, F = , kg/jam x,046 lb/kg x,7778 x 10-4 jam/s = 10,84 lb/s Densitas, ρ = 71,79 lb/ft (Perhitungan Sebelumnya) Viskositas, µ = 9,0 cp x 6,7197 x 10-4 lb/ft.s = 0,00605 lb/ft.s (Kern, 1965) Kecepatan aliran, Q F 10,84 lb / s = = ρ 71,79 lb / ft = 0,15 ft /s Perencanaan pompa : Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De =,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Foust,1979) =,9 (0,15) 0,45 (71,79) =,90 in Dipilih material pipa comercial steel in schedule 40, dengan : Diameter dalam (ID) =,50 in = 0,9 ft Diameter luar (OD) =,068 in = 0,5 ft Luas Penampang pipa (A) = 7,68 in = 0,05 ft Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, Q 0,15 ft / s V = = A 0,05 ft =,00 ft/s 0,1

44 Sehingga, Bilangan Reynold, ρvd N Re = = µ = 8.899,59 71,79x,00x0,5 0,00605 Material pipa merupakan bahan comercial steel maka diperoleh harga-harga sebagai berikut : ε = 4,6 x 10-5 m = 1,509 x 10-4 ft ε/d = 1,509 x 10-4 ft/0,5 ft = 0,0006 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,015 Panjang eqivalen total perpipaan (ΣL) Pipa lurus (L 1 ) = 5,00 ft 1 buah gate valve fully open (L/D = 1), L = 1 x 1 x 0,5 ft =,5 ft buah elbow 90 0 (L/D = 0), L L = x 0 x 0,5 ft = 15,00 ft 1 buah sharp edge entrance (K = 0,5) (L/D = 5), L 4 = 1 x 5 x 0,5 ft = 6,5 ft 1 buah sharp edge exit (K = 1; L/D = 47) L 5 = 1 x 47 x 0,5 ft = 11,75 ft Total panjang ekuivalen (ΣL) = L1 + L + L + L 4 + L 5 = 71,5 ft

45 Friksi (Σf), fxv xσ L 0,015x,00 x71,5 Σf = = xgcxd x,17x0, 5 Kerja Pompa (W), Persamaan Bernouli = 5,97 ft.lb f /lb m ( P P ) + ( Z 1 1 V1 V Z ) + xgc + W = Σf P 1 = P, V 1 = V = 0, Z 1 = 0 dan Z = 5,00-5,00 + W = 5,97 W f = 5,97 + 5,00 = 40,97 lb.ft/jam Daya, WfxQxρ W s = = 550 = 0,80 hp 40,97x0,15x71, Jika efisiensi pompa, η = 80% dan efisiensi motor, η m = 75% Ws P = ηxη m 0,80 = 0,8x0,75 = 1, hp Jadi digunakan pompa dengan daya 1,5 hp.

46 LAMPIRAN D PERHITUNGAN PERALATAN UTILITAS LD-01. Bak Penampungan (BP-01) Fungsi Jumlah : Tempat menampung air dari sumur pompa : 1 unit Spesifikasi : 1. Tipe : Bak beton. Bahan Konstruksi : Beton Massa air yang dibutuhkan untuk 1 hari, = ,67 kg/hari Volume, m ,67 kg/hari = = ρ 996,5 kg / m = 1.95,51 m /hari Faktor keamanan, 0% = (1+0,) x 1.95,51 m /hari = 1.554,61 m /hari Direncanakan : Panjang bak = x lebar bak Tinggi bak = x lebar bak Sehingga, volume : = p x l x t = l 1.554,61 = l l = 11,58 m

47 Maka, Panjang bak Lebar bak Tinggi bak = x 11,58 m = 4,75 m = 11,58 m = x 11,58 m =,16 m LD-0. Klarifier (KL-01) Fungsi : Sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan-kontaminan terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dan penambahan soda abu agar reaksi alum dengan lumpur dapat terjadi dengan sempurna. Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : continous thickener. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Jumlah air yang diklarifikasi = ,67 kg/hari Reaksi : Al (SO 4 ) + 6H O Al(OH) + H SO 4 Jumlah Al(SO 4 ) yang tersedia =,9691 kg/hari BM Al(SO 4 ) = 4 kg/kmol Jumlah Al(SO 4 ) adalah,,9691 = 0,0086 kmol/hari 4 Jumlah Al(OH) yang terbentuk, x 0,0086 kmol/hari = 0,017 kmol/hari BM Al(OH) = 78 kg/kmol

48 Jumlah Al(OH) adalah, 0,017 = 0,000 kg/hari 78 Sifat-sifat bahan (Perry, 1997): Densitas Al(OH) =.40 kg/m (pada suhu 0 0 C, tekanan 1 atm) Denssitas NaCO =.710 kg/m Jumlah NaCO diperkirakan sama dengan jumlah Al(OH) yang terbentuk. Massa NaCO Massa Al(OH) Total massa = 0,000 kg/hari = 0,000 kg/hari = 0,0004 kg/hari 0,000 Volume Na CO = = 8, x 10-8 m. 40 Volume Al(OH) 0,000 = = 7, x 10-8 m.710 Volume total = 1,56 x 10-7 m Denssitas partikel = 0,0004 1,56x10 7 =.564,105 kg/m =,5641 gr/liter. Terminal Setting Velocity dari Hk. Stokes Ut = D x( ρ s ρ) g (Ulrich, 1984) 18µ Dimana, D = diameter partikel = 0 mikron = 0,00 cm (Perry, 1997) ρ ρ s = densitas air = 0,999 gr/liter = densitas partikel =,5641 gr/liter μ = viscositas air = 0,007 gr/cm.s (Kern, 1950) g = percepatan gravitasi = 980 gr/cm

49 Sehingga setting velocity, Ut = 0,00 x(,5641 0,999)980 = 0,04869 m/sek 18x0, Diameter Klarifier CxKxm D = 1 0,5 (Brown, 1978) Dimana, C = kapasitas klarifier = ,67 kg/hari ( ,85 lb/hari) K = konstanta pengendapan = 995 m D = putaran motor direncanakan 1,5 rpm = diameter klarifier, ft Maka diameter klarifier, ,85x995x1,5 D = 1 0,5 = 17,88 ft Tinggi klarifier = 1,5 x D H = 1,5 x 17,88 ft = 6,8 ft Tinggi konis, h = 0, x 6,8 ft = 8,85 ft 5. Waktu Pengendapan t = Hx0,48 6,8x0,48 = = 4,66 jam U x600 0,0487x600 t

50 6. Daya Klarifier Wk = 4 D xhx(7 + D xm ) = 415xt 4 17,7 x 6,8x(7 + 17,88 415x4,66 x1,5 ) = 6,7 hp 7. Tebal dinding klarifier Tekanan cairan dalam klarifier, P = P operasi + ρgh = 14,696 psi + 0,995 gr/cm x 980 cm/s x 64,577 cm = 14,696 psi +.554,948 dyne/cm = 14,747 psi Maka, PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t = 14,747x7,979x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x14,747 t = 0,11 in + 0,15 in = 0,56 in (dipilih tebal dinding standar 0, inchi) LD-0. Sand Filter (SF-01) Fungsi Jumlah : menyaring kotoran-kotoran air dari klarifier : 1 buah

51 Spesifikasi : 1. Tipe : silinder tegak dengan tutup segmen bola. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Direncanakan volume bahan penyaring 0, dari volume tangki. Media penyaring adalah : o Lapisan I pasir halus o Lapisan II antrasit o Lapisan batu grafel Laju alir massa = ,67 kg/hari = ,85 lb/hari Sand filter yang dirancang untuk penampungan 1 hari operasi. Volume tangki Volume air, = ,85 6, Faktor keamanan 10%, Volume tangki, = ,79 ft = 1,1 x ,79 ft = 50.89,57 ft Sand filter dirancang sebanyak unit dengan kapasitas 5.144,79 ft Direncanakan tinggi tangki, H = x D Volume = ¼ π x D x H = ½ π x D 5.144,79 = ½ π x D D = x5.144,79 = 5,1 ft = 7,68 m,14 H = x 7,68 m = 15,7 m = 50,41 ft

52 Tinggi total tangki, = 7,87 ft + 50,41 ft = 88,8 ft 4. Tekanan P = P operasi + ρgh = 14,696 psi + 0,995 gr/cm x 980 cm/s x 5,99 cm = 14,696 psi + 7,686 psi =,0646 psi 5. Tebal Dinding PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t =,0646x7,87x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x,0646 t = 0,119 in + 0,15 in = 0,69 in (dipilih tebal dinding standar 0,5 inchi) LD-04. Menara Air (MA-01) Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan sebagai air domestik dan air umpan ketel Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : silinder tegak dengan tutup segmen bola. Bahan Konstruksi : fiber glass

53 Laju alir massa = ,67 kg/hari = ,85 lb/hari Direncanakan untuk menampung air selama 1 hari. Banyak air yang ditampung, = ,67 995,9 Faktor keamanan 10% Maka volume menara, = 1.96, m = 1,1 x 1.96, m = 1.45,96 m Didesain 4 tangki menara air dengan volume 56,49 m Diambil tinggi tangki, H = x D Volume = ¼ π x D x H = 1,1775 x D 56,49 = 1,1775 x D D = 56,49 = 6,71 m =,0 ft 1,1775 H = x 6,71 m = 10,06 m =,0 ft LD-05. Kation Exchanger (KE-01) Fungsi Bentuk Bahan : mengurangi kation dalam air : silinder tegak dengan tutup ellipsoidal : carbon steel grade B Jumlah air yang masuk KE = 16.87,4 kg/hari Volume air, Vair = 16.87,4 = 16,91m / hari = 4.481,54 ft / hari 995,9

54 Dari tabel 1-4. Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki : 5 ft b. Luas penampang : 19,6 ft c. Jumlah penukar kation : 1 unit Resin Total kesadahan Kapasitas resin Kapasitas regeneran Tinggi resin, h :,15 kg grain/hari : 0 kg grain/ft :,88 lb/ft :,1 ft Regenerasi Volume resin, V Siklus regenerasi, t Kebutuhan regeneran : h x A =,1 ft x 19,6 ft = 41,16 ft : 0,1887 hari : 0,948 kg/regenerasi Volume tangki, = Vair + Vresin = (4.481, ,16) ft = 4.5,69 ft Faktor keamanan 0% maka : Volume tangki, Vt = 1, x 4.5,69 = 5.47,4 ft Vt = ¼ π D Hs Hs = 5.47,4 x4,14 x5 = 76,55 ft

55 Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D Hh = ¼ (5) = 1,5 ft H T = Hs + Hh = (76,55+ 1,5) ft = 77,79 ft (84,67 m) Tekanan operasi, P = 14,696 psi P hidrostatik = ρ g h 995,9 x9,8 x 76,55 = = 9,15 psi 6.894,745 Tekanan desain, P desain = (14, ,15) psi = 5,84 psi Penentuan tebal dinding tangki Bahan : carbon steel grade B Diameter tangki : 5 ft = 1,5 m Maksimum allowed stress, f = psi Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959) t = 5,84x5x1 + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x5,84 t = 0,0 in + 0,15 in = 0,4 in (dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi)

56 LD-06. Anion Exchanger (AE-01) Fungsi Bentuk Bahan : Mengurangi anion dalam air : silinder tegak dengan tutup ellipsoidal : carbon steel grade B Jumlah air yang masuk AE = 16.87,4 kg/hari Volume air, Vair = 16.87,4 = 16,91m / hari = 4.481,54 ft / hari 995,9 Dari tabel 1-4 Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki : 5 ft b. Luas penampang : 19,6 ft c. Jumlah penukar kation : 1 unit Resin Total kesadahan Kapasitas resin Kapasitas regeneran Tinggi resin, h : 0,066 kg grain/hari : 0 kg grain/ft : 4,5 lb/ft : 0,6 ft Regenerasi Volume resin, V Siklus regenerasi, t Kebutuhan regeneran : h x A = 0,6 ft x 19,6 ft = 11,76 ft : 1.57,70 hari : 6,4967 kg/regenerasi Volume tangki, = Vair + Vresin = (4.481, ,76) ft = 4.49,0 ft Faktor keamanan 0% maka :

57 Volume tangki, Vt = 1, x 4.49,0 = 5.91,96 ft Vt = ¼ π D Hs Hs = 5.91,96 x4,14 x5 = 74,75 ft Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D Hh = ¼ (5) = 1,5 ft H T = Hs + Hh = (74,75 + 1,5) ft = 76 ft (84,1 m) Tekanan operasi, P = 14,696 psi P hidrostatik = ρ g h 995,9 x9,8 x 76 = = 9,87 psi 6894,745 Tekanan desain, P desain = (14, ,87) psi = 54,56 psi Penentuan tebal dinding tangki Bahan : carbon steel grade B Diameter tangki : 5 ft = 1,5 m Maksimum allowed stress, f = psi Effisiensi sambungan, E = 85% (Brownell,1959) (Brownell,1959) Faktor korosi, C = 0,015 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun PxD t = + ( Cxn) fxe 0,6P (Brownell,1959)

58 54,56x5x1 t = + (0,015x10) 1.650x0,85 0,6x54,56 t = 0,0 in + 0,15 in = 0,4 in (dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi) LD-07. Cooling Tower (CT-01) Fungsi Jumlah Jenis : mendinginkan air pendingin bekas : 1 unit : mechanical induced draft Laju alir massa air pendingin bekas = ,9 kg/hari = ,17 lb/hari Suhu air pendingin masuk = 0 0 C = 111,6 0 F Suhu air pendingin keluar = 5 0 C = 10,6 0 F) Wet bulb temperatur udara = 80 F 0 Dari fig Perry, 1997 diperoleh konsentrasi air 0,75 gpm/ft Laju alir air pendingin, = ,9 = 1.87,5 m /hari = 0,5 m /menit 995,9 = 0,5 m /menit x 64,17 gallon/m = 17,41 gpm Factor keamanan 0% Laju air pendingin, = 1, x 17,41 gpm = 164,89 gpm Luas menara yang dibutuhkan,

59 164,89 = = 19,85 ft 0,75 Diambil performance menara pendingin 90%, dari fig Perry, 1997 diperoleh tenaga kipas 0,0 hp/ft Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kipas, = 0,0 hp/ft x 19,85 ft = 6,59 hp Dimensi menara, Panjang Lebar = x lebar, = tinggi Maka, V = p x l x t = x l 1.87,5 = x l l = 1.87,5 = 9,78 m Sehingga, Panjang Tinggi = 19,56 m = 9,78 m LD-08. Dearator (DE-01) Fungsi : memanaskan air yang dipergunakan untuk air umpan boiler dan menghilangkan gas CO dan O Jumlah : 1 unit Bentuk tangki : silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal Temperatur air masuk : 5 0 C

60 Temperatur air keluar : 90 0 C Banyak air yang dipanaskan : 16.87,4 kg/hari Densitas air : 995,9 kg/m (Perry, 1997) Laju volumetrik, Q = 16.87,4 = 16,91 m /hari 995,9 Panas yang dibutuhkan = m.c. T = 16,91 x 1 x (90-5) = 8.49,00 kkal Silinder berisi 75% air Volume silinder, = 1,75 x 16,91 =,09 m Silinder dirancang dengan ketentuan H =,5 x D V s = ¼ π x D x H = ¼ π x D x,5 x D = 1,965 D V h = D = π 1 0,616 D V D = V s + V h,09 = (1, ,616 ) D D =,09 = 4,64 m,41 H = 4,64 (1,698 m) = 7,61 m LD-09. Boiler (B-01) Fungsi Tipe : memanaskan air hingga menjadi steam sebagai media pemanas : ketel pipa api

61 Diagram alir proses Diagram alir proses secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar : Uap Asap Ketel Uap Bahan Bakar Air Blow Down Luas Perpindahan Panas Gambar LD.1. Diagram Alir Proses Pada Ketel Uap A= U D Q x T A = Ni x a x L Dimana : A = Luas perpindahan panas (ft ) Q = Jumlah panas yang ditransfer = 7.686, Btu/jam U D = Koefisien perpindahan panas overall = 50 Btu/jam.ft. 0 F (Kern, 1965) T = Perbedaan temperatur ( T = T T 1 ) Uap air keluar boiler (steam), T = 98 0 C (08,4 0 F) Air masuk boiler, T1 = 90 0 C (194 0 F) Ni = jumlah tube A = luas permukaan tube per in ft (ft /ft) L = Panjang tube (ft)

62 7.686, Btu / jam A = = 1, 5 ft Btu / jam. ft. F x(08,4 194) F Digunakan OD tube = 1 in L = 0 ft A = 0,618 ft /ft Jumlah tube, Ni = 1,5 ft 0,618 ft / ft x 0 ft = 1 Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft /1hp Daya boiler, = 1,5 ft x 1 hp/10 ft = 0,15 hp Dipilih boiler dengan daya 0,15 hp LD-09. Pompa Fungsi Type : Mengalirkan air ke bak penampungan : Pompa sentrifugal Laju alir massa, F = ,67 kg/jam x,046 lb/kg x,7778 x 10-4 jam/s = 1,6 lb/s Densitas, ρ = 6, lb/ft (Perry, 1997) Viskositas, µ = 8,9 cp x 6,7197 x 10-4 lb/ft.s = 0,0059 lb/ft.s (Kern, 1965) Kecepatan aliran,

63 F 1,6 lb / s Q = = ρ 6, lb / ft = 0,50 ft /s Perencanaan pompa : Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De =,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,1 (Foust,1979) =,9 (0,50) 0,45 (6,) = 4,896 in Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 40, dengan : Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,5054 ft Diameter luar (OD) = 6,65 in = 0,551 ft Luas Penampang pipa (A) = 8,9 in = 0,007 ft 0,1 Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, Sehingga, Q 0, 50 V = = A 0, 007 Bilangan Reynold, =,501 ft/s ρvd N Re = = µ = ,611 6,x,501x0,5054 0,0059 Material pipa merupakan bahan commercial steel maka diperoleh harga-harga sebagai berikut : ε = 4,6 x 10-5 m = 1,509 x 10-4 ft

64 ε/d = 1,509 x 10-4 ft/0,5054 ft = 0,000 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,017 Panjang eqivalen total perpipaan (ΣL) Pipa lurus (L 1 ) = 5,888 ft 1 buah gate valve fully open (L/D = 1), L = 1 x 1 x 0,5054 ft = 6,570 ft buah elbow 90 0 (L/D = 0), L L = x 0 x 0,5054 ft = 0,4 ft 1 buah sharp edge entrance (K = 0,5) (L/D = 5), L 4 = 1 x 5 x 0,5054 ft = 1,65 ft 1 buah sharp edge exit (K = 1; L/D = 47) L 5 = 1 x 47 x 0,5054 ft =,754 ft Total panjang ekuivalen (ΣL) = L1 + L + L + L 4 + L = (5, , ,4 + 1,65 +,754) ft = 99,171 ft Friksi (Σf), fxv xσ L 0,017x,501 x99,171 Σf = = xgcxd x,17x0, 5054 Kerja Pompa (W), Persamaan Bernouli = 0,4 ft.lb f /lb m 5 ( P P ) + ( Z 1 1 V1 V Z ) + xgc + W = Σf P 1 = P, V 1 = V = 0, Z 1 = 0 dan Z = 5,888-5,888 + W = 0,4

65 W f = 0,4 + 5,888 = 6,1 lb.ft/jam Daya, WfxQxρ W s = = 550 = 1,4881 hp 6,1 x0,50x6, 550 Jika efisiensi pompa, η = 80% dan efisiensi motor, η m = 75% Ws P = ηxη m 1,4881 = 0,8x0,75 =,480 hp Jadi digunakan pompa dengan daya,5 hp.

66 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI LE-1. Modal Investasi Tetap 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) 1.1. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Harga tanah untuk lokasi pabrik diperkirakan Rp /m (KIM, 007) Luas tanah seluruhnya m Harga tanah seluruhnya = m x Rp /m = Rp ,- Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % dari harga tanah seluruhnya (Timmerhaus, 1991). = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- Total biaya tanah = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,-

67 1.. Perincian Harga Bangunan Tabel LE-1. Perincian Harga Bangunan No Nama Bangunan Luas (m ) Harga Jumlah (Rp) (Rp/m ) 1 Daerah proses dan kontrol ,- Laboratorium ,- Pengolahan air ,- 4 Perkantoran ,- 5 Bengkel ,- 6 Pemadam Kebakaran ,- 7 Pembangkit listrik ,- 8 Tempat ibadah ,- 9 Poliklinik ,- 10 Kantin ,- 11 Gudang bahan baku ,- 1 Gudang produk ,- 1 Pos keamanan ,- 14 Parkir dan taman ,- 15 Jalan ,- 16 Rencana perluasan Unit pembangkit uap ,- 18 Ruang diklat ,- TOTAL ,-

68 1.. Perincian Harga Peralatan Tabel LE-. Perkiraan Harga Peralatan Proses No Nama Alat Jumlah Harga/unit (Rp) Total Harga (Rp) 1 Tangki Nira Kental , ,00 Tangki Molases , ,00 Vacumm Pan , ,00 4 Centrifugal , ,00 5 Mixer , ,00 6 Kondenser , ,00 7 Pompa 1, Hp , ,00 SUB TOTAL ,00 Tabel LE-. Perkiraan Harga Peralatan Utilitas No Nama Alat Jumlah Harga/unit (Rp) Total Harga (Rp) 1 Sumur Pompa , ,00 Bak Pengendapan , ,00 Klarifier , ,00 4 Sand filter , ,00 5 Menara air , ,00 6 Kation Exchanger , ,00 7 Anion Exchanger , ,00 8 Pompa , ,00 9 Cooling tower , ,00 10 Boiler + Dearator , ,00 TOTAL ,00 Jumlah harga peralatan = Rp ,- Biaya pemasangan diperkirakan 15 % dari harga peralatan (Timmerhaus 1991). = 0,15 x Rp ,- = Rp ,-

69 Harga alat terpasang, = Rp ,- + Rp ,- = Rp , Instrumentasi dan Alat control Diperkirakan biaya alat instrumentasi dan alat control serta biaya pemasangannya sebesar 10 % dari harga alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,1 x Rp ,- = Rp , Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan sebesar 55 % dari harga alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,55 x Rp ,- = Rp , Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi sebesar 10 % dari harga alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,1 x Rp ,- = Rp ,-

70 1.7. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik sebesar 0% dari harga alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0, x Rp ,- = Rp , Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor sebesar 45 % dari harga alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,45 x Rp ,- = Rp , Biaya Perlengkapan dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan dan keamanan sebesar 40% dar harga alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,4 x Rp ,- = Rp ,-

71 1.10. Sarana Transportasi Tabel LE-4. Perkiraan Biaya Sarana Transportasi Kenderaan Jumlah (Rp) Total Harga (Rp) Direktur Utama , ,- Staf Ahli , ,- Manajer , ,- Karyawan , ,- Truk Bahan Baku Dan Produk , ,- Mobil Bahan Bakar , ,- Mobil Pemadam Kebakaran , ,- Ambulans , ,- TOTAL ,- Total Modal Investasi Tetap (MITL), = Rp ,-. Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL).1.1. Pra Investasi Pra investasi diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus1991). = 0,1 x Rp ,- = Rp ,-.. Engineering Meliputi meja gambar dan alat alatnya, inspeksi, pengawasan pembangunan pabrik. Engineering diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991).

72 = 0,1 x Rp ,- = Rp ,-.. Supervisi Meliputi survei lokasi, perizinan dan studi lingkungan. Supervisi diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991). = 0,1 x Rp ,- = Rp ,-.4. Biaya Kontraktor Diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991). = 0,1 x Rp ,- = Rp ,-.5. Biaya Tak Terduga Diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991). = 0,1 x Rp ,- = Rp ,- Total Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL), = Rp ,- Total Modal Investasi Tetap (MIT), = MITL + MITTL = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,-

73 LE-. Modal Kerja Modal kerja untuk bulan pertama operasi pabrik. 1. Bahan Baku Untuk Proses dan Utilitas 1.1. Bahan-bahan Proses Nira Kental Kebutuhan : 08., kg/jam Lampiran A Harga : Rp. 500,00/kg (PG Sei Semayang, 007) Biaya bulan, = 90 hari x 4 jam/hari x 08., kg/jam x Rp. 500,00/kg = Rp ,- 1.. Bahan bahan Utilitas Alum, Al (SO 4 ) Kebutuhan : 74,88 kg/hari Lampiran C Harga : Rp /kg (CV. Rudang Jaya, 007) Biaya bulan, = 90 hari x 74,88 kg/hari x Rp 8.000,-/kg = Rp ,- Soda abu Kebutuhan : 9,68 kg/hari Lampiran C Harga : Rp /kg (CV. Rudang Jaya, 007) Biaya bulan, = 90 hari x 9,68 kg/jam x Rp 6.000,-/kg = Rp ,-

74 Asam Sulfat (H SO 4 ) Kebutuhan : 8,96 kg/hari = 4,84 l/hari Lampiran C Harga : Rp.000,-/liter (CV. Rudang Jaya, 007) Biaya bulan, = 90 hari x 4,84 l/hari x Rp.000/liter = Rp ,- NaOH Kebutuhan : 944,96 kg/hari Lampiran C Harga : Rp 8.000,-/kg (CV. Rudang Jaya, 007) Biaya bulan, = 90 hari x 944,96 kg/hari x Rp 8.000,-/kg = Rp ,- Kaporit Kebutuhan : 0,16 kg/hari Lampiran C Harga : Rp 8.000,-/kg (CV. Rudang Jaya, 007) Biaya bulan, = 90 hari x 0,16 kg/hari x Rp 8.000,-/kg = Rp ,- Solar Kebutuhan : 9,78 l/jam Lampiran D Harga : Rp 4.00,-/lit (CV. Rudang Jaya, 007) Biaya bulan, = 90 hari x 4 jam/hari x 9,78 l/jam x Rp 4.00,-/lt = Rp ,-

75 Total biaya persediaan bahan baku dan utilitas selama bulan = Rp ,- Total biaya pesediaan bahan baku dan utilitas selama 1 tahun = Rp ,- LE-. Biaya Kas 1. Gaji Pegawai Tabel. LE-5. Perincian Gaji Pegawai Untuk 1 bulan Jabatan Jumlah Gaji/orang (Rp) Total Direktur Sekretaris Manajer Kepala seksi Karyawan proses Karyawan Lab Karyawan utilitas Karyawan Pemasaran Karyawan gudang Karyawan administrasi dan keuangan Karyawan transportasi Karyawan kebersihan Karyawan keamanan Karyawan kesehatan TOTAL Gaji pegawai untuk (tiga) bulan = x Rp ,- = Rp ,-

76 . Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum diperkirakan sebesar 5% dari gaji pegawai = 0, 5 x Rp ,- = Rp ,-. Biaya Pemasaran Biaya pemasaran diperkirakan sebesar 5 % dari persediaan bahan baku selama bulan yaitu, = 0,5 x Rp ,- = Rp ,- 4. Pajak Bumi dan Bangunan Tahun 1997 : Menurut undang-undang No. 0 Tahun 000 dan undang-undang No. 1 Objek pajak Luas (m ) NJPO (Rp) Per m Jumlah Bumi Bangunan Nilai jual Objek Pajak (NJOP) sebagai dasar pengenaan PBB = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- NJOP tidak kena pajak : Rp ,- (PerDa SuMut, 000) NJOP untuk perhitungan PBB = (Rp ,-) (Rp ,-) = Rp ,-

77 Nilai Jual Kena Pajak (NJKP) Nilai jual kena pajak 0 % x NJOP = 0, x Rp ,- = Rp ,- Pajak Bumi dan Bangunan terutang 0,5 % NKJP = 0,5 % x Rp ,- = Rp ,- (Berdasarkan UU No. 1 tahun 1997 pasal 6 ayat, PP No. 48 tahun 1994 dan Peraturan Pemerintah No. 7 tahun 1996). Total biaya kas : = gaji pegawai + gaji administrasi + biaya pemasaran + PBB = Rp ,- LE-4. Biaya Start Up Biaya satart up diperkirakan 10 % dari Modal Investasi Tetap (MIT) = 0,1 x Rp ,- = Rp ,- LE-5. Piutang Dagang Piutang dagang = (IP/1) x HPT Dimana IP = jangka waktu kredit yang diberikan ( bulan) HPT = hasil penjualan produk tahun Produksi Molases : 08., kg/jam Lampiran A Harga jual : Rp ,00/kg (PG Sei Semayang, 007) Produksi Molases setahun : 08., kg/jam x 0 x 4 = kg/thn