LAMPIRAN A NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A NERACA MASSA Basis perhitungan Satuan Berat Kapasitas produksi Waktu operasi Bahan baku : 1 jam operasi : Kilogram (kg) : ton/tahun : 0 hari/tahun : CaMg(CO ) (Dolomit) Produk : MgCO Berat Molekul : CaMg(CO ) = 184 kg/kmol MgCO = 84 kg/kmol H O = 18 kg/kmol CO = 44 kg/kmol Mg(HCO ) = 1 kg/kmol Ca(OH) Mg(OH) = 1 kg/kmol CaCO = 100 kg/kmol CaOMgO = 96 kg/kmol Komposisi bahan baku pada fresh feed : Dolomit (CaMg(CO ) ) : CaO 0,41% MgO 1,86% CO 47,7% 100% (satuan massa) Produk : Magnesium Karbonat (MgCO ) Komposisi Produk : MgCO : 99,85 % Mg(HCO ) : 0,145 % Ca(OH) Mg(OH) : 0,00 % 100 % % (satuan massa)

2 Kapasitas produksi = ton 1000 kg x 1 tahun 1ton = 1010,10101 kg/jam x 1 thn 0 hari 1hari x 4 jam Dari perhitungan mundur berdasarkan kapasitas produksi dan impuritas produk diperoleh data umpan masuk bahan baku Dolomit (CaMg(CO ) yaitu : Umpan masuk Dolomit (CaMg(CO ) F 1 = 54 kg/jam Perhitungan neraca massa pada masing-masing alat adalah sebagai berikut : LA.1 Roll Crusher (C-10) Fungsi : Menghaluskan dolomit hingga 50 mesh pada suhu 0 0 C dan tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa). Maka F 1 = F = 54 kg/jam. LA. Furnace (Q-10) Fungsi : Membakar CaMg(CO ) pada suhu C untuk menghasilkan CaOMgO pada tekanan 1 atm. F CO (g) CaMg(CO ) (s) F F 4 CaOMgO (s) CaMg(CO ) (s) Dimana : (F ) = Aliran dari Roll Crusher (kg) (F ) = Aliran CO yang masuk ke Reaktor I (kg) (F 4 ) = Produk yang keluar dari Furnace (kg) Komposisi yang masuk Furnace pada Alur : F CaMg(CO ) = 54 kg = 1,7948 kmol

3 Stoikiometri reaksi : CaMg(CO ) (s) C CaOMgO (s) + CO (g) (Dolomit) Asumsi konversi reaksi 99,9%, maka : CaMg(CO ) yang bereaksi 99,9% x 1,7948 = 1,78068 kmol Mula-mula : 1,7948 kmol - - Reaksi : 1,78068 kmol 1,78068 kmol 5,5617 kmol Sisa : 0,0179 kmol 1,78068 kmol 5,5617 kmol CaMg(CO ) yang bereaksi = 1,78068 kmol = 1,78068 kmol x CaMg(CO ) yang sisa = 0,0179 kmol = 0,0179 kmol x CaOMgO terbentuk = 1,78068 kmol = 1,78068 kmol x CO terbentuk = 5,5617 kmol = 5,5617 kmol x Komposisi yang keluar Furnace pada Alur dan 4 : F 4 CaMg(CO ) =,54 kg F 4 CaOMgO = 16,94574 kg F CO = 114,7006 kg 54 kg kg 184 = 51,646 kg kmol kg 184 =,54 kg kmol kg 96 = 16,94574 kg kmol kg 44 = 114,7006 kg kmol

4 Tabel LA.1 Komposisi masuk dan keluar Furnace (Q-10) : Komponen Massa Masuk F (kg) Massa Keluar F (kg) F 4 (kg) Fraksi massa alur Fraksi massa alur Fraksi massa alur 4 CaMg(CO ) 54 0, ,00191 CaOMgO , ,99809 CO 0 114, Total , , LA. Cooler Conveyor (X-140) Fungsi : Mendinginkan CaOMgO dari suhu C hingga suhu 0 0 C pada tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa). Maka F 4 = F 5 = 19,9974 kg/jam LA.4 Hammer Mill (C-150) Fungsi : Menghaluskan CaOMgO hingga 100 mesh pada suhu 0 0 C dan tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa). Maka F 5 = F 6 = 19,9974 kg/jam LA.5 Mixing Tank (M-10) Fungsi : Mencampurkan CaOMgO dan H O untuk menghasilkan larutan Ca(OH) Mg(OH) pada suhu 0 0 C dan tekanan 1 atm. F 7 H O(l) CaOMgO (s) CaMg(CO ) (s) F 6 F 8 Ca(OH) Mg(OH) (l) CaMg(CO ) (s) H O(l) Dimana : (F 6 ) = Aliran dari Hammer mill (kg) (F 7 ) = Aliran dari Storage Tank (kg) (F 8 ) = produk yang keluar dari Mixing Tank (kg)

5 Rasio Padatan 10% terhadap jumlah massa, maka massa air yang digunakan 90% artinya jumlah air 9 x Padatannya. Komposisi yang masuk Mixing Tank pada Alur 6 dan 7 : F 6 CaOMgO = 16,94574 kg = 1,78068 kmol F 6 CaMg(CO ) =,54 kg F 7 H O = 9 x (16, ,54) = 1106,69765 kg = 614,64987 kmol 1579,017 kg Stoikiometri reaksi : CaOMgO (s) + H O (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) Mula-mula : 1,78068 kmol 614,64987 kmol - Reaksi : 1,78068 kmol 5,5617 kmol 1,78068 kmol Sisa : 0 kmol 589,0885 kmol 1,78068 kmol CaOMgO yang bereaksi = 1,78068 kmol = 1,78068 kmol x H O yang sisa = 589,0885 kmol kg 96 = 16,94574 kg kmol kg = 589,0885 kmol x 18 = 1060,59 kg kmol Ca(OH) Mg(OH) terbentuk = 1,78068 kmol = 1687,0509 kg Komposisi yang keluar Mixing Tank pada Alur 8 : F 8 CaMg(CO ) = F 6 CaMg(CO ) =,54 kg F 8 H O = 1060,59 kg F 8 Ca(OH) Mg(OH) = 1687,0509 kg 19,9979 kg

6 Tabel LA. Komposisi masuk dan keluar Mixing Tank (M-10) : Komponen F 6 (kg) Massa Masuk F 7 (kg) Massa Keluar F 8 (kg) Fraksi massa alur 6 Fraksi massa alur 7 Fraksi massa alur 8 CaOMgO 16, , CaMg(CO ),54 0,54 0, ,00019 H O , , ,8657 Ca(OH) Mg(OH) , ,174 Total 19, , , , LA.6 Reaktor I (R-0) Fungsi : Mereaksikan Ca(OH) Mg(OH) dengan CO menghasilkan Mg(HCO ) pada suhu 10 0 C dan tekanan 1 atm. Ca(OH) Mg(OH) (l) CaMg(CO ) (s) H O (l) F 8 F 1 0 Mg(HCO ) (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) CaMg(CO ) (s) CaCO (s) H O (l) F 9 CO (g) Dimana : (F 8 ) = Aliran dari Mixing Tank (kg) (F 9 ) = Aliran keluar Cooler dan Separator (kg) (F 10 ) = Produk yang keluar dari Reaktor I (kg) Komposisi yang masuk Reaktor I : F 8 CaMg(CO ) =,54 kg F 8 Ca(OH) Mg(OH) = 1687,0509 kg = 1,78068 kmol F 8 H O = 1060,59 kg 19,9979 kg F 9 CO =?

7 Stoikiometri reaksi : Ca(OH) Mg(OH) (l) + CO (g) Mg(HCO ) (l) + CaCO (s) + H O (l) Asumsi konversi reaksi 99%, maka : Ca(OH) Mg(OH) yang bereaksi 99% x 1,78068 = 1,6588 kmol Mula-mula : 1,78068 kmol 7,9586 kmol Reaksi : 1,6588 kmol 7,9586 kmol 1,6588 1,6588 1,6588 Sisa : 0,1781 kmol 0 kmol 1,6588 1,6588 1,6588 Ca(OH) Mg(OH) yang bereaksi = 1,6588 kmol = 1,6588 kmol x Ca(OH) Mg(OH) yang sisa = 0,1781 kmol = 0,1781 kmol x CaCO terbentuk = 1,6588 kmol = 1,6588 x Mg(HCO ) terbentuk = 1,6588 kmol = 1,6588 x H O terbentuk = 1,6588 kmol = 1,6588 x Komposisi yang keluar Reaktor I pada Alur 10 : F 10 Mg(HCO ) = 154,65111 kg kg 1 = 1670,17989 kg kmol kg 1 = 16,8705 kg kmol kg 100 = 165,88 kg kmol kg 1 = 154,65111 kg kmol kg 18 = 7,7518 kg kmol F 10 Ca(OH) Mg(OH) = 16,8705 kg F 10 CaCO = 165,88 kg F 10 H O = 1060,59 + 7,7518 = 1081,448 kg F 10 CaMg(CO ) = F 8 CaMg(CO ) =,54 kg Massa masuk F 8 + F 9 = F 10 = Massa keluar 1659,5081 kg

8 19, F 9 = 1659,5081 F 9 = F 9 CO = 166,5108 kg Komposisi yang masuk Reaktor I pada Alur 8 dan 9 : F 8 = 19,9979 kg F 9 = 166,5108 kg 1659,5081 kg Tabel LA. Komposisi masuk dan keluar Reaktor I (R-0) : Komponen Massa Masuk F 8 (kg) F 9 (kg) Massa Keluar F 10 (kg) Fraksi massa alur 8 Fraksi massa alur 9 Fraksi massa alur 10 Mg(HCO ) , ,1101 CaCO , ,096 H O 1060, ,448 0, ,7995 Ca(OH) Mg(OH) 1687, ,8705 0, ,0014 CO 0 166, CaMg(CO ),54 0,54 0, ,00017 Total 19, , , , LA.7 Filter Press (H-10) Fungsi : Memisahkan fraksi cair berupa Mg(HCO ), Ca(OH) Mg(OH) dan air dari campuran padat CaMg(CO ) dan CaCO pada suhu 10 0 C dan tekanan 1 atm. Mg(HCO F 10 F 1 ) (l) Mg(HCO ) (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) CaCO (s) H O (l) CaMg(CO ) (s) H O (l) F 1 CaMg(CO ) (s) CaCO (s) Ca(OH) Mg(OH) (l) Mg(HCO ) (l) H O (l)

9 Dimana : (F 10 ) = Aliran keluar dari Reaktor I (kg) (F 11 ) = Aliran keluar dari Filter Press I (kg) (F 1 ) = Produk keluar dari Filter Press I (kg) Komposisi yang masuk Filter Press pada Alur 10 : F 10 Mg(HCO ) = 154,65111 kg F 10 CaMg(CO ) =,54 kg F 10 Ca(OH) Mg(OH) = 16,8705 kg F 10 H O = 1081,448 kg F 10 CaCO = 165,8779 kg 1659,5081 kg Komposisi yang keluar Filter Press pada Alur 1 : (Asumsi efisiensi Filter Press 95%) F 1 Mg(HCO ) = 0,95 x 154,65111 = 1466,46855 kg F 1 Ca(OH) Mg(OH) = 0,95 x 16,8705 = 16,0698 kg F 1 H O = 0,95 x 1081,448 = 1089,77756 kg 1177,709 kg Komposisi yang keluar Filter Press pada Alur 11 : F 11 Mg(HCO ) = 154, ,46855 = 77,1856 kg F 11 CaMg(CO ) = F 10 CaMg(CO ) =,54 kg F 11 Ca(OH) Mg(OH) = 16, ,0698 = 0,845 kg F 11 H O = 1081, ,77756 = 541,5674 kg F 11 CaCO = F 10 CaCO = 165,8779 kg 1887,511 kg Komposisi yang keluar Filter Press pada Alur 11 dan 1 : F 11 = 1887,511 kg F 1 = 1177,709 kg 1659,5081 kg

10 Tabel LA.4 Komposisi masuk dan keluar Filter Press (H-0) : Komponen Massa Masuk F 10 (kg) F 11 (kg) Massa Keluar F 1 (kg) Fraksi massa alur 10 Fraksi massa alur 11 Fraksi massa alur 1 Mg(HCO ) 154, , , ,1101 0, ,1457 CaCO 165, , ,096 0, H O 1081, , , ,7995 0,8696 0,87407 Ca(OH) Mg(OH) 16,8705 0,845 16,0698 0,0014 0, ,0016 CaMg(CO ),54,54 0 0,000 0, Total 1659, , , , LA.8 Dekanter (H-0) Fungsi : Memisahkan fraksi cair Mg(HCO ) dari campuran Ca(OH) Mg(OH) dan air dengan prinsip perbedaan densitas pada suhu 10 0 C tekanan 1 atm. Ca(OH) Mg(OH) (l) Mg(HCO ) (l) H O (l) F 1 F 1 F 1 Mg(HCO ) (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) H O (l) H O (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) Dimana : (F 1 ) = Aliran keluar dari Filter Press (kg) (F 1 ) = Aliran keluar dari Dekanter (kg) (F 14 ) = Produk keluar dari Dekanter (kg) Ca(OH) Mg(OH) dan H O merupakan fraksi ringan dimana berada pada lapisan atas. Mg(HCO ) merupakan fraksi berat, dimana berada dilapisan bawah. Tabel LA.5 Spesifikasi umpan H-0 Komponen 10 o C (kg/m ) Mg(HCO ) 1850 Ca(OH) Mg(OH) 998,8 H O 998

11 Komposisi yang masuk Dekanter pada Alur 1: F 1 Mg(HCO ) = 1466,46855 kg F 1 Ca(OH) Mg(OH) = 16,0698 kg F 1 H O = 1089,77756 kg 1177,709 kg Komposisi yang keluar Dekanter pada Alur 1 : (Asumsi efisiensi Dekanter 99,9%) F 1 Ca(OH) Mg(OH) = 0,999 x 16,0698 = 16,01095 kg F 1 H O = 0,999 x 1089,77756 = 1079,48779 kg 1095,49874 kg Komposisi yang keluar Dekanter pada Alur 14 : F 14 Mg(HCO ) = F 1 Mg(HCO ) = 1466,46855 kg F 14 Ca(OH) Mg(OH) = 16, ,01095 = 0,0160 kg F 14 H O = 1089, ,48779 = 10,8978 kg 1476,7746 kg Komposisi yang keluar Dekanter pada Alur 1 dan 14 : F 1 = 1095,49874 kg F 14 = 1476,7746 kg 1177,709 kg Tabel LA.6 Komposisi masuk dan keluar Dekanter (H-0) : Komponen Massa Masuk F 1 (kg) F 1 (kg) Massa Keluar F 14 (kg) Fraksi massa alur 1 Fraksi massa alur 1 Fraksi massa alur 14 Mg(HCO ) 1466, , , ,990 Ca(OH) Mg(OH) 16, , ,0160 0,0016 0, ,00001 H O 1089, , ,8978 0, , ,00697 Total 1177, , , ,

12 LA.9 Reaktor II (R-0) Fungsi : Memanaskan Mg(HCO ) agar terbentuk endapan MgCO dari suhu 10 0 C hingga suhu C pada tekanan 1 atm. F 15 H O (g) CO (g) Ca(OH) Mg(OH) (l) Mg(HCO ) (l) H O (l) F 14 F 16 MgCO (s) Mg(HCO ) (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) R-0 Dimana : (F 14 ) = Aliran keluar dari Dekanter (kg) (F 15 ) = Aliran keluar menuju ke Separator (kg) (F 16 ) = Produk keluar dari Reaktor II (kg) Komposisi yang masuk Reaktor II pada Alur 14: F 14 Ca(OH) Mg(OH) = 0,0160 kg F 14 Mg(HCO ) = 1466,46855 kg = 1,00 kmol F 14 H O = 10,8978 kg 1476,7746 kg Stoikiometri reaksi : Mg(HCO ) (l) MgCO (s) + H O (g) + CO (g) Asumsi konversi reaksi 99,9%, maka : Mg(HCO ) yang bereaksi 99,9% x 1,00 = 1,0081 kmol Mula-mula : 1,00 kmol Reaksi : 1,0081 kmol 1,0081 1,0081 1,0081 kmol Sisa : 0,010 kmol 1,0081 1,0081 1,0081 kmol

13 Mg(HCO ) yang bereaksi = 1,0081 kmol = 1,0081 kmol x Mg(HCO ) yang sisa = 0,010 kmol = 0,010 kmol x MgCO terbentuk = 1,0081 kmol = 1,0081 kmol x H O terbentuk = 1,0081 kmol = 1,0081 kmol x F 15 H O = F 14 H O + 16,14785 Komposisi yang keluar Reaktor II pada alur 16 : kg 1 = 1465,0008 kg kmol kg 1 = 1,46647 kg kmol kg 84 = 1008,68996 kg kmol kg 18 = 16,14785 kg kmol = 10, ,14785 = 6,476 kg F 16 MgCO = 1008,68996 kg F 16 Mg(HCO ) = 1,46647 kg F 16 Ca(OH) Mg(OH) = F 14 Ca(OH) Mg(OH) = 0,0160 kg Massa masuk = Massa Keluar F 14 = F 15 + F ,7746 = F ,1746 F 15 = 466,6019 kg 1010,1746 kg F 15 = F 15 H O + F 15 CO 466,6019 = 6,476 + F 15 CO F 15 CO = 40,1648 kg Komposisi yang keluar Reaktor II pada alur 15 : F 15 H O = 6,476 kg F 15 CO = 40,1648 kg 466,6019 kg

14 Komposisi yang keluar Reaktor II pada Alur 15 dan 16 : F 15 = 466,6019 kg F 16 = 1010,1746 kg 1476,7746 kg Tabel LA.7 Komposisi masuk dan keluar Reaktor II (R-0) : Komponen Massa Masuk F 14 (kg) F 15 (kg) Massa Keluar F 16 (kg) Fraksi massa alur 14 Fraksi massa alur 15 Fraksi massa alur 16 Mg(HCO ) 1466, , , ,00145 MgCO , ,9985 H O 10,8978 6, , , CO 0 40, , Ca(OH) Mg(OH) 0, ,0160 0, ,0000 Total 1476, , , , LA.10 Kondensor (E-5) Fungsi : Menurunkan suhu gas H O dari suhu C hingga 0 0 C dan merubah fasanya menjadi H O cair pada tekanan 1 atm. (Tidak mengalami perubahan massa), Maka F 15 = F 17 = 466,6019 kg/jam. LA.11 Separator (H-6) Fungsi : Memisahkan gas CO dari cairan H O dengan efisiensi 100% pada suhu 0 0 C dan tekanan 1 atm. F 1 9 CO (g) H O (l) CO (g) F 17 F 18 H O (l)

15 Dimana : (F 17 ) = Aliran dari Kondensor (kg) (F 19 ) = Aliran keluar menuju Reaktor I (kg) (F 18 ) = Aliran keluar Separator (kg) Komposisi yang masuk Separator pada Alur 17 : F 17 H O = 6,476 kg F 17 CO = 40,1648 kg 466,6019 kg Komposisi yang keluar Separator pada Alur 19 dan 18 : F 18 H O = 6,476 kg F 19 CO = 40,1648 kg 466,6019 kg Tabel LA.8 Komposisi masuk dan keluar Separator (H-6) : Komponen Massa Masuk F 17 (kg) Massa Keluar F 19 (kg) F 18 (kg) Fraksi massa alur 17 Fraksi massa alur 19 Fraksi massa alur 18 H O 6, ,476 0, CO 40, , , Total 466, ,1648 6, ,

16 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan Satuan operasi Temperatur basis : 1 jam operasi : kj/jam : 5 o C Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: Persamaan untuk menghitung kapasitas panas: Cp a bt ct dt Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T T1 CpdT a ( T b T1 ) ( T T 1 c ) ( T T 1 d ) ( T 4 4 T 4 1 ) Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : T Tb T CpdT Cp l dt H Vl T1 T1 Tb Cp v Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : dt dq dt rh r ( T ) N T T1 CpdT out N T T1 CpdT out (Reklaitis, 198) 1. Perhitungan estimasi Cp s (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst and Harrison dengan rumus : Keterangan: N = Jumlah unsur dalam senyawa n i Δ E = Jumlah kemunculan unsur E dalam senyawa = Kontribusi unsur E

17 Dimana kontribusi elemen atomnya dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel LB.1 Kontribusi unsur untuk estimasi kapasitas panas padatan No. Unsur Δ E (J/mol K) 1. Ca 8,5. Mg,69. O 1,4 (Perry, 1999). Perhitungan estimasi Cp l (J/mol.K) dengan menggunakan metode Chueh and Swanson dimana kontribusi gugusnya dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel LB. Nilai gugus pada perhitungan Cpl dengan metode Chueh and Swanson Gugus Harga OH- 44,77 -COO- 60,67 (Perry, 1999) Aturan penambahan 18,8 untuk setiap gugus C yang memenuhi Kriteria : Dihubungkan oleh ikatan tunggal dengan gugus C yang berikatan rangkap atau dengan gugus C yang lain. Aturan ini : 1. Tidak berlaku untuk gugus CH. Diganti dengan penambahan 10,5 untuk gugus CH. Apabila gugus CH yang dimaksud memenuhi kriteria ini lebih dari sekali, maka penambahan 10,5 diikuti penambahan 18,8 untuk kelipatan berikutnya.. Berlaku untuk gugus C apapun dalam struktur siklik. Perhitungan estimasi H f o (kj.mol -1 ) dengan menggunakan metode Joback yang didasarkan pada kontribusi gugusnya dengan rumus : Keterangan : n Ni = Nilai atom yang terdapat dalam molekul = Nilai grup atom i yang terdapat dalam molekul

18 Hi = Nilai dari unsur i Nilai gugus fungsi dapat dilihat dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Tabel LB. Panas pembentukan tiap gugus fungsi No. Gugus fungsi H 98,15 f (kj/kmol) 1. Ca 177,8. Mg 147,1. OH- -08, COO- -7,9 5. -O- (ring) -18,16 (Perry, 1999) Data Cp 1. H O (Reklaitis, 198) Cp l = 18, + 0,47T 1, T + 1, T (J/mol.K). Ca(OH) Mg(OH) (Metode Chueh and Swanson) Cp l = 8,5 +, (44,77) = 0,0 J/mol.K. Mg(HCO ) (Metode Chueh and Swanson) Cp l =,69 + (60,67) + (44,77) =,57 J/mol.K 4. CaMg(CO ) (Perry, 1999) Cp s = 40,1 (kal/mol.k) = 167,7784 J/mol.K 5. CaOMgO (Metode Hurst and Harrison) Cp s = 8,5 +,69 + (1,4) = 77,78 J/mol.K 6. MgCO (Perry, 1999) Cp s = 16,9 (kal/mol.k) = 70,7096 J/mol.K 7. CaCO (Smith, 005) Cp s = 1,57 +,67.10 T, T (J/mol.K) 8. CO (Reklaitis, 198)

19 Cp g = , T 7, T +, T 8, T 4 (J/mol.K) 9. H O (Reklaitis, 198) Cp g = 4 9, T +,.10-5 T, T + 4,.10-1 T 4 (J/mol.K) o Data H f 1. H O (l) (Perry, 1999) H o f = - 68,174 kkal/mol = - 85, kj/mol. Ca(OH) Mg(OH) (l) (Metode Joback) H o f = - 48,97 kj/mol. Mg(HCO ) (l) (Metode Joback) H o f = - 876,5 kj/mol 4. CaMg(CO ) (s) (Perry, 1999) H o f = - 558,8 kkal/mol = - 8,019 kj/mol 5. CaOMgO (s) (Metode Joback) H o f = 116,87 kj/mol 6. MgCO (s) (Perry, 1999) H o f = - 61,7 kkal/mol = -1094,958 kj/mol 7. CaCO (s) (Perry, 1999) H o f = - 89,5 kkal/mol = -111,68 kj/mol 8. CO (g) (Perry, 1999) H o f = - 94,05 kkal/mol = - 9,51568 kj/mol 9. H O (g) (Perry, 1999) H o f = -57,7979 kkal/mol = - 41,86416 kj/mol Steam Untuk steam yang digunakan adalah Enthalpy steam pada suhu C dan kondensat keluar pada suhu 0 0 C. Steam (saturated) : H(180 0 C) =.776, kj/kg (Smith, 005) H(0 o C) = 15,7 kj/kg (Smith, 005) Air Pendingin

20 Untuk air pendingin digunakan air pada suhu 10 0 C dan air pendingin bekas keluar pada suhu 0 0 C. Air (saturated) : H(10 o C) = 41,99 kj/kg (Smith, 005) H(0 o C) = 15,7 kj/kg (Smith, 005) Udara Pendingin Sebagai udara pendingin digunakan udara pada suhu 0 0 C dan keluar pada suhu 60 0 C. Udara (saturated): H(0 o C) = 0,5 kj/kg (Perry, 1999) H(60 o C) =,7 kj/kg (Perry, 1999) LB.1 Furnace (Q-10) CO (g) C 1 atm CaMg(CO ) (s) C 1 atm C 1 atm CaOMgO (s) CaMg(CO ) (s) T masuk = 0 o C = 0,15 K T keluar = 900 o C = 117,15 K Solar C Panas masuk Furnace = N 0,15 c senyawa p 98,15 dt Tabel LB.4 Panas masuk heater (HE-101) Alur Komponen N (kmol/jam) c ps dt Q (kj/jam) 1 CaMg(CO ) 1, , ,480 Total 10.7,480 Panas keluar Furnace = N 117,15 c senyawa p 98,15 dt Tabel LB.5 Panas keluar Furnace Alur Komponen N (kmol/jam) c p dt Q (kj/jam) CaMg(CO ) 0, , ,6500

21 CaOMgO 1, , ,191 CO 5, , ,66884 Total ,44796 Reaksi yang berlangsung dalam Furnace : CaMg(CO ) (s) C CaOMgO (s) + CO (g) Tabel LB.6 Panas Reaksi Pembentukan [kj/kmol] Komponen H f (kj/kmol) CaMg(CO ) -.8,019 CaOMgO 116,87 CO -9,5157 Panas reaksi pada keadaan standar : Hr ( H H H o o o ( 98,15 k ) f CaOMgO f CO f CaMg ( CO ) = 116,87 + (-9,5157) (-.8,019) kj/kmol = 1.667,8606 kj/kmol ) Hr (117,15 k ) Hr (98,15k ) 117,15 98,15 Cp ( s) CaOMgO dt 117,15 117,15 Cp dt Cp dt 98,15 ( g) CO 98,15 ( s) CaMg ( CO ) = 1.667, ,5 + (4.96,57456) ,1 kj/kmol = 8.79,41118 kj/kmol r = 1,78068 kmol/jam Panas reaksi Total = r x Hr ( 117,15 k ) = 1,78068 x 8.79,41118 = 11.7,9975 kj/jam Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = r x Hr ( 117,15 k ) + ( Q out - Q in ) = 11.7, ( , ,480) = ,0968 kj/jam (Panas Endoterm) Dimana GHV solar adalah = kj/kg Solar yang diperlukan adalah:

22 Q m GHV solar ,0968 kj/jam kj/kg 49,061 kg/jam LB. Cooler Conveyor (X-140) Udara pendingin 0 0 C CaOMgO (s) CaMg(CO ) (s) C 1 atm Udara bekas 60 0 C 0 0 C 1 atm CaOMgO (s) CaMg(CO ) (s) T masuk = 900 o C = 117,15 K T keluar = 0 o C = 0,15 K Panas masuk Cooler Conveyor = Tabel LB.7 Panas masuk Cooler Conveyor N 117,15 c senyawa p 98,15 Alur Komponen N (kmol/jam) c ps dt Q (kj/jam) CaMg(CO ) 0, , ,6500 CaOMgO 1, , ,191 Total ,7791 dt Panas keluar Cooler Conveyor = N 0,15 c senyawa p 98,15 dt Tabel LB.8 Panas keluar Cooler Conveyor Alur Komponen N (kmol/jam) c ps dt Q (kj/jam) CaMg(CO 4 ) 0, ,89 10,794 CaOMgO 1, , ,40645 Total 4.981,1588 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in

23 = 4.981, ,7791 = ,644 kj/jam Udara pendingin yang digunakan adalah : H 0 0 C = 0,5 kj/kg (Perry, 1999) H 60 0 C =,715 kj/kg (Perry, 1999) λ udara = H 60 0 C - H 0 0 C =,7 0,5 = 0, kj/kg Q m udara ,644 kj/jam 0, kj/kg 8.699,5971 kg/jam LB. Mixing Tank (M-10) 5 H O (l) 0 0 C 1 CaOMgO (s) CaMg(CO ) (s) 0 0 C C 1 H O (l) CaMg(CO ) (s) Ca(OH) Mg(OH) (l) T masuk = 0 o C = 0,15 K T keluar = 0 o C = 0,15 K Panas masuk Mixing Tank = Tabel LB.9 Panas masuk Mixing Tank N 0,15 c senyawa p 98,15 Alur Komponen N (kmol/jam) c p dt Q (kj/jam) 4 CaMg(CO ) 0, ,89 10,794 CaOMgO 1, , , H O 614, , ,67611 Total 5.9,81199 dt

24 Panas keluar Mixing Tank = Tabel LB.10 Panas keluar Mixing Tank N 0,15 c senyawa p 98,15 Alur Komponen N (kmol/jam) c p dt Q (kj/jam) CaMg(CO ) 0, ,89 10,794 6 Ca(OH) Mg(OH) 1, , ,06007 H O 589, , ,6906 Total 5.444,4801 Reaksi yang berlangsung dalam Mixing Tank : CaOMgO (s) + H O (l) Ca(OH) Mg(OH) (l) dt Tabel LB.11 Panas Reaksi Pembentukan [kj/kmol] Komponen H f (kj/kmol) CaOMgO 116,87 H O -85,84 Ca(OH) Mg(OH) -48,97 Panas reaksi pada keadaan standar : Hr ( H H H o o o ( 98,15 k ) f Ca( OH )Mg ( OH ) f H f O CaOMgO = (-48,97 (-85,84) 116,87) kj/kmol = 15,84 kj/kmol ) Hr (0,15 k ) Hr (98,15 k ) 0,15 98,15 Cp ( l) Ca ( OH )Mg( OH ) dt 0,15 0,15 Cp dt Cp dt 98,15 ( l) H O 98,15 ( s) CaOMgO = 15, ,1 (74,70548) 88,9 kj/kmol = 7,6904 kj/kmol r = 1,78068 kmol/jam Panas reaksi Total = r x Hr ( 0,15 k ) = 1,78068 x 7,6904 = 5,1179 kj/jam Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = r x Hr ( 17,15 k ) + ( Q out - Q in ) = 5, (5.444, ,81199) = 50,7860 kj/jam

25 LB.4 Reaktor I (R-0) Air pendingin 10 0 C CaMg(CO ) (s) Ca(OH) Mg(OH) (l) H O (l) C C 1 CO (g) C 1 Kondensat 0 0 C CaMg(CO ) (s) Ca(OH) Mg(OH) (l) CaCO (s) Mg(HCO ) (l) H O (l) T masuk = 0 o C = 0,15 K T keluar = 10 o C = 8,15 K Panas masuk Reaktor I = Tabel LB.1 Panas masuk Reaktor N 0,15 c senyawa p 98,15 Alur Komponen N (kmol/jam) c p dt Q (kj/jam) CaMg(CO ) 0, ,89 10,794 6 Ca(OH) Mg(OH) 1, , ,06007 H O 589, , , CO 1, , ,65751 Total 41.9,176 dt Panas keluar Reaktor I = N 8,15 c senyawa p 98,15 dt

26 Tabel LB.1 Panas keluar Reaktor I Alur Komponen N (kmol/jam) c p dt Q (kj/jam) CaMg(CO ) 0, ,676 -,1889 Ca(OH) Mg(OH) 0, , -440, CaCO 1, , ,6044 Mg(HCO ) 1, , ,9977 H O 601, , ,7515 Total ,50644 Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor : Ca(OH) Mg(OH) (l) + CO (g) Mg(HCO ) (l) + CaCO (s) + H O (l) Tabel LB.14 Panas Reaksi Pembentukan [kj/kmol] Komponen H f (kj/kmol) Ca(OH) Mg(OH) -48,97 CO -9,5157 Mg(HCO ) -876,5 CaCO -1.11,68 H O -85,84 Panas reaksi pada keadaan standar : Hr ( H H H H H o o o o o ( 98,15 k ) f Mg ( HCO) f CaCO f H O f Ca ( OH )Mg ( OH ) f CO = (-876,5 + (-1.11,68) + (-85,84) (-48,97) (-9,5157) kj/kmol = -754,17 kj/kmol 8,15 8,15 Hr( 8,15 k ) Hr(98,15 k ) ( Cp( produk) dt Cp( reak tan) dt ) 98,15 = -754,17 + (-.50,55) + ( ,78579) + (-1.10,914) (-.450,) (-55,0114) kj/kmol = ,41 kj/kmol r = 1,6588 kmol/jam Panas reaksi Total = r x Hr ( 17,15 k ) = 1,6588 x ,41 = ,58409 kj/jam 98,15 ) Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = r x Hr ( 8,15 k ) + ( Q out - Q in )

27 = , ( , ,176) = ,817 kj/jam (Panas eksoterm) Air pendingin yang digunakan : H 10 0 C = 41,99 kj/kg (Smith, 005) H 0 0 C = 15,7 kj/kg (Smith, 005) λ air = H 0 0 C - H 10 0 C = 15,7 41,99 = 8,71 kj/kg Air yang diperlukan adalah: Q m air ,817 kj/jam 8,71 kj/kg ,89665 kg/jam LB.5 Reaktor II (R-0) H O (g ) CO ( g) C 1 atm 9 Steam C Ca(OH) Mg(OH) (l) Mg(HCO ) (l) H O (l) C C 1 atm Ca(OH) Mg(OH) (l) Mg(HCO ) (l) MgCO (s) Kondensat 0 0 C T masuk = 10 o C = 8,15 K T keluar = 150 o C = 4,15 K Panas masuk Reaktor II = N 8,15 c senyawa p 98,15 Tabel LB.15 Panas masuk Reaktor II Alur Komponen N (kmol/jam) c pl dt Q (kj/jam) dt

28 8 Mg(HCO ) 1, , ,4768 Ca(OH) Mg(OH) 0, , -0,41900 H O 0, , ,4055 Total ,167 Panas keluar Reaktor II = N 4,15 c senyawa p 98,15 dt Tabel LB.16 Panas keluar Reaktor II Alur 9 10 Komponen N c (kmol/jam) p dt 7,15 4,15 c pv H 98,15 7,15 c pl VL dt dt Q (kj/jam) H O 1, , , 5.671, ,7557 CO 5, , ,4619 Ca(OH) Mg(OH) 0, ,5,49169 Mg(HCO ) 0, ,5 50,94610 MgCO 1, , ,99940 Total ,65476 Reaksi yang berlangsung dalam Reaktor II : Mg(HCO ) (l) MgCO (s) + H O (g) + CO (g) Tabel LB.17 Panas Reaksi Pembentukan [kj/kmol] Komponen H f (kj/kmol) Mg(HCO ) -876,5 MgCO ,958 H O -41,8641 CO -9,5157 Panas reaksi pada keadaan standar : Hr (98,15k ) ( H o f MgCO H H H o o o f H O f CO f Mg ( HCO) = (-1.094,958+ (-41,8641) + (-9,5157) (-876,5)) kj/kmol = -85,7678 kj/kmol 4,15 4,15 Hr( 4,15 k ) Hr(98,15 k ) ( Cp( produk) dt Cp( reak tan) dt ) 98,15 98,15 )

29 = -85, (8.88,7 + (1.71, , ,86795) , ,5) kj/kmol = 1.794,75486 kj/kmol r = 1,0081 kmol/jam Panas reaksi Total = r x Hr ( 4,15 k ) = 1,0081 x 1.794,75486 = ,091 kj/jam Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = r x Hr ( 4,15 k ) + ( Q out - Q in ) = ,091 + (77.940,65476 (-4.754,167)) = ,06444 kj/jam (Panas Endoterm) Steam yang diperlukan adalah : H C =.776, kj/kg (Smith, 005) H 0 0 C = 15,7 kj/kg (Smith, 005) Maka : λ Steam = H C H 0 0 C =.776, 15,7 = 650,6 kj/kg Q m Steam ,06444 kj/jam 650,6 kj/kg 48,577 kg/jam LB.6 Kondensor (E-7) Air pendingin 10 0 C H O (g) CO (g) C 1 atm T masuk = 150 o C = 4,15 K T keluar = 0 o C = 0,15 K 9 11 Kondensat 0 0 C 0 0 C 1 atm H O (l) CO (g)

30 Panas masuk Kondensor = N 4,15 c senyawa p 98,15 Tabel LB.18 Panas masuk Kondensor dt Alur 9 Komponen N (kmol/jam) c p dt 7,15 4,15 c pv dt H VL 98,15 7,15 c pl dt Q (kj/jam) H O 1, , , 5.671, ,7557 CO 5, , ,4619 Total ,1757 Panas keluar Kondensor = N 0,15 c senyawa p 98,15 dt Tabel LB.19 Panas keluar Kondensor Alur Komponen N (kmol/jam) c p dt Q (kj/jam) H 11 O 1, , ,7456 CO 5, , ,6557 Total 5.70,991 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in = 5.70, ,1757 = ,8186 kj/jam (Panas Eksoterm) Air pendingin yang diperlukan adalah : H 10 0 C = 41,99 kj/kg (Smith, 005) H 0 0 C = 15,7 kj/kg (Smith, 005) Maka : λ air = H 0 0 C - H 10 0 C = 15,7 41,99 = 8,71 kj/kg Q m air ,8186 kj/jam 8,71 kj/kg 7.474,8955 kg/jam LB.7 Cooler (E-11) Air pendingin 10 0 C

31 CO (g) CO (g) C 0 0 C 1 T masuk = 900 o C = 117,15 K T keluar = 0 o C = 7,15 K Kondensat 0 0 C Panas masuk Cooler = N 117,15 c senyawa p 98,15 Tabel LB.0 Panas masuk Cooler Alur Komponen N (kmol/jam) c pv dt Q (kj/jam) CO 5, , ,649 Total ,649 dt Panas keluar Cooler = N 0,15 c senyawa p 98,15 dt Tabel LB.1 Panas keluar Cooler Alur Komponen N (kmol/jam) c pv dt Q (kj/jam) 1 CO 5, , ,0497 Total 4.761,0497 Jumlah panas yang dibutuhkan : Q = Q out - Q in = 4.761, ,649 = ,6145 kj/jam (Panas Eksoterm) Air pendingin yang diperlukan adalah : H 10 0 C = 41,99 kj/kg (Smith, 005) H 0 0 C = 15,7 kj/kg (Smith, 005) λ air = H 0 0 C - H 10 0 C = 15,7 41,99 = 8,71 kj/kg

32 Q m air ,6145 kj/jam 8,71 kj/kg 1.054,07495 kg/jam

33 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN 1. Gudang Batu Dolomit (GBB-110) Fungsi : Tempat penyimpanan batu dolomit selama 0 hari Bentuk : Gedung persegi panjang Bahan konstruksi : Beton Jumlah : 1 unit Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas batu dolomit =.676 kg/m (Kern,1950) Laju alir massa batu dolomit =.54 kg/jam Kebutuhan perancangan = 0 hari Faktor kelonggaran = 0 % Kebutuhan batu dolomit =.54 = kg Volume batu dolomit = = = 6,6 m Maka volume gudang = (1+0,) x 6,6 m = 760,05 m Sehingga gudang batudolomit dapat dirancang mempunyai dimensi panjang (p), lebar (l), dan tinggi (t) sebagai berikut : Tinggi = t Lebar = t Panjang = t Sehingga :

34 Volume gudang = p x l x t = t x t x t = 6t Tinggi gudang, t = = = 5,0 m 5 m Lebar, l Panjang, p = t = x 5,0 = 10, m = t = x 5,0 = 15,066 15,1 m. Bucket Elevator (J-11) Fungsi : Memindahkan batu dolomit dari gudang ke Roll Crusher Jenis : Spaced Bucket Elevator Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas batu dolomit =.676 kg/m (Kern,1950) Laju alir massa batu dolomit =.54 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Elevator (m) = (1+0,) x.54 kg/jam =.84,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 1.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator = 5 ft = 7,60 m Ukuran bucket = 6 x 4 x 4,5 in

35 Jarak antar bucket = 1 in = 0,04 m Kecepatan bucket = 5 ft/menit = 1,14 m/s Kecepatan putaran = 4 rpm Lebar belt = 7 in = 0,177 m Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m 0,6 Z Tabel 1.14 (Timmerhaus,004) Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m 0,6 Z Tabel 1.14 (Timmerhaus,004) Dimana : P = daya (kw) m = Kapasitas Elevator (kg/s) Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,7846 kg/s).(7,60 m) = 0,4578 kw = 0,619 hp diambil 0,74 hp. Roll Crusher (C-10) Fungsi : Menghancurkan batu dolomit hingga 50 mesh Jenis : Double Tooth Roll Crusher Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas Densitas batu dolomit =.676 kg/m (Kern,1950) Laju alir massa batu dolomit =.54 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Roll Crusher (m s ) = (1+0,) x.54 kg/jam =.84,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Perhitungan: Dari Tabel 1. 8 (Wallas,1988), untuk kapasitas <,86 ton, spesifikasi : Ukuran Roll (diameter x face) = 16 x 10 in = 0,406 x 0,97 m Roll Setting = 0,065 in = 0,0016 m Kecepatan putaran Roll = 7 rpm

36 Rasio pengecilan ( R * ) = 16 (Tabel 1.18, Timmerhause, 004) P = 0,0m s R * (Tabel 1.18, Timmerhause, 004) Dimana : m s = Laju alir massa ( kg/jam) R * = Rasio pengecilan P = Daya yang dibutuhkan alat (kw) P = 0,0.(.84,8 kg/jam).(16) = 1.55,904 kw = 1,818 hp diambil hp 4. Belt Conveyor (J-1) Fungsi : Memindahkan batu dolomit ke Vibrating Screen Jenis : 45 0 Through Belt Conveyor Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas batu dolomit =.676 kg/m (Kern,1950) Laju alir massa batu dolomit =.545 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Belt Conveyor = (1+0,) x.54 kg/jam =.84,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 1.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 5 m Sudut Kemiringan = 5 0 Angle of Repose = 0 Kecepatan Belt (V s ) = 00 ft/menit = 1,5 m/s (normal) Lebar Belt (W) = 0,46 m Perhitungan : Panjang Aktual Belt (L a ) = = = 5,01 m Kenaikan Conveyor ( Z) = L x tan 0 Sudut kemiringan =5xtan 0 5 = 0,4 m Perhitungan Daya Belt Conveyor dari pers. 1.5b (Timmerhause,004) Daya Kosong (P empty ) = C 1 x V s

37 Dimana : C 1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kw/(m/s)) V s = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 1.58 (Timmerhause,004),didapat nilai C 1 = 0,5 Sehingga, P empty = 0,5 kw/(m/s) x 1,5 m/s = 0,76 kw Daya Horizontal Belt (P horizontal ) = 0,095 x Dimana : L a = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt Sehingga, P horizontal = 0,095 + = 0,0105 kw Daya Vertikal Belt (P vertical ) = 9,69 x Z Dimana : Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt Sehingga, P vertical = 9,69 x 10 -.(0,4 m).(0,7846 kg/s) = 0,00 kw Daya Total Belt Conveyor (P) = P empty + P horizontal + P vertical = 0,76 kw + 0,0105 kw + 0,00 kw = 0,7758 kw = 1,0404 hp diambil 1,5 hp 5. Vibrating Screen (S-1) Fungsi : Menyaring batu dolomit yang telah halus sebesar 50 mesh Jenis : Mecanically Vibrated Screen Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas batu dolomit =.676 kg/m (Kern,1950) Laju alir massa batu dolomit =.54 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Vibrating Screen = (1+0,) x.54 kg/jam =.84,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Perhitungan: Luas Area Pengayakan (A)

38 A = Dimana : C t = troughflow rate C u = unit capacity F oa = open-area factor F s = Slotted area factor C u = ton/hr.ft = 5,464 kg/s.m F s = C t = 0,784 kg/s Pers ( Perry,1950) Gbr Perrys,1950) F oa = 100a m Gbr. 19. (Wallas,1988) Dimana : a = clear opening dimension = 0,0015 m = square opening m = d = diameter wire (mm) = 0,18 mm Gbr. 19. (Wallas,1988) Tabel (Wallas,1988) m = m = 5,5096 sehingga, F oa = 100.( 0,0015 ).( 5,5096 ) = 0,0068 Maka, luas area pengayakan, A = = 4,64 m Didesain perbandingan Panjang (p) x Lebar (l) = : 1 p = l A = p x l = l x l = l Lebar (l) = = = 1,456 m 1,5 m Panjang (p) = l = x 1,456 m =,907 m m

39 6. Bucket Elevator (J-14) Fungsi : Memindahkan batu dolomit yang telah halus sebesar 50 mesh ke dalam Furnace Jenis : Spaced Bucket Elevator Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas batu dolomit =.676/m (Kern,1950) Laju alir massa batu dolomit =.54 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Elevator (m) = (1+0,) x.54 kg/jam =.84,8 kg/jam = 0,7846 kg/s Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 1.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator = 5 ft = 7,60 m Ukuran bucket = 6 x 4 x 4,5 in Jarak antar bucket = 1 in = 0,04 m Kecepatan bucket = 5 ft/menit = 1,14 m/s Kecepatan putaran = 4 rpm Lebar belt = 7 in = 0,177 m Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m 0,6 Z Tabel 1.14 (Timmerhaus,004) Dimana : P = daya (kw) m = Kapasitas Elevator (kg/s) Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,7846 kg/s).(7,60 m) = 0,4578 kw = 0,619 hp diambil 0,74 hp

40 7. Furnace (Q-10) Fungsi : Tempat Reaksi kalsinasi Dolomit menjadi CaOMgO Bahan konstruksi : Refractory dengan tube terbuat dari bahan chromenickel Bentuk : Vertical Furnace Jumlah : 1 unit Data: Panas yang diperlukan (Qf) = ,09 kj/jam = ,09 Btu/jam Temperatur keluar = 900 C = 165 F Panas yang dilepaskan bahan bakar = kj/jam = btu/jam (Li, K.Y, dkk, 008) Massa Solar (C 18 H 8 ) yang diperlukan = 49,0 kg/jam = 108,70 lb/jam (dari perhitungan neraca panas furnace) Berat Molekul Solar = 54 kg/kmol Reaksi Pembakaran Solar : C 18 H 8 + 7,5 O 18CO + 19H O Mol solar = 49,0/54 = 0,1941 kmol/jam Jumlah O yang diperlukan = 7,5 x mol Solar = 7,5 x 0,1941 kmol/jam = 5,8 kmol/jam Jumlah N yang diperlukan = 79/1 x mol O = 79/1 x 5,8 = 0,080 kmol/jam Jumlah udara yang diperlukan = 5,8+ 0,080 = 5,40 kmol/jam = 5,40 kmol/jam x 8,84 kg/kmol = 7,109 kg/jam Udara berlebih 5%, sehingga total = (1+0,5) x 7,109 kg/jam = 916,4011 kg/jam =.00,979 lb/jam Radiant average flux = btu/jam.ft (Kern,1965)

41 Q x averageflux = x = btu/jam.ft αacp overall exchange factor () = 0,57 Q αacp , ,6 btu/jam ft (Kern,1965) (Kern,1965) Udara dipanaskan awal (preheat) pada F. Specific heat udara pada F = 0,40 btu/lbm. o F Q A =.00,979 lb/jam x (0,40 btu/lbm. o F x o F) =.00,979 lb/jam x 7,68 btu/lbm = ,89 btu/jam Asumsi : Q R = Q S = 0 Q G = W (1+G ) C av (T G 50) G = massa Solar yang diperlukan massa udara yang diperlukan 108,70 Q G = 108, ,40 (165 50).00,979 = 0.5,41btu/jam Q A = ,89 btu/jam Q net = Qf + Q A Q G - Qw Keterangan: = , ,89-0.5, ,7 = ,85 btu/jam Q net = Kebutuhan panas total (btu/jam) Q A = Panas sensibel di atas o F pada pembakaran udara (btu/jam) (Geankoplis,1997) Q W = Panas yang hilang melalui dinding furnace (btu/jam) (% dari Q f ) Q G W = Panas yang meninggalkan gas bahan bakar pada suhu keluar furnace = massa bahan bakar (solar) (kg/jam) Perencanaan desain: OD tube = 8 in Bahan konstruksi = chrome-nickel (5% Cr, 0% Ni, 0,5 0,45% C grade HK-40) Panjang tube Diambil: OD tube = ft = 6,5 in

42 Panjang tube = 0 ft Centre to centre distance = 8,5 in Luas permukaan/tube = 0 ft x x 6,5/1 ft = 4,0167 ft , 85 Jumlah tube, Nt = = 4, buah 100 4,0167 Coba tube 8,5 Acp per tube = x 0 = 14,1667 ft 1 Total untuk single row refractory backed dari Fig Kern, hal: 688 dengan rasio dari centre to centre / OD = 8,5/ = 1,07 diperoleh = 0,97. Acp/tube = 14,1667 ft x 07= 1,7417 ft Acp = 1,7417 ft x 5 = 68,708 ft Permukaan refractory End walls = x 1,4167 x,150 = 6,008 ft Side walls =,150 x 0 = 4,500 ft Bridge walls =,150 x 0 = 4,500 ft Floor and arch = x 1,4167 x 0 = 56,6667 ft A T = 147,6875 ft A R = A T - Acp = 147, ,708 = 78,979 ft A R 78,979 αacp 68,708 1,1495 dimention ratio = 0 : 1,41 :,1 L = vol. furnace (Kern,1965) L = 0 1,41,1 =,619 ft P CO = 0,1084 ; P HO = 0,184 P CO.L = 0,1084 x,9911 = 0,4 P HO.L = 0,184 x,9911 = 0,7 Dari Fig 19.1 dan Fig 19.1, Kern, hal: 69 dan 694 diperoleh: (q pada P CO.L) TG =.800 btu/jam.ft (q pada P CO.L)ts = 800 btu/jam.ft (q pada P HO.L) TG = btu/jam.ft (q pada P HO.L)ts = btu/jam.ft

43 4 TG (q b ) TG = 0,17 b dan b = 1,00 (Kern,1965) 100 (q b ) ts = ts 0,17 b 100 (q b ) ts = 645,410 asumsi : % koreksi = 8 % 4 (Kern,1965) ε G (qpadap CO.L qpadap.l) (q ) HO (qpadap (q ).L qpadap ( ) ( ) , , A overall exchange factor pada G = 0,557 dan R = 1,1495 αacp Dari Fig Kern, hal:700, diperoleh j = 0,66 ΣQ , ,597 αacp.j 68,708 0,66 b TG TG b ts CO HO.L) ts 100 %koreksi 100 Karena hasilnya mendekati diterima. Q = 4.105,6 btu/jam.ft maka desain dapat αacp 8. Cooler Keluaran Reaktor I (E-11) Fungsi : menurunkan temperatur CO keluaran Furnace sebelum dimasukkan ke Reaktor I Jenis : Double Pipe Exchanger Dipakai : Pipa IPS x 1 ¼ in schedule 40, panjang = 0 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir bahan masuk = 1.14,700 kg/jam =.479,555 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 900 C = 165 F Temperatur akhir (T ) = 0 0 C = 86 F Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 1.054,07 kg/jam = 8.779,459 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) = 10 C = 50 F Temperatur akhir (t ) = 0 C = 86 F Panas yang diserap (Q) = ,61 kj/jam = ,560 btu/jam

44 (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida dingin Selisih T 1 = 165 F Temperatur yang lebih tinggi t = 86 F t 1 = 1566 F T = 86 F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 50 F t = 6 F T 1 T = 1566 F Selisih t t 1 = 6 F t t 1 = -150 F Δt Δt1 LMTD Δt ln Δt ln 1566 maka t = LMTD = 405,59 F () T c dan t c T t c c T1 T t 1 t 405,59 F F F Dalam perancangan ini digunakan cooler dengan spesifikasi: - Jenis Pipa = x 1 ¼ in IPS, schedule 40 - Panjang tube (L) = 0 ft = 6,096 m - Diameter luar pipa dalam (D 1 ) = 1,66 in = 0,18 ft - Diameter dalam annulus (D ) =,067 in = 0,175 ft () Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida dingin air dan fluida panas gas, diperoleh U D = -50, dan faktor pengotor (R d ) = 0,00 Diambil U D = 50 btu/jamft F Luas permukaan untuk perpindahan panas, A U D Q ,560 btu/jam 51,079 ft Δt btu o ,59 F o jam ft F Karena A < 00 ft, maka dipakai HE jenis double pipe exchanger. Fluida panas : Annulus, gas CO (4) Flow Area (a a ) = 0,008 ft

45 Diameter ekivalen (D a ) = = 0,0761 ft (5) Kecepatan massa (G a ) W Ga (Pers. (7.), Kern) a a G a.479,555 lb ,71 m 0,008 jam ft (6) Bilangan Reynold Pada T c = 869 F = 0,047 cp = 0,117 lb m /ft jam (Gbr. 15, Kern) D G Re a a a (Pers. (7.), Kern) μ Rea 0, , ,975 0,117 (7) Nilai j H dari Gambar 4, Kern (1965), diperoleh j H = 400 (8) Pada T c = 869 F c = 0, btu/lbm F k = 0,05 btu/jam.ft F (9) ho k c μ j H (Pers. (6.15b), Kern) D k a a 1 Nilai a = 1 h o = 400 x Fluida dingin : inner pipe, air (4) Flow area (a p ) D = Diameter dalam pipa = 1,8 in = 0,115 ft ap ( D ),14.(0, (5) Kecepatan massa ) 0,0104 ft x 1 = 18,84997 btu/jam.ft. 0 F

46 w G p (Pers. (7.), Kern) a p G p 8.779,459 0,0104 (6) Bilangan Reynold Pada t c = 68 F.77.15, 608 = 1, cp =,909 lb m /ft jam lb m jam ft (Gbr. 15, Kern) D G p Re p (Pers. (7.), Kern) μ Rep 0, , 608, ,5140 (7) Nilai jh dari Gbr. 8, Kern, diperoleh jh = 0 (8) (9) (10) Pada t c = 68 F c = 1 btu/lb m F (Gbr., Kern) k = 0,4 btu/jam.ft. o F (Tabel 5, Kern) 1 1 c 1,909,049 k 0,4 1 k c h jh (Pers. (6.15), Kern) i D k Dengan nilai s = 1 0,4 h 0, ,4778 btu / jam. ft. o F i 0,115 h io h i ID OD 1.14,4778 0,115 0,18 h io = 949,7707 Kembali ke annulus (10) Clean Overall coefficient, U C h h io o 949, ,84997 U c (Pers.(6.7), Kern) h h o 949, ,84997 io 154,0 btu/jam ft F

47 (11) Design overall coefficient, U D, R d yang dibolehkan 0,004 U D = 95,09 btu/jam.ft. 0 F = + 0,004 (1) Luas permukaan yang dibolehkan ( A ) = 6,7964 ft Dari. Tabel 11 Apendix Kern, untuk 1 ¼ in IPS, external surface = 0,45 lin Panjang yang dibolehkan = = 61,6009 lin ft,dipakai 80 lin ft Berarti dibutuhkan 4 x 0 ft hairpin. (1) Luas permukaan Aktual (A a )= 80 lin ft x 0,45 ft = 4,8 ft Desain U D aktual = = 7,896 btu/jam.ft. 0 F R d Faktor pengotor, R d Kern) U C U D 154,0 7,896 0,0071 (Pers. (6.10), U U D 154,0 7,896 C R d hitung R d batas (0,00), maka spesifikasi cooler dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : Gas CO, Annulus (1) Nilai Re untuk pressure drop D a = (D D 1 ) = (0,175-0,18) = 0,09 ft = ,6557 (pers..47b,kern) f = 0,0056 s = 1,5 ρ = 6,5 x 1,5 = 80,65 (tabel 6, Kern)

48 () ΔF a ΔF a 4.f G a L., D ' a 4 0, ,71 (80) ,65 0,009. 4,18 1,48 psi () V = = = 1,0 fps F 1 = 4 x = 4 x = 4,665 P a = = = 1,0764 psi P a yag diijinkan < psi Fluida dingin : air, inner pipe (1) Untuk Re p = 9.606,5140 (pers..47b,kern) () () f = 0,0049 s = 1 ρ = 6,5 x 1 = 6,5 4.f G p L ΔF p., D 4 ΔF p 0, , ,1810 6,5 0,115,4 psi F p ΔP p 144,46,5 ΔP p 144 1,4076 psi P p yang diperbolehkan < 10 psi (80) (tabel 6, Kern) (Pers. (7.44), Kern)

49 9. Belt Conveyor (J-141) Fungsi : Memindahkan CaoMgO ke Hammer Mill Jenis : 45 0 Through Belt Conveyor Bahan konstruksi : Sheet Iron Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 900 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Laju alir massa CaoMgO = 1.9,99 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Belt Conveyor = (1+0,) x 1.9,99 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 1.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 0 m Sudut Kemiringan = 5 0 Angle of Repose = 0 Kecepatan Belt (V s ) = 00 ft/menit = 1,5 m/s (normal) Lebar Belt (W) = 0,46 m Perhitungan : Panjang Aktual Belt (L a ) = = = 0,07 m Kenaikan Conveyor ( Z) = L x tan 0 Sudut kemiringan =0xtan 0 5 = 1,749 m Perhitungan Daya Belt Conveyor dari pers. 1.5b (Timmerhause,004) Daya Kosong (P empty ) = C 1 x V s Dimana : C 1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kw/(m/s)) V s = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 1.58 (Timmerhause,004),didapat nilai C 1 = 0,8 Sehingga, P empty = 0,8 kw/(m/s) x 1,5 m/s = 1,19 kw Daya Horizontal Belt (P horizontal ) = 0,095 x Dimana : L a = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt Sehingga, P horizontal = 0,095 + = 0,007 kw

50 Daya Vertikal Belt (P vertical ) = 9,69 x Z Dimana : Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt Sehingga, P vertical = 9,69 x 10 -.(0,4 m).(0,409 kg/s) = 0,006 kw Daya Total Belt Conveyor (P) = P empty + P horizontal + P vertical = 1,19 kw + 0,007 kw + 0,006 kw = 1, kw = 1,654 hp diambil hp 10. Closed Compartment Cooler Conveyor (X 140) Fungsi : mendinginkan produk CaOMgO dengan menggunakan udara pendingin Jenis : Closed Compartment Cooler Conveyor dengan blower untuk mensirkulasikan udara pendingin ke campuran umpan Bahan Konstruksi : Sheet Iron Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas Udara = 1,1676 kg/m (Perry,1950) Laju alir massa CaoMgO = 1.9,99 kg/jam Laju udara pendingin = 8.699,5 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Belt Conveyor = (1+0,) x 1.9,99 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 1.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 0 m Sudut Kemiringan = 5 0 Angle of Repose = 0 Kecepatan Belt (V s ) = 00 ft/menit = 1,5 m/s (normal) Lebar Belt (W) = 0,46 m Perhitungan : Panjang Aktual Belt (L a ) = = = 0,07 m Kenaikan Conveyor ( Z) = L x tan 0 Sudut kemiringan =0xtan 0 5 = 1,749 m

51 Perhitungan Daya Belt Conveyor dari pers. 1.5b (Timmerhause,004) Daya Kosong (P empty ) = C 1 x V s Dimana : C 1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kw/(m/s)) V s = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 1.58 (Timmerhause,004),didapat nilai C 1 = 0,8 Sehingga, P empty = 0,8 kw/(m/s) x 1,5 m/s = 1,19 kw Daya Horizontal Belt (P horizontal ) = 0,095 x Dimana : L a = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt Sehingga, P horizontal = 0,095 + = 0,007 kw Daya Vertikal Belt (P vertical ) = 9,69 x Z Dimana : Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt Sehingga, P vertical = 9,69 x 10 -.(0,4 m).(0,409 kg/s) = 0,006 kw Daya Total Belt Conveyor (P) = P empty + P horizontal + P vertical = 1,19 kw + 0,007 kw + 0,006 kw = 1, kw = 1,654 hp diambil hp Maka diambil daya standar hp Direncanakan untuk memakai 1 blower Jenis : Blower sentrifugal Bahan : Carbon Steel Laju alir volumetrik udara, Q = laju alir massa udara / densitas udara = 5.904,61 kg/jam / 1,1676 kg/m = 4.579,701 m /jam = ,0798 ft /mnt Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, P =,7 x 10-5 x Q x p (Perry,1999) dimana, P = Daya Blower (kw) Q = Laju Volumetrik udara (m /jam) p= Tekanan Standar (atm)

52 Sehingga P =,7 x 10-5 x 4.579,701 m /jam x 1 atm = 0,6685 kw = 0,8965 hp diambil 1 hp 11. Bucket Elevator (J-14) Fungsi : Memindahkan CaOMgO untuk dihaluskan ke dalam Hammer Mill Jenis : Spaced Bucket Elevator Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Laju alir massa CaOMgO = 1.9,99 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Bucket Elevator = (1+0,) x 1.9,99 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 1.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator = 5 ft = 7,60 m Ukuran bucket = 6 x 4 x 4,5 in Jarak antar bucket = 1 in = 0,04 m Kecepatan bucket = 5 ft/menit = 1,14 m/s Kecepatan putaran = 4 rpm Lebar belt = 7 in = 0,177 m Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m 0,6 Z Tabel 1.14 (Timmerhaus,004) Dimana : P = daya (kw) m = Kapasitas Elevator (kg/s) Z = Tinggi Bucket Elevator (m/s ) P = 0,07.( 0,409 kg/s).(7,60 m) = 0,040 kw = 0,4077 hp diambil 0,74 hp 1. Hammer Mill (C-150)

53 Fungsi : Menghaluskan CaOMgO hingga 100 mesh Jenis : Hinged Hammer Pulverized Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Laju alir massa batu dolomit = 1.9,99 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Hammer Mill = (1+0,) x 1.9,99 kg/jam = 1475,1596 kg/jam Ukuran CaOMgO : Diameter masuk (D in ) = 0,5 mm = 0,0005 m Diameter keluar (D out ) = 0,15 mm = 0,00015 m Work Index (W i ) = 11,1 kwh/ton Tabel 1. (Wallas,1988) Berdasarkan kapasitas, dipilih spesifikasi alat sesuai Tabel 1.9a (Wallas,1988) : Panjang Hammer Mill (P) = ft Lebar Hammer Mill (L) = ft Inside Diameter = 16 in = 0,406 m Inside Width = 1 in = 0,79 m Feed Opening = 1 x 1 in - Kecepatan Kritis (N c ) = pers. 0.9 (Perry,1950) dimana : D = Inside Diameter Sehingga, N c = = 66,5 rpm - Kecepatan Aktual = 80% x N c (Perry,1950) = 80% x 66,5 rpm = 5,08 rpm - Daya Penghancur = 10W i pers. 1. (Wallas,1988) dimana : W i = Work Index (kwh/ton) D out = Diameter keluar (m)

54 D in = Diameter masuk (m) Sehingga, W = 10 x 11,1 kwh/ton x =,081 kwh =,791 hp.h diambil 5 hp 1. Belt Conveyor (J-151) Fungsi : Memindahkan CaoMgO ke Vibrating Screen Jenis : 45 0 Through Belt Conveyor Bahan konstruksi : wire rubber Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Laju alir massa CaoMgO = 1.9,99 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Belt Conveyor = (1+0,) x 1.9,99 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s Spesifikasi berdasarkan kapasitas di atas menurut Tabel 1.7 (Perry,1950) : Desain Jarak Pengangkutan (L) = 5 m Sudut Kemiringan = 5 0 Angle of Repose = 0 Kecepatan Belt (V s ) = 00 ft/menit = 1,5 m/s (normal) Lebar Belt (W) = 0,46 m Perhitungan : Panjang Aktual Belt (L a ) = = = 5,01 m Kenaikan Conveyor ( Z) = L x tan 0 Sudut kemiringan =5xtan 0 5 = 0,4 m Perhitungan Daya Belt Conveyor dari pers. 1.5b (Timmerhause,004) Daya Kosong (P empty ) = C 1 x V s Dimana : C 1 = Konstanta daya untuk setiap m/s kecepatan belt (kw/(m/s)) V s = Kecepatan Belt (m/s) Dari Gambar 1.58 (Timmerhause,004),didapat nilai C 1 = 0,5 Sehingga, P empty = 0,5 kw/(m/s) x 1,5 m/s = 0,76 kw

55 Daya Horizontal Belt (P horizontal ) = 0,095 x Dimana : L a = Panjang Aktual Belt = Kapasitas Belt Sehingga, P horizontal = 0,095 + = 0,0054 kw Daya Vertikal Belt (P vertical ) = 9,69 x Z Dimana : Z = Kenaikan Conveyor = Kapasitas Belt Sehingga, P vertical = 9,69 x 10 -.(0,4 m).(0,409 kg/s) = 0,0017 kw Daya Total Belt Conveyor (P) = P empty + P horizontal + P vertical = 0,76 kw + 0,0054 kw + 0,0017 kw = 0,769 kw = 1,01 hp diambil 1,5 hp 14. Vibrating Screen (S-15) Fungsi : Menyaring batu dolomit yang telah halus sebesar 100 mesh Jenis : Mecanically Vibrated Screen Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Kondisi : Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Laju alir massa batu dolomit = 1.9,99 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Vibrating Screen = (1+0,) x 1.9,99 kg/jam = 1475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s Perhitungan: Luas Area Pengayakan (A) A = Dimana : C t = troughflow rate C u = unit capacity F oa = open-area factor F s = Slotted area factor C u = 1 ton/hr.ft =,718 kg/s.m Pers ( Perry,1999) Gbr (Wallas,1988)

56 F s = C t = 0,409 kg/s F oa = 100a m Gbr. 19. (Wallas,1988) Dimana : a = clear opening dimension = 0,0015 m = square opening m = d = diameter wire (mm) = 0,18 mm Gbr. 19. (Wallas,1988) Tabel (Wallas,1988) m = m = 5,5096 sehingga, F oa = 100.( 0,0015 ).( 5,5096 ) = 0,0068 Maka, luas area pengayakan, A = = 4,414 m Didesain perbandingan Panjang (p) x Lebar (l) = : 1 p = l A = p x l = l x l = l Lebar (l) = = = 1,485 m 1,5 m Panjang (p) = l = x 1,485 m =,971 m m 15. Bucket Elevator (J-11) Fungsi : Memindahkan CaOMgO ke dalam Mixing Tank Jenis : Spaced Bucket Elevator Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C

57 Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Laju alir massa CaOMgO = 1.9,99 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Bucket Elevator = (1+0,) x 1.9,99 kg/jam = 1.475,1596 kg/jam = 0,409 kg/s Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 1.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator = 5 ft = 7,60 m Ukuran bucket = 6 x 4 x 4,5 in Jarak antar bucket = 1 in = 0,04 m Kecepatan bucket = 5 ft/menit = 1,14 m/s Kecepatan putaran = 4 rpm Lebar belt = 7 in = 0,177 m Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m 0,6 Z Tabel 1.14 (Timmerhaus,004) Dimana : P = daya (kw) m = Kapasitas Elevator (kg/s) Z = Tinggi Bucket Elevator (m/s ) P = 0,07.( 0,409 kg/s).(7,60 m) = 0,040 kw = 0,4077 hp diambil 0,74 hp 16. Tangki Pencampur (M-10) Fungsi : Mencampur CaOMgO dengan H O Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 85 Grade C Bentuk :Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Data: Kondisi operasi : Temperatur = 0 o C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor kelonggaran = 0%

58 Komponen Laju massa BM Densitas Viskositas Volume n x (kg/jam) (kg/kmol) (kg/m ) (cp) (m ) (kmol) (Fraksi mol) Ca(OH) Mg(OH) 1.687, ,8 16,57 1,6898 1,78 0,01 CaMgCO, ,00-0,0009 0,01 0,000 HO 10.60, ,68 0, , ,08 0,979 Total 1.9, ,40-1,000 Densitas campuran (ρ campuran ) = = = 996,1695 kg/m = 6,1887lbm/ft Viskositas campuran (µ campuran ) = (Wikipedia, 01) Perhitungan: = 0,817 cp a. Volume tangki Volume larutan, V l = 1,40 m Volume tangki, V T = 14,808 m b. Diameter dan Tinggi Shell V T = V s + V h (h s : D = : ) 14,808 m = πd h s + πd Diameter tangki (D t ) Tinggi silinder (Hs) : Tinggi head (He) Tinggi total tangki (Ht) c. Tebal shell tangki dimana: t s P R S E C n = tebal shell (m) = tekanan desain (kpa) = jari-jari dalam tangki (m) = allowable stress (kpa) = joint efficiency = corrosion allowance (m/tahun) = umur alat (tahun) = 1,09 m = 47,6104 in = 1,819 m = 71,4156 in = 0,0 m =,116 m (Peters et.al, 004)

59 Volume larutan = 1,40 m Volume tangki = 14,808 m Tinggi larutan dalam tangki = = 1,765 m Tekanan hidrostatik P = x g x l = 996,1695 kg/m 9,8 m/det 1,765 m = 17.16,7791 Pa =,4970 psi P operasi = Po + P hidrostatik = 14,696 psi +,4970 psi = 17,190 Faktor kelonggaran = 0 % P desain = 0,617 psi = 14,50 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-85 grade C - Allowable working stress (S) = psia (Walas, 1990) = ,10 kpa - Joint efficiency (E) = 0,85 (Peters et.al, 004) - Corossion allowance (C) = 0,0 in/tahun (Perry,1999) = 0, m/tahun Tebal shell tangki: = 0,0010 m = 0,04 in diambil /16 in d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = /16 in f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : Propeler daun Untuk perancangan standar (Geankoplis, 00), diperoleh : Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x 1,09 m = 0,401 m = 1,5 ft L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x 0,401 m = 0,1007 m = 0,06 ft W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,401 m = 0,0806 m = 0,645 ft J/Dt = 1/10 ; J = 1/10 x 1,09 m = 0,109 m = 0,967 ft dimana:

60 Dt = diameter tangki Da = Diameter propeler L = panjang propeler pada turbin W = lebar propeler pada turbin J = lebar baffle Densitas campuran (ρ campuran ) = 996,1695 kg/m = 6,1887 lbm/ft Viskositas campuran (µ campuran ) = 0,817 cp = 0, kg/m.s Kecepatan pengadukan, N = putaran/s Bilangan Reynold, N Re = = = ,777 P 5.. N p. N. Da Pers..4- (Geankoplis, 00) Berdasarkan gambar 10.5 c Wallas (1990), maka diperoleh Np = 0,98 P = (996,695).(0,98).( ).(0,401 5 ) = 80,5407 = 0,76 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,76 hp / 0,8 = 0,470 hp diambil 0,5 hp 17. Pompa (L-1) Fungsi Jenis : Memompa Larutan dari Mixing tank ke Reaktor : Diapraghm Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah Kondisi operasi : : 1 unit Tekanan masuk = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Tekanan keluar = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Temperatur = 0 o C = 0K Laju alir massa (F)= kg/jam= lbm/s Komponen Laju massa BM Densitas Viskositas Volume n x (kg/jam) (kg/kmol) (kg/m ) (cp) (m ) (kmol) (Fraksi mol) Ca(OH) Mg(OH) 1.687, ,8 16,57 1,6898 1,78 0,01 CaMgCO, ,00-0,0009 0,01 0,000 HO 10.60, ,68 0, , ,08 0,979 Total 1.9, ,06 500,8007 1,40-1,000

61 Densitas () = = = 996,1695 kg/m = 6,1877 lbm/ft Viskositas () = (Wikipedia, 01) = 0,817 cp = 0,0005 lbm/ft.s F 7,58 lb m/sec Laju alir volumetrik, Q 0,111 ft /s ρ 6,1877 lb / ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft m 0,111 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,6440 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D = (6, lbm/ ft )(,6440 ft / s)(0,58 0,0005 lbm/ft.s ft) = ,860 (Turbulen karena Nre >100) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 1997) Pada N Re = ,49 dan /D = 0,0007 Dari Fig..10- Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,005 Faktor gesekan, Tinggi pemompaan, z = 50 ft F =4,164 ft.lbf/lbm

62 = = 5,699 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80 (Peters et.al., 004) Diambil 1 Hp 18. Reaktor (R-0) Fungsi : tempat terjadinya Reaksi Pembentukan MgHCO Jenis Bentuk : Continuous Stirred Tank Reactor : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-40 grade S tipe 04 Jumlah Komponen : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 10 C Laju massa (kg/jam) Tekanan BM (kg/kmol) = 1 atm = 14,696 psia Densitas (kg/m ) Viscositas (cp) Volume (m ) n (kmol) x (Fraksi mol) Ca(OH) Mg(OH) 1.687, ,8 16,57 1,68 1,78 0,001 CaMg(CO)., ,00-0,00 0,01 0 CO 1.66, ,87 0,070 79,58 1,06 0,0491 H O 10.60, ,68 0, ,64 589,09 0,908 Total 1.659, ,9-1 Densitas campuran (ρ campuran ) = = = 18,4109 kg/m = 1,149 lbm/ft Viskositas campuran (µ campuran ) = (Wikipedia, 01) = 0,56 cp Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor Keamanan = 0% Perhitungan :

63 a. Volume Tangki, V = v o τ V = laju total massa umpan masuk waktu tinggal densitas campuran umpan 1.659,5081 kg/jam = 18,4109 kg/m 1 jam = 741,94 m Faktor kelonggaran 0% Volume tangki, V t = [(1 + 0,) x 741,94 m } = 890,090 m b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) : Vs = Asumsi: Ds : Hs = 1: 1 - Volume tutup tangki (Ve) Asumsi: Ds : He = 4 : 1 - Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve Ds = 9,4749 m Hs = 9,4749 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 9,4749 m = 7,001 in Tinggi head, He = 4 1 x DS =,687 m Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 11,847 m d. Tebal shell tangki

64 (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = psia (Peters et.al, 004) E = joint efficiency = 0,85 (Peters et.al, 004) C = faktor korosi = 0,05 in/tahun (Peters et.al, 004) n = umur tangki = 10 tahun Volume larutan = 741,94 m Volume tangki = 890,090 m Tinggi larutan dalam tangki = = 9,8697 meter Tekanan Hidrosatatik : P Hidrostatik Faktor keamanan = 0 % P operasi Maka, P desain Tebal shell tangki: = ρ x g x h = 18,4109 kg/m x 9,8 m/s x 9,8697 m = 1.780,7699 kpa = 0,58 psia = 14,954 psia = 1, x (14,696 psia + 0,58 psia) = 17,9451 psia = 0,014 m diambil /16 in e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : propeler tiga daun Untuk agitator standar (Geankoplis, 00), diperoleh : Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x 9,4749 m =,158 m

65 L/Da = 1/4 ; L = 1/4 x,158 m = 0,7895 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x,158 m = 0,616 m J/Dt = 1/10 ; J = 1/10 x 9,4749 m = 0,9475 m E/Da = 1 ; E = Da =,158 m dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 0,5 putaran/detik Bilangan Reynold, N Re = = = 171,17 P 5.. N p. N. Da Pers..4- (Geankoplis, 00) Berdasarkan gambar 10.5 c Wallas (1990), maka diperoleh Np =,1 P = (18,4109).(,1).(0,5 ).(,158 5 ) = 1.10,1709= 1,501 hp Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 1,501 hp / 0,8 = 1,8777 hp diambil hp g. Menghitung Ukuran Jaket Pendingin Jumlah air pendingin (10 o C) = ,9 kg/jam Densitas air pendingin = 999,7 kg/m Laju alir air pendingin (Qw) = =.487,9696 m /jam Diameter dalam jaket (d) = diameter dalam + ( x tebal dinding ) = (7,010 in) + (0,5606 in ) = 74,1515 in = 9,50 m Tinggi jaket = tinggi reaktor = 11,847 m Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter luar jaket (D) = 74,1515 in + ( x 5 )in = 84,1514 in = 9,7574 m

66 Luas yang dilalui air pendingin ( A ) π π A = = (9,7574 9,4749 ) =,8404 m 4 4 Kecepatan air pendingin ( v ) v = m /jam Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate tipe SA-85 grade C P Hidrostatis = ρ x g x h = 18,4109 kg/m x 9,8 m/s x 11,847 m =.16,98 Pa = 0,099 psia P design = 1, x (0,099 psia + 14,696 psia) = 17,6605 psia 19. Pompa (L-) Fungsi Jenis diambil 7/16 in : Memompa Larutan dari Reaktor ke Filter Press : Diapraghm Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah Kondisi operasi : : 1 unit Tekanan masuk = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Tekanan keluar = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Temperatur = 10 o C = 8K Laju alir massa (F) = kg/jam = 10,465 lbm/s Komponen Laju massa BM Densitas Viskositas Volume n x (kg/jam) (kg/kmol) (kg/m ) (cp) (m ) (kmol) (Fraksi mol) Ca(OH) Mg(OH) 16, ,8 14,10 0,0169 0, CaMg(CO ), ,0009 0, CaCO 1.65, , ,895 0,00 MgHCO 1.54, ,0000 0,844 15,895 0,00 H O 10.81, ,68 0, ,878 75,8158 0,9594 Total 1.659, ,1776-1

67 Densitas () = = = 1.11,6894 kg/m = 70,046 lbm/ft Viskositas () = (Wikipedia, 01) = 0,845 cp = 0,0006 lbm/ft.s F 8,651 lb m/sec Laju alir volumetrik, Q 0,1195 ft /s ρ 70,046 lb / ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft m 0,1195 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,5960 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D = (70,046 lbm / ft )(,5960 ft / s)(0,058 ft) 0,006lbm/ft.s = 9.84,898 (Turbulen karena Nre >100) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 1997) Pada N Re = 9.84,898 dan /D = 0,0007 Dari Fig..10- Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0055 Faktor gesekan, Tinggi pemompaan, z = 50 ft F =,64 ft.lbf/lbm, Pressure head

68 = = 5,64 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80 (Peters et.al., 004) Diambil 1 hp 0. Filter Press (H-10) Fungsi Jenis Bahan Konstruksi Jumlah : memisahkan padatan dari hasil Reaktor I : plate and frame filter press : Carbon Steel : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 0 C Laju umpan Filtrat Tekanan : ,8919 kg/jam = 1 atm Bahan Laju alir (kg/jam) (kg/m ) Volume (m /jam) MgHCO 1.466, ,797 H O 10.89, , ,104 Ca(OH) Mg(OH) 16, ,800 0,0161 Total 11.77,79-11,101 Laju alir filtrat = 11.77,79 kg/jam Volume filtrat = 11,101 m Densitas filtrat = = 1.058,798 kg/m Cake Bahan Laju alir (kg/jam) (kg/m ) Volume (m /jam) MgHCO 77,185 0,140 H O 541,567 0,547 Ca(OH) Mg(OH) 0, ,5407 CaCO 1.65,877 1,870 0,0009 CaMg(CO), , ,45 Total 1.887,50-1.5,4491

69 Laju alir cake = 1.887,50 kg/jam Volume cake = 1.5,4491 m Densitas cake = = 1,954 kg/m Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan : L x A (1-ε)ρ c = (V f + ε x L x A) ρ f (Foust, 1979) dimana: L = tebal cake pada frame (m) A = luas penyaringan efektif (m ) ε = porositas partikel (1- (1,954/1.058,798)) = 0,9986 ρ c = densitas cake (kg/m ) W = fraksi massa cake dalam umpan V f = volume filtrat hasil penyaringan (m ) ρ f = densiats filtrat (kg/m ) Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam W = = 0,181 Tebal cake pada frame diasumsikan = 6 cm = 0,06 m Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1m maka luas efektif penyaringan = 0,06A(1 0,9984)1,984 = [1,998+(0,06. 0,9984A)]906,964[0,181/(1-181)] 1.887,49 = 10,170A 0,00011A A = 185,5655 Faktor keamanan = 10 % Maka luas plate = ( 1,1 ) 185,5655 A = 04,11 m Jumlah plate (n) = 04,11 m / 1 m /buah = 04,11 buah Maka diambil jumlah plate = 05 buah Jumlah frame = jumlah plate = 05 buah

70 1. Pompa (L-1) Fungsi Jenis : Memompa Larutan dari Filter Press ke Dekanter : Diapraghm Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah Komponen Kondisi operasi : : 1 unit Tekanan masuk = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Tekanan keluar = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Temperatur = 10 o C = 8K Laju alir massa (F) Laju alir (kg/jam) = 14.77,848 kg/jam = 9,019 lbm/s BM (kg/kmol) (kg/m ) Volume (m /jam) Viskositas (cp) n (kmol) x (Fraksi mol) MgHCO 1.466, , ,0 0,006 H O 10.89, ,96 0, ,65 0,979 Ca(OH) Mg(OH) 16, ,8 0, ,1 0,1 0,000 Total 11.77, , Densitas () = = = 1.060,4414 kg/m = 66,010 lbm/ft Viskositas () = (Wikipedia, 01) Laju alir volumetrik, = 0,8177 cp = 0,0005 lbm/ft.s F 7,09 lb m/sec Q 0,1089 ft /s ρ 66,010 lb / ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft m 0,1089 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft =,78 ft/s

71 Bilangan Reynold : N Re = v D = (66,010 lbm/ ft )(,78 ft / s)(0,058 ft) 0,0005lbm/ft.s = 81.61,7 (Turbulen karena Nre >100) Untuk pipa commercial steel, harga = 0, (Geankoplis, 1997) Pada N Re = 81.61,7 dan /D = 0,0007 Dari Fig..10- Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,005 Faktor gesekan, Tinggi pemompaan, z = 5 ft F =1,4009 ft.lbf/lbm,pressure head = ,4009 = 6,4009 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80 (Peters et.al., 004) diambil 0,5 hp. Dekanter (H-0) Fungsi : memisahkan MgHCO, Ca(OH) Mg(OH), dan H O berdasarkan perbedaan densitas Bentuk Bahan Jumlah : Horizontal cylindrical decanter vessel : Carbon Steel SA 85 Grade C : 1 unit Data: Kondisi operasi :

72 Temperatur Tekanan = 10 o C = 1 atm = 14,696 psia Komponen Laju massa (kg/jam) BM (kg/kmol) Densitas (kg/m ) Viskositas (cp) Volume (m ) n (kmol) x (Fraksi mol) Ca(OH) Mg(OH) 1.466, , ,1 0,006 MgHCO 10.89, ,96 0,8007 1,0 0,979 H O 16, ,8 0, ,1 571,65 0,000 Total 11.77, , Densitas () = = = 1.060,4414 kg/m = 66,010 lbm/ft Viskositas () = (Wikipedia, 01) Lapisan Bawah (A) = 1,059 cp = 0,0005 lbm/ft.s Terdiri dari MgHCO, Ca(OH) Mg(OH), dan H O Laju Massa A = 1.476,774 kg/jam Densitas lapisan bawah (heavy) : ρ campuran = 1.89,0845 kg/m = 114,81 lbm/ft Lapisan Atas (B) Terdiri dari Ca(OH) Mg(OH) dan H O Laju Massa B = 10.95,4986 kg/jam Densitas lapisan atas (light) : ρ campuran = 999,778 kg/m = 6,4108 lbm/ft Perhitungan waktu pemisahan : t = dimana : t 6,4 A B = waktu paruh (jam) ρ A, ρ B = densitas zat cair A dan B (lbm/ft ) µ = viskositas fasa kontinu (cp) Maka : 6,4(1,059) t = 114,81 6,4108 = 0,161 jam (McCabe, 1994)

73 Desain Tangki Dekanter Menggunakan langkah-langkah perhitungan yang analog dengan dekanter sebelumnya, diperoleh: a. Volume tangki Volume larutan (Vl) = = = 1,4 m Dekanter 98% penuh, maka volume dekanter yang diperlukan : = 1,4/0,98 = 1,494 m Volume tangki (V) = volume larutan = 1,494 m b. Diameter dan Tinggi Shell Volume shell (Vs) = 1/4πD Hs (Hs:D=5:1) Sehingga, Vs = 5/4πD Volume tutup tangki (Ve) = 1/4πD V= Vs + Ve 1,494 = 5/4πD +.1/4πD = 16/1 πd D = = 0,6989 m = 7,517 in Hs = 5 x D = 5 x 0,6989 =,4946 m = 17,5861 in c. Tebal Shell Tangki Vl Hc = x D = 0,6849 m Vt Tekanan hidrostatik : P = x g x h = 1(060,4414 kg/m ).(9,8 m/s ).(0,6849 m) = 7.118,1 Pa = 1,04 psi Faktor kelongaran = 5 % P operasi P operasi P design = P o + P hidrostatik = 14,696 psi + 1,04 psi = 15,784 psi = 1,05 x P operasi = 1,05 x 15,784 psi = 16,5148 psi = 11,8654 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-85 grade C - Allowable working stress (S) = psia (Walas, 1990) = ,10 kpa - Joint efficiency (E) = 0,85 (Peters et.al, 004)

74 - Corossion allowance (C) = 0,0 in/tahun (Perry,1999) Tebal shell tangki: = 0, m/tahun = 0,0055 m = 0,1951 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 / 4 in (Brownell & Young, 1959) d. Diameter, tinggi dan tebal tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 0,6989 m Rasio axis = : 1 1 0,6989 Tinggi tutup = 0, 1747 m Tebal tutup = tebal tangki = 1 / 4 in e. Perhitungan lubang keluaran zat cair Tinggi zat cair, Z T = 0,6849 m Tinggi zat cair berat, Z A1 = Dari Warren L. McCabe, 1994, Z A1 = 0,0859 = Z A Z Z A A ZT ( B / A ) 1 / B 0,6849 A 1.476,774 x 0,6849 = 0,0859 m 11.77,70 (999,778 /1.89,0845) 1(999,778 /1.89,0845 ) = 0,4115 m. Reaktor (R-0) Fungsi : tempat terjadinya reaksi pembentukan MgCO Jenis Bentuk : Continuous Reactor : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan Konstruksi : Stainless Steel SA-40 grade S tipe 04 Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 150 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia

75 Komponen Laju massa (kg/jam) BM (kg/kmol) Densitas (kg/m ) Viskositas (cp) Volume (m ) n (kmol) x (Fraksi mol) Ca(OH Mg(OH) 0, ,8 14,10 0,0000 0,00 0 MgHCO 1.466, ,00 550,0000 0,797 1,0 0,9546 H O 10, ,8 0,088 0,0109 0,57 0,0454 Total 1.476, ,940 0,806-1 Densitas campuran (ρ campuran ) = = = 1.87,787 kg/m = 114,787 lbm/ft Viskositas campuran (µ campuran ) = (Wikipedia, 01) Kebutuhan perancangan Faktor Keamanan = 0% Perhitungan : a. Volume Tangki, V = v o τ V = = 1,84 cp = 0,001 lbm/ft.s = 1 jam laju total massa umpan masuk waktu tinggal densitas campuran umpan 1.476,774 kg/jam = 1.87,787 kg/m 1 jam = 0,805 m Faktor kelonggaran 0% Volume tangki, V t = [(1 + 0,) x 0,805 m } = 0,964 m b. Diameter dan tinggi Tangki Volume shell tangki (Vs) : Vs = Asumsi: Ds : Hs = 1: 1 - Volume tutup tangki (Ve) Asumsi: Ds : He = 4 : 1 - Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve

76 Ds = 0,97 m = 8,087 in =,19 ft Hs = 0,97 m = 8,087 in =,19 ft c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 0,97 m 1 Tinggi head, He = x DS = 0,4 m 4 Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 1,4595 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = psia (Peters et.al, 004) E = joint efficiency = 0,85 (Peters et.al, 004) C = faktor korosi = 0,05 in/tahun (Peters et.al, 004) n = umur tangki = 10 tahun Volume larutan = 1,005 m Volume tangki = 1,06 m Tinggi larutan dalam tangki = 1,105 m Tekanan Hidrosatatik : P Hidrostatik = ρ x g x h = 1.87,787 kg/m x 9,8 m/s x 1,16 m =1.905,9054 =,1771 psia Faktor keamanan = 0 % Maka, P desain = 1, x (14,696 psia +,1771 psia) = 1,4478 psia Tebal shell tangki:

77 Maka tebal shell standar yang digunakan = 9 / 16 in (Brownell & Young,1959) e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 9 / 16 in (Brownell & Young,1959) f. Menghitung Ukuran Jaket Pemanas Jumlah steam dibutuhkan (180 o C) = 48,577 kg/jam Densitas air pendingin = 908,8 kg/m Laju alir air pendingin (Qw) = = 0,485 m /jam Diameter dalam jaket (d) = diameter dalam + ( x tebal dinding ) = 4,5587 in = 1,106 m Tinggi jaket = tinggi reaktor = 1,4595 m Asumsi tebal jaket = 5 in Diameter luar jaket (D) = 4,5587 in + ( x 5 )in = 5,5587 in = 1,60 m Luas yang dilalui air pendingin ( A ) π π A = = (1,60 1,106 ) = 0,4918 m 4 4 Kecepatan air pendingin ( v ) v = Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Carbon Steel Plate tipe SA-85 grade C P Hidrostatis = ρ x g x h =6.87,0865 Pa =,816 psia P design = 1, x (,816 psia + 14,696 psia) =,10 psia diambil /16 in

78 4. Bucket Elevator (J-1) Fungsi : Memindahkan MgCO dari Reaktor R-0 ke Silo produk Jenis : Spaced Bucket Elevator Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas Produk = 04,186 kg/m (Anonim,011) Laju alir massa batu dolomit = 1.010,174 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Elevator (m) = (1+0,) x 1.010,174 kg/jam = 1.518,45 kg/jam = 0,41 kg/s Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 1.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator = sesuai tinggi silo = 18,77 m Ukuran bucket = 6 x 4 x 4,5 in Jarak antar bucket = 1 in = 0,04 m Kecepatan bucket = 5 ft/menit = 1,14 m/s Kecepatan putaran = 4 rpm Lebar belt = 7 in = 0,177 m Perhitungan Daya yang dibutuhkan : P = 0,07m 0,6 Z Tabel 1.14 (Timmerhaus,004) Dimana : P = daya (kw) m = Kapasitas Elevator (kg/s) Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,41 kg/jam).(18,77 m) = 0,6618 kw = 0,8875 hp diambil 1 hp 5. Silo (F-40) Fungsi : menyimpan produk MgCO selama 7 hari

79 Bentuk Bahan konstruksi : SA 40 grade C Jumlah Waktu tinggal Perhitungan: Laju alir : silinder tegak dengan conical bottom head : 1 unit : 7 hari = 1.010,174 kg/jam Densitas = 04,186 kg/m (Anonim,011) a. Kapasitas untuk waktu tinggal W= Wa. 7 hari = 1.010,174 kg/jam x 7 hari x 4 jam/1 hari = ,96 kg Volume Padatan Over design : 0 % b. Diameter shell W rho ,96 kg 04,186 kg / m = 558,0171 m V = 1,0 x 558,0171 m = 669,605 m Dari Gambar 7.0 Perry,1997 diambil sudut friksi Ф = 0 o sudut slope θ = 15 o diameter bukaan bawah dihitung dengan persamaan 6.5 (McCabe, 1994) D Do m 6,88tan,16)( D 1,889) 44,9 dimana: m D o m = laju alir zat padat = diameter bukaan α m = sudut friksi Dp D n p = diameter partikel = 0,0015 cm = 0,0005 in = densitas n =,1

80 n 04,186 x D O 1.010,174 = (6,88tan 0,16)(0,0015 1,889) 44,9 D o,1 D o diambil H : D h 1 = h h = D h 1 = 1,5 D h = 1,5 D = 19,0895 =,5891 m D o D Volume Cone = h (McCabe, 1994),78 D = x x1, 5 D = 1489D Volume Shell =. D. h1 4 = D 1, 5D 4 = 1,1775D Volume Silo = Volume Cone + Volume Shell 669,605 m = 1,489D + 1,775D diperoleh D = 6,57 m = 0,594 ft h 1 = h = 1,5 D = 1,5 x 0,594 ft = 0,7941 ft tinggi total = 61,588 ft = 18,771 m c. Tebal dinding silo t (1D) H 1 f 144 c dengan, t = tebal shell, in c = faktor korosi, 0,15 in D = diameter tangki,ft = 0,594 ft

81 H = tinggi tangki, ft = 61,588 ft f = allowable stress, psi E = efisiensi sambungan ; 0,85 ρ = rapat massa, 18,9866 lb / ft 18,9866 x(1x 0,594) x(651,588 1) t 0,15 x18750x0,85 x144 = 0,1867 in dipakai tebal standart /16 in 6. Silo CaCO (F-11) Fungsi Bentuk : menyimpan limbah CaCO selama 1 hari : silinder tegak dengan conical bottom head Bahan konstruksi : SA 40 grade C Jumlah Waktu tinggal : 1 unit : 1 hari Perhitungan: Laju alir = 1.887,51 kg/jam Densitas = 1,954 kg/m (Anonim,011) a. Kapasitas untuk waktu tinggal W= Wa. 1 hari =.61,0481 kg/jam x 1 hari x 4 jam/1 hari = 1,887,51 kg Volume Padatan W rho 1.887,51 kg 1,954 kg / m =.454,044 m Over design : 0 % V = 1,0 x.454,044 m = 8.944,859 m b. Diameter shell Dari Gambar 7.0 Perry,1997

82 diambil sudut friksi Ф = 0 o sudut slope θ = 15 o diameter bukaan bawah dihitung dengan persamaan 6.5 (McCabe, 1994) D Do m 6,88tan,16)( D 1,889) 44,9 dimana: m = laju alir zat padat D o m = diameter bukaan n p α m = sudut friksi Dp = diameter partikel = 0,0015 cm = 0,0005 in D = densitas N =, ,51 = n 04,186 x D O (6,88tan 0,16)(0,0015 1,889) 44,9,1 D o D o diambil H : D h 1 = h h = D h 1 = 1,5 D h = 1,5 D = 4.554,7068 = 15,1407 in = 0,845 m D o D Volume Cone = h (McCabe, 1994) 0,414 D = x x1, 5 D = 0,786D Volume Shell =. D. h1 4 = D 1, 5D 4 = 1,1775D Volume Silo = Volume Cone + Volume Shell

83 8.454,044 m = 0,786D + 1,775D diperoleh D = 6,4 m = 86,450 ft h 1 = h = 1,5 D = 1,5 x 86,450 ft = 19,675 ft tinggi total = 59,750 ft = 79,070 m c. Tebal dinding silo t (1D) H 1 f 144 c dengan, t = tebal shell, in c = faktor korosi, 0,15 in D = diameter tangki,ft = 9,5615 ft H = tinggi tangki, ft = 77,6847 ft f = allowable stress, psi E = efisiensi sambungan ; 0,85 ρ = rapat massa, 0,0871 lb / ft 0,0871x (1 x86,450) x(59,7501) t 0,15 x18750x 0,85x144 = 0,100 in = 0,00 m diambil /16 in 7. Blower (G-1) Fungsi Jenis Bahan konstruksi Laju alir massa, F Temperatur : mengarahkan aliran gas CO dan H O ke Separator : blower sentrifugal : Stainless Steel : 58,7479 kg/jam : 150 o C Komponen laju alir (kg/jam) ρ (kg/m ) V (m ) H O 6,48 908,8 0,49 CO 40,164 1,87 18,4 Total 466,60 18,474 Densitas campuran = = =,618 kg/m Laju alir volumetrik gas (Q) = 466,60 /,618

84 = 18,474 m /jam = 75,6167 ft /min Efisiensi blower, = 70 (Walas, 1990) Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, (Perry&Green,1997) 0,5 hp 8. Blower (G-1) Fungsi : mengarahkan aliran gas CO ke Separator Jenis : blower sentrifugal Bahan konstruksi : Stainless Steel Laju alir massa, F : 1.14,700 kg/jam Temperatur : 900 o C Densitas campuran : 1,87 kg/m (Anonim,011) Laju alir volumetrik gas (Q) = 1.14,700 1,87 = 600,4806 m /jam = 5,495 ft /min Efisiensi blower, = 70 (Walas, 1990) Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, (Perry&Green,1997) 9. Knock Out Drum (H-4) Fungsi : Memisahkan fasa gas CO dan H O cair Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Stainless Steel SA-40 grade M tipe 16 Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm Laju alir massa gas CO, F g = 40,164 kg/jam = 59,4707 lbm/jam Densitas gas CO, ρ g = 0,1169 lbm/ft Laju alir massa cairan, F l = 6,479 kg/jam = 499,088 lbm/jam

85 Densitas cairan, ρ l = 995,798 kg/m = 6,1599 lbm/ft Liquid holdup = 10 menit Faktor kelonggaran = 0% Perhitungan: Knock-out drum (kosong) Dipakai diameter drum sebesar 1 ft = 0,04 m. Dari Fig (Walas, 1990, hal. 617), vapor space minimum ft. Tinggi cairan: L = L liq + = 1,704 + = 4,704 ft L/D = 4,704/ 1 = 4,704 ft Efisiensi sebenarnya dari kondisi proses: nilai x memenuhi batasan nilai 0,04 x 6, sehingga nilai K dapat digunakan untuk menentukan ketebalan mesh pad yang digunakan. K = - 0,007+(0,6/((x 1,94 )+0,57) (Walas, 1990) K = 0,49 K = 0,01 + 0,05 h (Walas, 1990) 0,49 = 0,01 + 0,05 h h = 1,8688 in = 0,68 m Efisiensi mesh deentrainment untuk K = 0,4 adalah 99% (Walas, 1990)

86 Dengan mesh deentrainer Dengan support rings in, pad akan berdiameter D pad = 6,8 + () = 10,8 in 10,5 in Perhitungan selanjutnya menggunakan D = 1 ft dari hasil perhitungan rancangan knock-out drum kosong. L = L liq + D = 0, = 1,85 ft L/D = 1,85/ 1 = 1,85 Nilai L/D di atas -5 (sesuai persyaratan) (Walas, 1990) L = 1,85 x 1 =,0660 ft Tebal shell tangki : P Hidrostatik = l g h = 995,68 kg/m 9,8 m/s 0,68 m = 189,4816 kpa = 46,595psia P maks. = P operasi + P standar (Walas, 1990) = 46,595 psi + 14,696 psia = 477,910 psia Faktor kelonggaran = 0 % P desain = (1,) (P maks. ) = 1, (477,910) = 577,749 psi = 948,9684 kpa Direncanakan bahan konstruksi Stainless Steel SA-40 grade M tipe 16 - Allowable working stress (S) = psia (Walas, 1990) = 18.9,01 kpa - Joint efficiency (E) = 0,85 (Peters, et.al., 004) - Corossion allowance (C) = 0,5 in (Walas, 1990) = 0,0089 m Tebal shell tangki:

87 =,5184 in = 0,089 m Tebal tutup tangki sama dengan tebal shell =,5184 in = 0,089 m. 0. Kondensor Keluaran Reaktor II (E-5) Fungsi : menurunkan temperatur gas keluaran reaktor II sebelum Jenis dimasukkan ke Reaktor I : Double Pipe Exchanger Dipakai : Pipa IPS x 1 ¼ in schedule 40, panjang = 0 ft Jumlah : 1 unit Fluida panas Laju alir bahan masuk = 466,6019 kg/jam = 1.08,6865 lbm/jam Temperatur awal (T 1 ) = 150 C = 0 F Temperatur akhir (T ) = 0 0 C = 86 F Fluida dingin Laju alir cairan masuk = 7.474,84 kg/jam = ,864 lbm/jam Temperatur awal (t 1 ) = 10 C = 50 F Temperatur akhir (t ) = 0 C = 86 F Panas yang diserap (Q) = ,8 kj/jam = ,677 btu/jam (1) t = beda suhu sebenarnya Fluida Panas Fluida dingin Selisih T 1 = 150 F Temperatur yang lebih tinggi t = 86 F t 1 = 16 F T = 86 F Temperatur yang lebih rendah t 1 = 50 F t = 6 F T 1 T = 16 F Selisih t t 1 = 6 F t t 1 = -180 F Δt Δt1 LMTD Δt ln Δt ln 16 LMTD = t = 100,46 F () T c dan t c 100,46 F

88 T t c c T1 T t 1 t F F Dalam perancangan ini digunakan kondensor dengan spesifikasi: - Jenis Pipa = x 1 ¼ in IPS, schedule 40 - Panjang tube (L) = 0 ft = 6,096 m - Diameter luar pipa dalam (D 1 ) = 1,66 in = 0,18 ft - Diameter dalam annulus (D ) =,067 in = 0,175 ft () Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, cooler untuk fluida dingin air dan fluida panas gas, diperoleh U D = -50, dan faktor pengotor (R d ) = 0,00 Diambil U D = 50 btu/jamft F Luas permukaan untuk perpindahan panas, Q ,677 btu/jam A 118,0699 ft U btu D Δt o ,46 F o jam ft F Karena A < 00 ft, maka dipakai HE jenis double pipe exchanger. Fluida panas : Annulus, gas (4) Flow Area (a a ) = 0,008 ft Diameter ekivalen (D a ) = = 0,0761 ft (5) Kecepatan massa (G a ) W Ga (Pers. (7.), Kern) a a G a 1.08,6865 0,008 (6) Bilangan Reynold ,485 Pada T c = 194 F = 0,015 cp = 0,07 lb m /ft jam lb m jam ft (Gbr. 15, Kern)

89 Re a D G a a (Pers. (7.), Kern) μ Rea 0, , ,675 0,07 (7) Nilai j H dari Gambar 4, Kern (1965), diperoleh j H = 500 (8) Pada T c = 194 F c = 0,668 btu/lbm F k = 0,010 btu/jam.ft F (9) ho k c μ j H (Pers. (6.15b), Kern) D k a a 1 Nilai a = 1 h o = 500 x x 1 = 85,655 btu/jam.ft. 0 F Fluida dingin : inner pipe, air (4) Flow area (a p ) D = Diameter dalam pipa = 1,8 in = 0,115 ft ap ( D ),14.(0, (5) Kecepatan massa ) 0,0104 ft w G p (Pers. (7.), Kern) a p G p ,864 0, , 405 lb m jam ft (6) Bilangan Reynold Pada t c = 68 F = 1,0 cp =,4917 lb m /ft jam (Gbr. 15, Kern) D G p Re p (Pers. (7.), Kern) μ Rep 0, , ,18,4917

90 (7) Nilai jh dari Gbr. 8, Kern, diperoleh jh = 190 (8) (9) Pada t c = 68 F c = 1 btu/lb m F (Gbr., Kern) k = 0,4 btu/jam.ft. o F (Tabel 5, Kern) 1 1 c 1,4917 1,967 k 0,4 1 k c h jh (Pers. (6.15), Kern) i D k Dengan nilai s = 1 0,4 h 190 1, ,578 btu / jam. ft. o F i 0,115 (10) h io h i ID OD h io = 91, ,578 0,115 0,18 Kembali ke annulus (10) Clean Overall coefficient, U C h h io o 91,406 85,655 U c (Pers.(6.7), Kern) h h o 91,406 85,655 io 79,450 btu/jam ft F (14) Design overall coefficient, U D, R d yang dibolehkan 0,004 = + 0,004 U D = 60,910 btu/jam.ft. 0 F (15) Luas permukaan yang dibolehkan ( A ) = 97,9166 ft Dari. Tabel 11 Apendix Kern, untuk 1 ¼ in IPS, external surface = 0,45 lin Panjang yang dibolehkan = = 5,0956 lin ft,dipakai 40 lin ft

91 Berarti dibutuhkan 1 x 0 ft hairpin. (16) Luas permukaan Aktual (A a )= 40 lin ft x 0,45 ft = 104,4 ft Desain U D aktual = = 56,5468 btu/jam.ft. 0 F R d Faktor pengotor, R d Kern) U C U D 56, ,910 0,0051 (Pers. (6.10), U U D 56, ,910 C R d hitung R d batas (0,00), maka spesifikasi cooler dapat diterima. Pressure drop Fluida panas : Gas, Annulus (1) Nilai Re untuk pressure drop D a = (D D 1 ) = (0,175-0,18) = 0,09 ft = 11.47,550 (pers..47b,kern) () f = 0,0054 s = 1,145 ρ = 6,5 x 1,145 = 71,565 4.f G a L ΔF a., D ' a ΔF a 4 0, , ,565 0,009. 4,18 0,5615 psi (40) (tabel 6, Kern) () V = = = 0,488 fps F 1 = 4 x = 1 x =,59 P a = = = 0,5190 psi P a yag diijinkan < psi

92 Fluida dingin : air, inner pipe (1) Untuk Re p = 7.6,18 () () f = 0,0058 s = 1 ρ = 6,5 x 1 = 6,5 4.f G p L ΔF p., D 4 ΔF p 0, , , ,5 0,115,795 psi F p ΔP p 144,7956,5 ΔP p 144 1,6465 psi P p yang diperbolehkan < 10 psi (480) (pers..47b,kern) (tabel 6, Kern) (Pers. (7.44), Kern) 1. Pompa (L-) Fungsi Jenis : Memompa Larutan dari Dekanter ke Reaktor II : Diapraghm Centrifugal Pump Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah Komponen Kondisi operasi : : 1 unit Tekanan masuk = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Tekanan keluar = 101,5 kpa =.116,81 lbf/ft Temperatur = 0 o C = 0 K Laju alir massa (F) laju alir (kg/jam) = 1.476,774 kg/jam = 0,9044 lbm/s BM (kg/kmol) Densitas (kg/m ) Viskositas (cp) Volume (m ) n (kmol) x (Fraksi mol) MgHCO 1.466, ,79 1,00 0,954 H O 10, ,7 1,077 0,010 0,57 0,045

93 Ca(OH) Mg(OH) 0, ,8 14,10 0,000 0,0001 0,000 Total 1.476, ,80-1 Densitas () = = =1.89,0844 kg/m = 114,81 lbm/ft Viskositas () = (Wikipedia, 01) Laju alir volumetrik, = cp = 0,0148 lbm/ft.s F 0,9044 lb m/sec Q 0,0079 ft /s ρ 114,81 lb / ft Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal :,5 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) :,4690 in = 0,058 ft Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft Inside sectional area : 0,0 ft m 0,0079 ft / s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0 ft = 0,71 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D = (114,81 lbm/ ft )(0,71 ft / s)(0,058 ft) 0,0148 lbm/ft.s Faktor gesekan, = 78,869 (Laminar karena Nre<100) = = 0,04 Tinggi pemompaan, z = 50 ft F = 0,041 ft.lbf/lbm,velocity head

94 = = 50,041 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa = 80 (Peters et.al., 004) = 0,109 hp diambil 0,5 hp. Bucket Elevator (J-14) Fungsi : Memindahkan Cake dari Filter Press ke Silo Jenis : Spaced Bucket Elevator Bahan konstruksi : Malleable Iron Jumlah : 1 unit Data: Kondisi penyimpanan: Temperatur = 0 C Tekanan = 1 atm = 14,696 psia Densitas Produk = 1,954 kg/m (Anonim,011) Laju alir massa batu dolomit = 1.887,49 kg/jam Faktor kelonggaran = 0 % Kapasitas Elevator (m) = (1+0,) x 1.887,49 kg/jam =.64,6819 kg/jam = 0,690 kg/s Untuk Bucket Elevator kapasitas < 14 ton/jam, Tabel 1.8 (Perry,1999) spesifikasi : Tinggi Elevator = sesuai tinggi silo = 80 m Ukuran bucket = 6 x 4 x 4,5 in Jarak antar bucket = 1 in = 0,04 m Kecepatan bucket = 5 ft/menit = 1,14 m/s Kecepatan putaran = 4 rpm Lebar belt = 7 in = 0,177 m Perhitungan Daya yang dibutuhkan :

95 P = 0,07m 0,6 Z Dimana : P = daya (kw) m = Kapasitas Elevator (kg/s) Z = Tinggi Bucket Elevator (m) P = 0,07(0,69 kg/jam).(80 m) = 4,1818 kw = 5,607 hp diambil 7,4 hp Tabel 1.14 (Timmerhaus,004)

96 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS ( PENGOLAHAN AIR ) LD.1 Screening (SC) Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar Jenis : bar screen Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : stainless steel Kondisi operasi : - Temperatur : 0ºC - Densitas air (ρ) : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 15.1,5811 kg/jam = 9,889 lb m /detik Laju alir volumetrik (Q) = 15.1,5811 kg / jam 1 jam / 600s 995,68 kg / m = 0,048 m /s Dari tabel 5.1 Physical-Chemical Treatment of Water and Wastewater (00), direncanakan: - Ukuran bar : Lebar = 5 mm Tebal = 0 mm Slope = 0º Bar clear spacing : 0 mm - Direncanakan ukuran ukuran screening Panjang = m Lebar = m Misalkan, jumlah bar = x Maka, 0 x + 0 (x + 1) = x = 1980 x = 49,5 buah 50 buah Luas bukaan (A ) = 0 (50 + 1) (000) = mm =,04 m

97 Asumsi, Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan C d (coeffisient of discharge) = 0,6 dan 0% screen tersumbat (Metcalf dan Eddy, 1991). Q (0,048) Head loss (h) = g C A (9,8) (0,6) (,04) d = 6, m dari air Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas) LD. Pompa Screening (P-01) Fungsi : memompa air dari sungai ke bak pengendapan Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 15.1,5811 kg/jam = 9,889 lb m /detik F 9,889 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q = 1,5105 ft /s = 0,048 m /s ρ 6,15 lb /ft m

98 a. Desain pompa Diameter optimum, D e =,9 Q 0,45 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1,5105 ft /s) 0,45 (6,15 lb m / ft ) 0,1 = 8,019 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal = 8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa = 40 - Diameter dalam (ID) = 7,981 in = 0,6651 ft - Diameter luar (OD) = 8,65 in = 0,7188 ft - Luas penampang dalam (A t ) = 0,474 ft - Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold : N Re ρ v D μ Q A 1,5105 ft /s 4,479 ft/s 0,474 ft v t 6,15 lb / ft 4,479 ft/s0,6651ft m 0,0005 lb m /ft.s 4.057,9449 Aliran adalah turbulen, maka dari gambar.10- Halaman 94, Geankoplis, 00 diperoleh ε (commercial steel) = 4, m = 1,5 x 10-4 ft 4 1,5.10 ft D 0, 06 ft 0,000 Friction factor, f = 0,005 (gambar.10-,geankoplis 00) b. Friction loss 1 sharp edge exit : h c A v 4,479 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 gc (1)(,174 ) = 0,1616 ft lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. g c = (0,75) 4,479 (,174) = 0,4407 ft lbf/lbm 1 check valve : h f = n Kf v g c = 1() 4,479 (,174) = 0,5876 lbf/lbm

99 L v Pipa lurus 70 ft : F f = 4f D g c = 4(0,005) = 0,49 ft lbf/lbm 70. 4,479 0,6651,174 1 sharp edge entrance : h ex = n 1 A 1 v = A g = 0,98 ft lbf/lbm Total friction loss : F = 1,9165 ft lbf/lbm c 4,479 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : 1 g c g P P1 v v1 z z1 F Ws 0 (Geankoplis, 00) g c dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft,174 0 s, ,9165 W 0 W s = -1,9165 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, = 80 % Wp = Ws / = 7,956 ft lbf/lbm Daya pompa : F Wp P 600 0, Digunakan daya motor standar 5 hp 15.1,5811 7, , ,6766 hp LD. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1 unit Jenis : Grift Chamber Sedimentation Bentuk : bak dengan permukaan persegi Bahan kontruksi : beton kedap air Kondisi penyimpanan : - Temperatur : 0 ºC

100 - Tekanan : 1 atm - Laju massa air (F) : 15.1,5811 kg/jam = 9,889 lb m /detik - Densitas air : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) F 9,889 lbm/detik Laju alir volumetrik, Q = 0,048 ft /s ρ 6,15 lbm/ft = 90,68 ft /min a. Desain Perancangan : Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) : 0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft =,05 m Lebar tangki ft = 0,61 m Kecepatan aliran v Q A t 90,68 ft /min 10 ft x ft 4,514 ft/min h Desain panjang ideal bak : L = K v (Kawamura, 1991) 0 dengan : K = faktor keamanan = 1,5 h = kedalaman air efektif ( ft); diambil 10 ft. Maka : L = 1,5 (10/1,57). 4, 514 = 4,96 ft Diambil panjang bak = 44 ft = 1,41 m b. Uji desain : Waktu retensi (t) : Va t Q = panjang x lebar x tinggi laju alir volumetrik (44 x x 10) ft = 9,71 menit 90,68 ft / min

101 Desain diterima,dimana t diizinkan 6 15 menit (Kawamura, 1991). Surface loading : Q A = laju alir volumetrik luas permukaan masukan air 90,68 ft /min (7,481 gal/ft ) ft x 44 ft = 7,7044 gpm/ft Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 10 gpm/ft (Kawamura, 1991). Headloss (h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : h = K v g = 0,1 [4,514 ft/min. (1min/60s). (1m/,808ft) ] (9,8 m/s ) =, m dari air. LD.4 Pompa Sedimentasi (P-0) Fungsi : memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : - Temperatur : 0 C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 15.1,5811 kg/jam = 9,889 lb m /detik F 9,889lb m/detik Laju alir volumetrik, Q = 1,5105 ft /s ρ 6,15 lb /ft m a. Desain pompa Diameter optimum, D e =,9 Q 0,45 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1,5105 ft /s) 0,45 (6,15 lb m / ft ) 0,1 = 8,019 in

102 Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal = 8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa = 40 - Diameter dalam (ID) = 7,981 in = 0,6651 ft - Diameter luar (OD) = 8,65 in = 0,7188 ft - Luas penampang dalam (A t ) = 0,474 ft - Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold : N Re ρ v D μ Q A 1,5105 ft /s 4,479 ft/s 0,474 ft v t 6,15 lb / ft 4,479 ft/s0,6651ft m 0,0005 lb m /ft.s 4.057,9449 Aliran adalah turbulen, maka dari gambar.10- Halaman 94, Geankoplis, 00 diperoleh ε (commercial steel) = 4, m = 1,5 x 10-4 ft 4 1,5.10 ft D 0, 06 ft 0,000 Friction factor, f = 0,005 (gambar.10-,geankoplis 00) b. Friction loss A v 4,479 1 sharp edge exit : h c = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 gc (1)(,174 ) = 0,1616 ft lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. 1 check valve : h f = n Kf g c v g L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D g c c = (0,75) = 1() = 4(0,005) = 0,1855 ft lbf/lbm 4,479 (,174) 4,479 (,174) = 0,661 ft lbf/lbm = 0,5876 lbf/lbm 0. 4,479 0,6651,174

103 1 sharp edge entrance : h ex = n 1 A 1 v = A g = 0,98 ft lbf/lbm Total friction loss : F = 1,8895 ft lbf/lbm c 4,479 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : 1 g c g P P1 v v1 z z1 F Ws 0 (Geankoplis, 00) g c dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft,174 0 s, ,8895 W 0 W s = -1,8895 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, = 80 % Wp = Ws / = 7,619 ft lbf/lbm Daya pompa : F Wp P 600 0, ,5811 7, , ,6709 hp Digunakan daya motor standar 5 hp LD.5 Tangki Pelarutan Alum [Al (SO 4 ) ] (TP-01) Fungsi : Membuat larutan alum [Al (SO 4 ) ] Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 Grade C Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Tekanan : 1 atm - Al (SO 4 ) yang digunakan : 50 ppm - Al (SO 4 ) yang digunakan berupa larutan 0 ( berat) - Laju massa Al (SO 4 ) : 7,6657 kg/jam

104 - Densitas Al (SO 4 ) 0 : 16 kg/m = 85,0889 lb m /ft (Perry, 1997) - Viskositas Al (SO 4 ) 0 : 6, lb m /ft s = 1 cp (Othmer, 1968) - Kebutuhan perancangan : 0 hari - Faktor keamanan : 0 Perhitungan : a. Ukuran tangki 7,6657kg/jam 4 jam/hari0hari Volume larutan, Vl 0,1.6kg/m = 1,4979 m Volume tangki, V t = 1, 1,4979 m = 16, m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1 1 V πd H , m πd 4 Maka: D =,74 m H =,74 m 1,4979 m Tinggi cairan dalam tangki, h = 16, m,74 m =,9 m b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = x g x l = 16 kg/m x 9,8 m/det x,9 m = 0.50,5 Pa = 0,505 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P desain = (1,05) (P operasi ) = 1,05 (0, ,5) = 18,448 kpa

105 Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,7 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : t PD SE 1,P n.c (18,448 kpa) (,74 m) t (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(18,448 kpa) 0,0059 m 0, in (10 tahun)( 0,015 in/tahun) Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell & Young, 1959) c. Daya pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : Flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe dkk, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x,74 m = 0,914 m =,9995 ft E/Da = 1 ; E = 0,914 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,914 m = 0,86 m W/Da = 1/5 ; W = 1 / 5 x 0,914 m = 0,189 J/Dt = 1/1 ; J = 1 / 1 x,74 m = 0,86 m dengan : Dt Da E L W J = diameter tangki = diameter impeller = tinggi turbin dari dasar tangki = panjang blade pada turbin = lebar blade pada turbin = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Al (SO 4 ) 0 = 6,710-4 lb m /ftdetik ( Othmer, 1967)

106 Bilangan Reynold, ρ N Da N Re (Geankoplis, 00) μ 85,08891,9995 N Re 4 6, ,654 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.D a ρ P (McCabe dkk,1999) g c K T = 4, (McCabe dkk,1999) 5 4, (1 put/det) (,9995 ft) 85,0889 lbm/ft,174 lbm.ft/lbf.det P 5,00 hp 550 1Hp ft. lbf / det Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 5,00 6,754 hp 0,8 Daya motor standar yang dipilih adalah 6,5 hp LD.6 Pompa Alum (P-0) Fungsi Jenis Bahan konstruksi Kondisi operasi: : memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier - Temperatur : 0C : pompa injeksi : commercial steel - Laju massa Al (SO 4 ) : 7,6657 kg/jam = 4,6944 x 10 - lbm/s - Densitas Al (SO 4 ) 0 : 1.6 kg/m = 85,0889 lb m /ft (Perry, 1997) - Viskositas Al (SO 4 ) 0 : 6, lb m /ft s = 1 cp (Othmer, 1968) Laju volum, Q F ρ a. Desain pompa - 4, ,0889 lb m lb m/s 5, /ft 5 ft /s 1, m / s Diameter optimum, D e =,0 Q 0,6 μ 0,18 (Walas, 1988) alir

107 =,0 ( 5, ft /s) 0,6 (1 cp) 0,18 = 0,0879 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal = 1/8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa = 40 - Diameter dalam (ID) = 0,69 in = 0,04 ft - Diameter luar (OD) = 0,405 in = 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) = 0,0004 ft - Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A -5 5, ft /s 0,179 ft/s 0,0004 ft v t ρ v D μ Aliran adalah laminar, maka : 85,0889 0,179 0,04 N Re 4 6,710 91,4771 Friction factor, f = 16 = 0,0409 (Geankoplis, 00) N Re b. Friction loss A v 0,179 1 sharp edge exit : h c = 0,55 1 A = 0,5(1 0) 1 gc (1)(,174 ) v elbow 90 : h f = n.kf. g 1 check valve : h f = n Kf = 1,6 x 10-4 ft lbf/lbm v g L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D g c c c = (0,75) = 1() = 4(0,0409) = 0,0647 ft lbf/lbm 0,179 = 4,4 x 10-4 ft lbf/lbm (,174) 0,179 = 5,91 x 10-4 ft lbf/lbm (,174) 0. 0,179 0,04,174 1 sharp edge entrance : h ex = n 1 A 1 v = A g =,96 x 10-4 ft lbf/lbm c 0,179 1,174

108 Total friction loss : c. Daya pompa F = 0,066 ft lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : 1 g c g P P1 v v1 z z1 F Ws 0 (Geankoplis, 00) g c dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft,174 0 s, ,066 W 0 W s = -0,066 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, = 80 % Wp = Ws / = 5,087 ft lbf/lbm Daya pompa : F Wp P 600 0, ,66575, ,45 550, hp Digunakan daya motor standar 1/0 hp LD.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na CO ) (TP-0) Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na CO ) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 Grade C Kondisi pelarutan : Temperatur : 0C Tekanan : 1 atm (Na CO ) yang digunakan : 7 ppm (Na CO ) yang digunakan berupa larutan 0 ( berat) Laju massa (Na CO ) : 4,195 kg/jam Densitas (Na CO ) 0 : 1.7 kg/m = 8,84 lb m /ft (Perry, 1997) Viskositas Na CO 0 (μ) :, lb m /ft s = 0,549 cp (Othmer, 1968) Kebutuhan perancangan : 0 hari Faktor keamanan : 0

109 Perhitungan : a. Ukuran tangki 4,195 kg/jam 4 jam/hari 0hari Volume larutan, Vl 0,1.7kg/m = 7,49 m Volume tangki, V t = 1, 7,49 m = 8,98 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1 1 V πd H 4 1 8,98m πd D 4 Maka: D =,5 m ; H =,5 m 7,49 m Tinggi cairan dalam tangki, h = 8,98 m,5 m = 1,88 m b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = x g x l = 17 kg/m x 9,8 m/det x 1,88 m = 4.4 Pa = 4,4 kpa Faktor kelonggaran = 0 % Maka, P desain = (1,) (P operasi ) = 1, (4, ,5) = 1,04 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,7 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun

110 Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P (1,04 kpa) (,5 m) t (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(1,04 0,005 m 0,09 in kpa) (10 tahun)(0,015 in/tahun) Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell & Young, 1959) c. Daya pengaduk Jenis pengaduk : Flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe dkk, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/ ; Da = 1/ x,5 m = 0,751 m =,4645 ft E/Da = 1 ; E = 0,751 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,751 m = 0,1878 m W/Da = 1/5 ; W = 1 / 5 x 0,751 m = 0,150 J/Dt = 1/1 ; J = 1 / 1 x,5 m = 0,1878 m dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Na CO 0 =, lb m /ftdetik (Othmer, 1968) Bilangan Reynold, N Re ρ N Da (Geankoplis, 00) μ 8,841,4645 N Re 4, ,8789 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

111 5 K T.n.D a ρ P (McCabe,1999) g K T = 4, c 5 4,.(1put/det).(,4645 ft) (8,84 lbm/ft,174 lbm.ft/lbf.det P 1,801hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 1,801 =,876 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih,5 hp ) 1hp 550 ft.lbf/det (McCabe,1999) LD.8 Pompa Soda Abu (P-04) Fungsi : memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier Jenis : pompa injeksi Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: - Temperatur : 0C - Tekanan : 1 atm - Densitas soda abu () : 1.7 kg/m = 8,84 lb m /ft (Perry, 1997) - Viskositas alum () :, lb m /ftdetik = 0,55 cp (Othmer, 1968) - Laju massa (Na CO ) : 4,195 kg/jam =, lbm/s Laju alir volume, Q - F,54.10 lb ρ 8,84 lb m m /detik /ft, ft /s 8, m / s a. Desain pompa Diameter optimum, D e =,0 Q 0,6 ρ 0,18 (Walas, 1988) =,0 (, ft /s) 0,6 (0,55 cp) 0,18 = 0,068 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal = 1/8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa = 40

112 - Diameter dalam (ID) = 0,69 in = 0,04 ft - Diameter luar (OD) = 0,405 in = 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) = 0,0004 ft - Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold, Q A 5,06.10 ft /s 0,0765ft/s 0,0004 ft v t Aliran adalah laminar, maka ρ v D μ 8,84 0,07650,04 N Re 4, ,984 Friction factor, f = 16 = 0,0416 (Geankoplis, 00) N Re b. Friction loss A v 0, sharp edge exit : h c = 0,55 1 A = 0,5(1 0) 1 gc (1)(,174 ) = ft lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. g 1 check valve : h f = n Kf v g L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D g c c c = (0,75) = 1() = 4(0,0416) = 0,00 ft lbf/lbm 0,0765 (,174) = 1, ft lbf/lbm 0,0765 =1, ft lbf/lbm (,174) 0. 0,0765 0,04,174 1 sharp edge entrance : h ex = n 1 A 1 v = A g = 9, ft lbf/lbm Total friction loss : F = 0,007 ft lbf/lbm c 0,0765 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli :

113 1 g c g P P1 v v1 z z1 F Ws 0 (Geankoplis, 00) g c dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft,174 0 s, ,007 W 0 W s = -0,007 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, = 80 % Wp = Ws / = 5,059 ft lbf/lbm F Wp Daya pompa : P 600 0, Digunakan daya motor standar 0,05 hp 4,1955, , , hp LD.9 Clarifier (CL) Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Tipe : External Solid Recirculation Clarifier Bentuk : Circular desain Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 Grade C Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Tekanan : 1 atm - Laju massa air (F 1 ) : 15.1,5811 kg/jam - Laju massa Al (SO4) (F ) : 7,6657 kg/jam - Laju massa Na CO (F ) : 4,195 kg/jam - Laju massa total, m : 15.5,86 kg/jam - Densitas Al (SO 4 ) : 1.6 kg/m (Perry, 1999) - Densitas Na CO : 1.7 kg/m (Perry, 1999) - Densitas air : 995,68 kg/m (Geankoplis,00) Reaksi koagulasi : Al (SO 4 ) + Na CO + H O Al(OH) + Na SO 4 + CO

114 Perhitungan : Dari Metcalf dan Eddy (1991), diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial) : Kedalaman air = 5-10 m Settling time = 1- jam Dipilih : kedalaman air (H) = 7 m, waktu pengendapan = 1 jam a. Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan, 15.5, ,5811 7, , = 995,7001 kg/m 4, ,86 kg / jam 1 jam Volume cairan, V = 15,99 m 995,7001 Faktor kelonggaran = 0% Volume tangki, V t = (1 + 0,) x 15,99 m = 184,79 m Direncanakan perbandingan tinggi dengan diameter silinder tangki, H : D = : 1 V πd H ,79 m πd D 4 Maka, diameter clarifier = 5,9 m Tinggi clarifier = 1,5 D = 1,5 x 5,9 m = 8,09 m b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik : P = x g x l = 995,7001 kg/m x 9,8 m/det x 7 m = 68.05,087 Pa = 68,05 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P desain = (1,05) (P operasi ) = 1,05 ( 68, ,) = 178,1115 kpa

115 Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P (178,1115 kpa) ( 5,9 m) t (10 tahun)(0,015 in/tahun) (8718,71kPa)(0,8) 1,(178,1115 kpa) 0,0101 m 0, 965 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/ in (Brownell&Young,1959) c. Daya clarifier P = 0,006 D (kw) (Ullrich, 1984) P = 0,006 (5,9) = 0,1746 kw = 0,4 Hp Digunakan daya motor standar 0,5 hp LD.10 Bak Penampungan (BP) Fungsi : Tempat sementara untuk menampung air overflow dari clarifier Kondisi operasi : - Temperatur : 0 C - Tekanan : 1 atm - Densitas air () : 995,68 kg/m (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 15.1,5811 kg/jam - Laju volumetrik air : 15.1,5811/ 995,68 = 15,9788 m /jam - Waktu penampungan air : 5 jam - Volume air = 15,9788 x 5 : 769,898 m - Bak terisi 90 % maka volume bak : 769,898 / 0,9 = 855,44 m

116 Ukuran bak : Direncanakan ukuran bak sebagai berikut : - panjang bak (p) = x lebar bak (l) - tinggi bak (t) = 1,5 x lebar bak (l) Maka : Volume bak = p x l x t 855,44 m = l x l x 1,5l l = 6,58 m Jadi, panjang bak = x 6,58 m = 1,16 m lebar bak = 6,58 m tinggi bak = 1,5 x 6,58 m = 9,87 m luas bak = 1,16 m x 6,58 m = 86,64 m LD.11 Pompa Bak Penampung (P-05) Fungsi : memompa air dari Bak Penampung ke Sand Filter Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 15.1,5811 kg/jam = 9,889 lb m /detik F 9,889 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q = 1,5105 ft /s = 0,048 m /s ρ 6,15 lb /ft m a. Desain pompa Diameter optimum, D e =,9 Q 0,45 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1,5105 ft /s) 0,45 (6,15 lb m / ft ) 0,1 = 8,019 in Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal = 8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa = 40

117 - Diameter dalam (ID) = 7,981 in = 0,6651 ft - Diameter luar (OD) = 8,65 in = 0,7188 ft - Luas penampang dalam (A t ) = 0,474 ft - Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold : N Re ρ v D μ Q A 1,5105 ft /s 4,479 ft/s 0,474 ft v t 6,15 lb / ft 4,479 ft/s0,6651ft m 0,0005 lb m /ft.s 4.057,9449 Aliran adalah turbulen, maka dari gambar.10- Halaman 94, Geankoplis, 00 diperoleh ε (commercial steel) = 4, m = 1,5 x 10-4 ft 4 1,5.10 ft D 0, 06 ft 0,000 Friction factor, f = 0,005 (gambar.10-,geankoplis 00) b. Friction loss 1 sharp edge exit : h c A v 4,479 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 gc (1)(,174 ) = 0,1616 ft lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. g c = (0,75) 4,479 (,174) = 0,661 ft lbf/lbm 1 check valve : h f = n Kf v g L v Pipa lurus 50 ft : F f = 4f D g c c = 1() = 4(0,005) = 0,09 ft lbf/lbm 4,479 (,174) = 0,5876 lbf/lbm 50. 4,479 0,6651,174 1 sharp edge entrance : h ex = n 1 A 1 v = A g = 0,98 ft lbf/lbm Total friction loss : F =,01 ft lbf/lbm c 4,479 1,174

118 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : 1 g c g P P1 v v1 z z1 F Ws 0 (Geankoplis, 00) g c dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft,174 0 s, ,01 W 0 W s = -,01 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, = 80 % Wp = Ws / = 7,5165 ft lbf/lbm F Wp Daya pompa : P 600 0, Digunakan daya motor standar 5 hp 15.1,5811 7, , ,697 hp LD.1 Sand Filter (SF) Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 Grade C Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Tekanan : 1 atm - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,1585 lbm/ft (Geankoplis, 00) - Densitas pasir () :.4 kg/m (Geankoplis, 00) - Laju alir air (F) : 15.1,5811 kg/jam Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/ volume tangki

119 a. Ukuran Tangki 15.1,5811kg/jam 1/4 jam Volume air, Vl 995,68kg/m = 8,49 m Volume total = (1+(1/)) x 8,49 m = 51, m Volume tangki, V t = 1, 51, m = 61,59 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : 4 1 V πd H ,59 m πd D 4 Maka: D =,89 m H = (4/) x,89 m = 5,19 m Tinggi penyaring = ¼ x 5,19 = 1,965 m 8,49 m Tinggi air = 61,59 m 5,19 m =,41 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ x,89 = 0,974 m b. Tebal dinding tangki P hidrostatik P penyaring = x g x l = 995,68 kg/m x 9,8 m/det x,41 m = 1.67,788 Pa = 1,678 kpa = x g x l =.4 kg/m x 9,8 m/det x 1,965 m = 8.499,5657 Pa = 8,4996 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P desain = (1,05) (P operasi ) = 1,05 (1, , ,5) = 169,55 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C

120 - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P (169,55kPa) (,89 m) t (8718,71kPa)(0,8) 1,(169,55 kpa) 0,0079 m 0, 11 in Maka tebal shell standar yang digunakan = /8 in (10 tahun)(0, 015in/tahun (Brownell&Young,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup /8 in. LD.1 Pompa Filtrasi (P-06) Fungsi : memompa air dari tangki filtrasi ke tangki penampung (TPA-01) Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 15.1,5811 kg/jam = 9,889 lb m /detik F 9,889 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q = 1,5105 ft /s = 0,048 m /s ρ 6,15 lb /ft m a. Desain pompa Diameter optimum, D e =,9 Q 0,45 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1,5105 ft /s) 0,45 (6,15 lb m / ft ) 0,1 = 8,019 in

121 Digunakan pipa dengan spesifikasi : - Ukuran pipa nominal = 8 in (Geankoplis, 00) - Schedule pipa = 40 - Diameter dalam (ID) = 7,981 in = 0,6651 ft - Diameter luar (OD) = 8,65 in = 0,7188 ft - Luas penampang dalam (A t ) = 0,474 ft - Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linier, Bilangan Reynold : N Re ρ v D μ Q A 1,5105 ft /s 4,479 ft/s 0,474 ft v t 6,15 lb / ft 4,479 ft/s0,6651ft m 0,0005 lb m /ft.s 4.057,9449 Aliran adalah turbulen, maka dari gambar.10- Halaman 94, Geankoplis, 00 diperoleh ε (commercial steel) = 4, m = 1,5 x 10-4 ft 4 1,5.10 ft D 0, 06 ft 0,000 Friction factor, f = 0,005 (gambar.10-,geankoplis 00) b. Friction loss A v 4,479 1 sharp edge exit : h c = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 gc (1)(,174 ) = 0,1616 ft lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. 1 check valve : h f = n Kf g c v g L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D g c c = (0,75) = 1() = 4(0,005) = 0,1855 ft lbf/lbm 4,479 (,174) 4,479 (,174) = 0,661 ft lbf/lbm = 0,5876 lbf/lbm 0. 4,479 0,6651,174

122 1 sharp edge entrance : h ex = n 1 A 1 v = A g = 0,98 ft lbf/lbm Total friction loss : F = 1,8895 ft lbf/lbm c. Daya pompa c 4,479 1,174 Dari persamaan Bernoulli : 1 g c g P P1 v v1 z z1 F Ws 0 (Geankoplis, 00) g c dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft,174 0 s, ,8895 W 0 W s = -1,8895 ft lbf/lbm Efisiensi pompa, = 80 % Wp = Ws / = 9,8619 ft lbf/lbm F Wp Daya pompa : P 600 0, Digunakan daya motor standar 7 hp 15.1,5811 9, , ,8047 hp LD.14 Tangki Penampung Air (TPA-01) Fungsi : Menampung air dari sand filter Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0 o C - Laju massa air : 15.1,5811 kg/jam - Densitas air : 995,68 kg/m = 6,15 lbm/ft (Geankoplis, 00) - Kebutuhan perancangan : 4 jam

123 a. Ukuran tangki 15.1,5811kg/jam 4 jam Volume air, Vl 995,68kg/m =.695,4905 m Volume tangki, V t = 1,.695,4905 m = 4.44,59 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = : 1 V πd H ,59 m πd D 4 Maka: D = 15,56 m H = / x 15,56 m =,4 m.695,4905m Tinggi air dalam tangki = 4.44,59 m,4 m = 19,45 m b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = x g x l = 995,68 kg/m x 9,8 m/det x 19,45 m = 189,7667 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P desain = (1,05) (P operasi) = 1,05 (189, ,5) = 05,646 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki:

124 t PD SE 1,P n.c (05,646kPa) (15,56 m) t (8718,71kPa)(0,8) 1,(05,646 kpa) 0,07 m 1, 4701in Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in LD.15 Fungsi Jenis Bahan konstruksi Jumlah Pompa ke Cation Exchanger (P-07) Kondisi operasi : (10 tahun)(0, 015in/tahun) (Brownell,1959) : Memompa air dari Tangki Penampung (TPA-01) ke Cation Exchanger (CE) : Pompa sentrifugal : Commercial steel : 1 unit - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 114,001 kg/jam = 0,0698 lb m /detik F 0,0698 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft m = 1, ft /s =, m /s a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1, ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 = 0,14 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 4 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,64 in = 0,00 ft - Diameter Luar (OD) : 0,540 in = 0,0450 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0007 ft

125 - Q 1,14 10 ft Kecepatan linier: v = = A 0,0007 ft Bilangan Reynold: N Re = Maka aliran turbulen, = 1,560 ft/s v D Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 00: / s (6,15 lbm / ft )(1,560 ft / s)(0,00 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 5.467, Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 Untuk N Re = 5.467,6675 dan = 0,0049, diperoleh f = 0,01 D b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c A v 1,560 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,008 ft.lbf/lbm v 4 elbow 90 : h f = n.kf. = 4(0,75). v 1 check valve : h f = n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 4(0,01) = 0,9979 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A.. = 0,078 ft.lbf/lbm Total friction loss : = 11 0 F = 1,457 ft.lbf/lbm g c 1,560 = 0,115 ft.lbf/lbm (,174) 1,560 = 0,0757 ft.lbf/lbm (,174) 0. 1,560 0,00..,174 1,560 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli :

126 P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 (Geankoplis,00) tinggi pemompaan z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 0 1,457. / 0 0 ft ft lbf lbm W s Ws = -1,457 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 1,457 = 0,8 Wp Wp = 6,5571 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = m Wp 114,001 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 6,5571 ft. lbf / lbm / s = 0,004 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp LD.16 Pompa ke Refrigerator (P-08) Fungsi : Memompa air dari Tangki Penampung (TPA-01) ke Refrigerator Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi: Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : ,1616 kg/jam = 86,4579 lb m /detik F 86,4579 lb m/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft = 1,909 ft /s = 0,094 m /s m

127 a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1,909 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 = 7,794 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 8 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 7,981 in = 0,6651 ft - Diameter Luar (OD) : 8,65 in = 0,7188 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,474 ft Q 1,909 ft / s Kecepatan linier: v = = A 0,474 ft = 4,008 ft/s Bilangan Reynold: N Re = maka aliran turbulen. v D Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis 00 : (6,15 lbm / ft )(4,008 ft / s)(0,6651 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = ,0 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 Untuk N Re = ,0 dan = 0,000, diperoleh f = 0,005 D b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c A v 4,008 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,17 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. = (0,75). v 1 check valve : h f = n.kf.. g c g c = 1() 4,008 = 0,77 ft.lbf/lbm (,174) 4,008 = 0,498 ft.lbf/lbm (,174)

128 L v Pipa lurus 50 ft : F f = 4f D... g c = 4(0,005) = 0,6 ft.lbf/lbm 50. 4,008 0,6651..,174 A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A = g c = 0,491 ft.lbf/lbm Total friction loss: F = 1,50 ft.lbf/lbm 4,008 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft (Geankoplis,00),174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 ft 0 ft. lbf / lbm 1,50 ft. lbf / lbm W 0 0 Ws = -1,50 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 1,50 = 0,8 Wp Wp = 6,900 ft.lbf/lbm s Daya pompa: P = F Wp ,1616 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 6,900 ft. lbf / lbm / s = 4,86 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 4,5 hp. LD.17 Fungsi Pompa ke Tangki Penampung Air (TPA-0) (P-09) : Memompa air dari Tangki (TPA-01) ke (TPA-0)

129 Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F : 956,6917 kg/jam = 0,5859 lb m /detik F 0,5859 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q ρ 6,15lb /ft m = 0,0094 ft /s = 0,000 m /s a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (0,0094 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 = 0,8178 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 0,75 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,84 in = 0,0687 ft - Diameter Luar (OD) : 1,05 in = 0,0875 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,007 ft Q 0,0094 ft / s Kecepatan linier: v = = A 0,007 ft =,5406 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 00: (6,15 lbm / ft )(,5406 ft / s)(0,0687 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 0.15,967

130 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0, Untuk N Re = 0.15,967 dan = 0,00, diperoleh f = 0,007 D b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c A v,5406 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,055 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. = (0,75). v 1 check valve : h f = n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 1,7 ft.lbf/lbm = 4(0,007),5406 = 0,57 ft.lbf/lbm (,174),5406 = 0,006 ft.lbf/lbm (,174) 0.,5406 0,0687..,174 A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A = g c = 0,100 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 1,8088 ft.lbf/lbm,5406 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft (Geankoplis,00),174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 0 1,8088. / 0 0 Ws = -1,8088 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka : Ws = Wp 1,8088 = 0,8 Wp ft ft lbf lbm W s

131 Wp = 7,61 ft.lbf/lbm F Wp Daya pompa : P 600 0, ,69177, , ,09 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,05 hp. LD.18 Pompa Air Proses (P-10) Fungsi : memompa air dari Tangki (TPA-01) ke unit proses Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 11.06,6977 kg/jam = 6,7754 lb m /detik F 6,7754 lb m/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft = 0,109 ft /s = 0,001 m /s m a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (0,109 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 =,4607 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal :,5 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) :,469 in = 0,058 ft - Diameter Luar (OD) :,875 in = 0,96 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0 ft Q 0,109 ft / s Kecepatan linier: v = = A 0,0 ft =,81 ft/s

132 v D Bilangan Reynold : N Re = Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari (Geankoplis, 00): (6,15 lbm / ft )(,81 ft / s)(0,058 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = ,75 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0, Untuk N Re = ,75 dan = 0,0007, diperoleh f = 0,0055 D b. Friction loss A v,81 1 Sharp edge exit : h c = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,09 ft.lbf/lbm v 1 elbow 90 : h f = n.kf. = 1(0,75). v 1 check valve : h f = n.kf.. L v Pipa lurus 70 ft : F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 4(0,0055) = 1,5 ft.lbf/lbm,81 = 0,155 ft.lbf/lbm (,174),81 = 0,46 ft.lbf/lbm (,174) 70.,81 0,058..,174 A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A = g c = 0167 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 1,9718 ft.lbf/lbm,81 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 (Geankoplis,00)

133 tinggi pemompaan z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 1,9718. / 0 0 Ws = -1,9718 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka : Ws = Wp 1,9718 = 0,8 Wp Wp = 9,9647 ft.lbf/lbm ft ft lbf lbm W s Daya pompa : P = F Wp 11.06,6977 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 9,9647 ft. lbf / lbm / s = 0,49 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,5 hp. LD.19 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H SO 4 ) (TP-0) Fungsi : Membuat larutan asam sulfat Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0 C - Tekanan : 1 atm - H SO 4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 ( berat) - Laju massa H SO 4 : 0,0179 kg/hari - Densitas H SO 4 : 1061,7 kg/m = 66,801 lb m /ft (Perry, 1999) - Kebutuhan perancangan : 0 hari - Faktor keamanan : 0 Desain Tangki : a. Diameter tangki

134 0,0179 kg/hari 0 hari Volume larutan, Vl = 0,4 m 0,051061,7 kg/m Volume tangki, V t = 1, 0,4 m = 0,9 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1 : 1. 1 V πd H 4 1 0,9m πd D 4 1 0,9 m πd 4 Maka: D = 0,7 m H = 0,7 m b. Tebal Dinding Tangki 0,4m Tinggi larutan H SO 4 dalam tangki = 0,9 m Tekanan hidrostatik: P hid = g h 0,7 m = 0,6 m = 1061,7 kg/m 9,8 m/det 0,6 m = 6,64 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 6,64 kpa + 101,5 kpa = 107,5514 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05) (107,5514 kpa) = 11,99 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P

135 (11,99 kpa) (0,7 m) t (8718,714 kpa)(0,8) 1,(11,99 0,008 m 0,1479 in kpa) (10 tahun)(0,015 in/tahun) Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959) Jenis pengaduk Jumlah baffle c. Daya Pengaduk : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1 / E/Da = 1 L/Da = ¼ W/Da = 1 / 5 ; Da = 1 / 0,7 m = 0,94 m = 0,785 ft ; E = 0,94 m ; L = ¼ 0,94 m = 0,0598 m ; W = 1 / 5 0,94 m = 0,0479 m J/Dt = 1 / 1 ; J = 1 / 1 00,7 m = 0,0598 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H SO 4 5 = 0,01 lb m /ftdetik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold : N Re ρ N Da (Geankoplis, 00) μ 1 66,801 (0,785) N Re 0,01 =.406,418 Untuk N Re < 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.D a ρ P (McCabe,1999) K T = 4,1 g c 5 4,1.(1put/det).(0,785 ft) (66,801lbm/ft P,174 lbm.ft/lbf.det 4, hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 4,6 10 0,8 Maka daya motor yang dipilih 1 / 0 hp. - = 0,0057 hp ) 1hp 550 ft.lbf/det (McCabe,1999)

136 LD.0 Pompa H SO 4 (P-11) Fungsi : Memompa larutan asam sulfat dari Tangki Pelarutan Asam Sulfat (TP-0) ke Cation Exchanger (CE) Jenis : Pompa injeksi Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0 C - Densitas H SO 4 () : 1061,7 kg/m = 66,801 lb m /ft (Geankoplis, 1997) - Viskositas H SO 4 () : 0,01 lb m /ftdetik = 17,86 cp (Othmer, 1968) - Laju alir massa (F) : 0,0179 kg/jam = 1, lb m /detik 5 F 1, lb m/detik Debit air/laju alir volumetrik, Q ρ 66,801 lb m/ft = 1, ft /s = 4, m /s a. Desain pompa Di,opt =,0 (Q) 0,6 (μ) 0,18 (Walas, 1988) =,0 (1, ft /s) 0,6 (17,86 cp) 0,18 = 0,018 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 8 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,69 in = 0,04 ft - Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0004 ft -7 Q 1,6510 ft / s Kecepatan linier: v = = A 0,0004 ft = 4, ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D

137 Aliran adalah laminar, maka: f = 16/NRe = 16/0,0511 = 1,649 (66,801 lbm / ft )(4, ft / s)(0,04 ft) = 0,01 lbm/ft.s = 0,0511 b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c = 0, A = 4,1.10 A 1 v =, ft.lbf/lbm 0,55(1 0) elbow 90 : h f v = n.kf.. g c = 5, ft.lbf/lbm 1 check valve : h f v -4 4,1.10 = n.kf. = 1(). g c (,174 ) = 5, ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D... g c = 0,0044 ft.lbf/lbm -4 4,1.10 = (0,75) (,174 ) = 4 (1,649) (1)(,174) ,1.10 0,04..,174-4 A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A = 1 4, g c,174 Total friction loss : =, ft.lbf/lbm F = 0,0044 ft.lbf/lbm c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft (Geankoplis,00),174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 ft 0 0,0044 ft. lbf / lbm W 0 0 s

138 Ws = -0,0044 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 0,0044 = 0,8 Wp Wp = 5,0055 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = F Wp 0,0179 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 5,0055 ft. lbf / lbm / s = 4, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. LD.1 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0 o C - Tekanan : 1 atm - Laju massa air : 114,001 kg/jam - Densitas air : 995,68 kg/m (Geankoplis, 00) - Kebutuhan perancangan : 1 jam - Faktor keamanan : 0% a. Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 1.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation = ft = 0,6096 m - Luas penampang penukar kation =,14 ft Tinggi resin dalam cation exchanger =,5 ft = 0,76 m Tinggi silinder = (1 + 0,),5 ft = ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis = : 1

139 Tinggi tutup = 1 0,6096 0,154 m Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m + ( x 0,154) m = 1,19 m (Brownell,1959) b. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik: P hid = g h = 995,68 kg/m 9,8 m/det 0,760 m = 7,454 kpa P operasi Faktor kelonggaran = 5% P desain = 7,454 kpa + 101,5 kpa = 108,7604 kpa = (1,05) (108,7604 kpa) = 114,1985 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P (114,1985 kpa) (0,6096 m) t (10 tahun)(0,015 in/tahun) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(114,1985 kpa) 0,007 m 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell, 1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in. LD. Fungsi Jenis Pompa Cation Exchanger (P-1) : memompa air dari Cation Exchanger (CE) ke Anion Exchanger (AE) : Pompa sentrifugal

140 Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0 C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 114,001 kg/jam = 0,0698 lb m /detik F 0,0698 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft m = 1, ft /s =, m /s a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1, ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 = 0,14 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 4 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,64 in = 0,00 ft - Diameter Luar (OD) : 0,540 in = 0,0450 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0007 ft - Q 1,14 10 ft Kecepatan linier: v = = A 0,0007 ft Bilangan Reynold: N Re = Maka aliran turbulen, = 1,560 ft/s v D Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. / s (6,15 lbm / ft )(1,560 ft / s)(0,00 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 5.467,6675

141 Dari Geankoplis, 00: - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 Untuk N Re = 5.467,6675 dan = 0,0049, diperoleh f = 0,01 D b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c A v 1,560 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,008 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. = (0,75). v 1 check valve : h f = n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 4(0,01) = 0,9979 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A.. = 0,078 ft.lbf/lbm Total friction loss : = 11 0 F = 1,17 ft.lbf/lbm g c 1,560 = 0,0851 ft.lbf/lbm (,174) 1,560 = 0,0757 ft.lbf/lbm (,174) 0. 1,560 0,00..,174 1,560 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 (Geankoplis,00) tinggi pemompaan z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 0 1,17. / 0 0 Ws = -1,17 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 1,17 = 0,8 Wp ft ft lbf lbm W s

142 Wp = 6,516 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = m Wp 114,001 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 6,516 ft. lbf / lbm / s = 0,004 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp LD. Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi : Membuat larutan natrium hidroksida (NaOH) Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Tekanan : 1 atm - Laju alir massa NaOH : 0,0659 kg/jam - Waktu regenerasi : 4 jam - NaOH yang dipakai berupa larutan 4% (% berat) - Densitas larutan NaOH 4% : 1518 kg/m = 94,766 lbm/ft (Perry, 1999) - Kebutuhan perancangan : 0 hari - Faktor keamanan : 0% Desain Tangki : a. Diameter tangki (0,0659 kg / jam)(4 jam / hari)(0 hari) Volume larutan, V 1 = = 0,78 m (0,04)(1518 kg / m ) Volume tangki = 1, 0,78 m = 0,94 m Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 1 : 1 1 V πd H 4 1 0,94m πd 4 D

143 Maka: D = 1,06 m H = 1,06 m b. Tebal dinding tangki Tinggi larutan NaOH dalam tangki = 0,78 m 0,94 m 1,06 m = 0,88 m Tekanan hidrostatik: P hid = g h = 1518 kg/m 9,8 m/det 0,88 m = 1,1559 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 1,1559 kpa + 101,5 kpa = 114,4809 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05) (114,4809) = 10,049 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : t PD SE 1,P n.c (10,049kPa)(1,06 m) t (8718,714 kpa)(0,8) 1,(10,049 kpa) 0,0041m 0,161in (10 tahun)(0, 015in/tahun) Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959) c. Daya pengaduk Jenis pengaduk Jumlah baffle : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:

144 Da/Dt = 1 / E/Da = 1 L/Da = ¼ W/Da = 1 / 5 ; Da = 1 / 1,06 m = 0,57 m = 1,1605 ft ; E = 0,57 m ; L = ¼ 0,57 m = 0,0884 m ; W = 1 / 5 0,57 m = 0,0707 m J/Dt = 1 / 1 ; J = 1 / 1 1,06 m = 0,0884 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas NaOH 4% = 4, lbm/ft.det (Othmer, 1967) Bilangan Reynold: N Re ρ N Da (Geankoplis, 00) μ 1 94,766 (1,1605) N Re 0,0004 = 96.69,588 Untuk N Re > 10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 5 K T.n.D a ρ P (McCabe,1999) K T = 4, g c 5 4,.(1put/det).(1,1605 ft) (94,766 lbm/ft,174 lbm.ft/lbf.det P 0,0485 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = 0,0485 = 0,0606 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih 1 / 10 hp. ) 1hp 550 ft.lbf/det (McCabe,1999) LD.4 Pompa NaOH (P-1) Fungsi : Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan NaOH (TP-04) ke Anion Exchanger (AE) Jenis : Pompa injeksi Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur : 0 C - Densitas NaOH () : 1518 kg/m = 94,766 lb m /ft (Perry, 1999)

145 - Viskositas NaOH() : 4, lb m /ftdetik = 0,64 cp (Othmer, 1967) - Laju alir massa (F) : 0,0659 kg/jam = 4, lb m /detik 5 F 4, lb m/detik 7 Laju alir volume, Q 4,6.10 ft /s ρ 94,766 lb /ft m = 1, m /s a. Desain pompa Di,opt =,0 (Q) 0,6 (μ) 0,18 (Walas, 1988) =,0 (4, ft /s) 0,4 (0,64 cp) 0,18 = 0,0141 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 8 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,69 in = 0,04 ft - Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,08 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0004 ft 7 Q 4,6.10 ft / s Kecepatan linier : v = = A 0,0004 ft = 1, ft/s Bilangan Reynold : N Re = Aliran adalah laminar, maka : f = 16/NRe = 16/5,596=,041 v D (94,76 lbm / ft )(1,07.10 ft / s)(0,04 ft) = 0,0004 lbm/ft.s = 5,596 b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c = 0,55 1 = 1,07.10 A v A 1 = 9, ft.lbf/lbm elbow 90 : h f v = n.kf.. g c =, ft.lbf/lbm 0,55(1 0) ()(,174) 1,07.10 = (0,75) (,174)

146 v 1, check valve : h f = n.kf.. g c =, ft.lbf/lbm L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D... g c = 1() (,174) = 4(,041) =, ft.lbf/lbm 0.1, ,04..,174 A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A = 1 1, g c 1,174 Total friction loss : = 1, ft.lbf/lbm F = 0,000 ft.lbf/lbm c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft (Geankoplis,00),174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 ft 0 0,000 ft. lbf / lbm W 0 0 Ws = -0,000 ft.lbf/lbm s Untuk efisiensi pompa 80, maka : Ws = Wp 0,000 = 0,8 Wp Wp = 5,0004 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = F Wp 0,0659 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 5,0004 ft. lbf / lbm / s = 1, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp.

147 LD.5 Penukar Anion/Anion Exchanger (AE) Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur : 0 o C - Tekanan : 1 atm - Laju massa air : 114,001 kg/jam - Densitas air : 995,68 kg/m (Geankoplis, 00) - Kebutuhan perancangan : 1 jam - Faktor keamanan : 0% a. Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 1.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh : - Diameter penukar kation = ft = 0,6096 m - Luas penampang penukar kation =,14 ft Tinggi resin dalam cation exchanger =,5 ft = 0,76 m Tinggi silinder = (1 + 0,),5 ft = ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,6096 m Rasio axis = : 1 Tinggi tutup = 1 0,6096 0,154 m Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,9144 m +( x 0,154) m = 1,19 m (Brownell,1959) b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik: P hid = g h = 995,68 kg/m 9,8 m/det 0,76 m = 7,454 kpa P operasi = 7,454 kpa + 101,5 kpa = 108,7604 kpa Faktor kelonggaran = 5% Maka, P desain = (1,05) (108,7604 kpa) = 114,1985 kpa

148 Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P (114,1985 kpa) (0,6096 m) t (10 tahun)(0,015 in/tahun) (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(114,1985 kpa) 0,007 m 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell, 1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup ¼ in. LD.6 Pompa Anion Exchanger (P-14) Fungsi : Memompa air dari Anion Exchanger (AE) ke Deaerator (DE) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0 C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 114,001 kg/jam = 0,0698 lb m /detik F 0,0698 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft = 1, ft /s =, m /s a. Desain pompa m

149 Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (1, ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 = 0,14 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 4 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,64 in = 0,00 ft - Diameter Luar (OD) : 0,540 in = 0,0450 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0007 ft - Q 1,14 10 ft Kecepatan linier: v = = A 0,0007 ft Bilangan Reynold: N Re = Maka aliran turbulen, = 1,560 ft/s v D Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis, 00: / s (6,15 lbm / ft )(1,560 ft / s)(0,00 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 5.467, Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 Untuk N Re = 5.467,6675 dan = 0,0049, diperoleh f = 0,01 D b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c A v 1,560 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,008 ft.lbf/lbm v 4 elbow 90 : h f = n.kf. = 4(0,75). v 1 check valve : h f = n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft : F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 4(0,01) 1,560 = 0,115 ft.lbf/lbm (,174) 1,560 = 0,0757 ft.lbf/lbm (,174) 0. 1,560 0,00..,174

150 = 0,9979 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A.. = 0,078 ft.lbf/lbm = 11 0 Total friction loss : F = 1,457 ft.lbf/lbm g c 1,560 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 (Geankoplis,00) tinggi pemompaan z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 ft 0 1,457 ft. lbf / lbm W 0 0 s Ws = -1,457 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 1,457 = 0,8 Wp Wp = 6,5571 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = m Wp 114,001 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 6,5571 ft. lbf / lbm / s = 0,004 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp LD.7 Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO) ] (TP-05) Fungsi : Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

151 - Kaporit yang digunakan : ppm - Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) - Laju massa kaporit : 0,007 kg/jam - Densitas larutan kaporit 70% : 1.7 kg/m = 79,4088 lbm/ft (Perry, 1997) - Kebutuhan perancangan : 90 hari - Faktor keamanan : 0% Perhitungan : a. Diameter dan tinggi tangki (0,007kg / jam)(4 jam / hari)(90 hari) Volume larutan, V 1 = = 0,0066 m (0,7)(17 kg / m ) Volume tangki = 1, 0,0066 m = 0,008 m Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki D : H = 1 : 1 1 V πd H 4 1 0,008 m πd D 4 Maka: D = 0,164 m H = 0,164 m b. Tebal dinding tangki Tinggi larutan Ca(ClO) dalam tangki = Tekanan hidrostatik: P hid = g h 0,0066 m 0,008 m 0,164 m = 0,180 m = 1.7 kg/m 9,8 m/det 0,180 m =,48 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi =,48 kpa + 101,5 kpa = 10,57 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05) (10,57) = 108,7518 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959)

152 - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P (108,7518 kpa) (0,164 m) t (10 tahun)(0,015 in/tahun) (8718,714 kpa)(0,8) 1,(108,7518 kpa) 0,00 m 0,116 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell, 1959) c. Daya pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1 / ; Da = 1 / 0,164 m = 0,071 m = 0,67 ft E/Da = 1 ; E = 0,071 m = 0,67 ft L/Da = ¼ ; L = ¼ 0,071 m = 0,018 m = 0,059 ft W/Da = 1 / 5 ; W = 1 / 5 0,071 m = 0,0144 m = 0,047 ft J/Dt = 1 / 1 ; J = 1 / 1 0,164 m = 0,018 m = 0,059 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas kaporit = 0,0007 lbm/ft.det (Othmer, 1967) Bilangan Reynold: N Re ρ N Da (Geankoplis, 1997) μ 1 79,4088 (0,67) N Re 0,0007 = 6.619,499 Dari grafik.4-4, Geankoplis,00 diperoleh Np = 5, sehingga: P = N p N g c Da 5 ρ = = 1, Hp Efisiensi motor penggerak = 80% 5 (5)(1) (0,67) (79,4088),174(550)

153 Daya motor penggerak = Digunakan daya motor standar 0,05 hp. 5 1,67.10 =, Hp 0,8 LD.8 Pompa Kaporit (P-15) Fungsi : Memompa larutan kaporit dari Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) ke Tangki Penampung (TPA-0) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Densitas kaporit () : 17 kg/m = 79,4088 lb m /ft (Perry, 1997) - Viskositas kaporit () : 4, lb m /ftdetik = 6, cp (Perry, 1997) - Laju alir massa (F) : 0,007 kg/jam = 1, lb m /detik -6 F 1,67.10 lb m/detik 8 Laju alir volume, Q, ft /s ρ 79,4088 lb m/ft = 5, m /s a. Desain pompa Di,opt = Q 0,6 μ 0,18 (Walas, 1988) = (, ft /s) 0,6 (6, cp) 0,18 = 0,0018 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 1 / 8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,69 in = 0,04 ft Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,07 ft Inside sectional area : 0,0004 ft -8, ft / s Kecepatan linier, v = Q/A = 0,0004 ft = 5, ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D

154 -5 (79,4088 lbm / ft ) (5,7.10 ft / s) (0,04 ft) = -7 4, lbm/ft.s = 07,7447 Aliran adalah laminar, maka f = 16/N Re = 16/07,7447= 0,077 b. Friction loss 1 Sharp edge exit: h c -5 A v (5,7.10 ) = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) =, ft.lbf/lbm 1 elbow 90 : h f -5 v (5,7.10 ) = n.kf. = 1(0,75). g c (,174) =, ft.lbf/lbm 1 check valve: h f -5 v (5,7.10 ) = n.kf. = 1(). g c (,174) = 8, ft.lbf/lbm Pipa lurus 0 ft: F f L. v = 4f = 4(0,077) -5 0.(5,7.10 ) D.. 0,04..,174 g c = 1, ft.lbf/lbm -5 A1 v 1 Sharp edge entrance: h ex = n 1 A = 1 (5,7.10 ) g c 0,5,174 = 8, ft.lbf/lbm Total friction loss: F = 1, ft.lbf/lbm c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 (Geankoplis,00) tinggi pemompaan z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s -8 maka: 0 0 ft 0 1,8.10 ft. lbf / lbm W 0 s

155 Ws = -0 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 0 = 0,8 Wp Wp = 5 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = F Wp 0,007 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 5 ft. lbf / lbm / s = 7, hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. LD.9 Tangki Penampung Air (TPA-0) Fungsi : Menampung air untuk didistribusikan Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-8 Grade C Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0 o C - Laju massa air : 956,6917 kg/jam - Densitas air : 995,68 kg/m = 6,15 lbm/ft (Geankoplis, 00) - Kebutuhan perancangan : 4 jam Perhitungan : a. Ukuran tangki 956,6917kg/jam 4 jam Volume air, Vl 995,68kg/m =,060 m Volume tangki, V t = 1,,060 m = 7,67 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = :

156 1 V πd H 4 1 7,67 m πd D 4 Maka: D =,8644 m H = 4,965 m,060m Tinggi air dalam tangki = 7,67 m 4,965 m =,5808 m b. Tebal dinding tangki Tekanan hidrostatik : P = x g x l = 995,68 kg/m x 9,8 m/det x,5808 m = 4,969 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P desain = (1,05) (P operasi ) = 1,05 ( 101,5 + 4,969) = 14,0749 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959)) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki : PD t n.c SE 1,P (14,0749 kpa) (,8644m) t (8718,71kPa)(0,8) 1,(14,0749 kpa) 0,0061 m 0, 408 in (10 tahun)(0, 015in/tahun) Tebal shell standar yang digunakan = 1 / 4 in (Brownell,1959)

157 LD.0 Pompa Domestik (P-16) Fungsi : memompa air dari Tangki (TPA-0) ke kebutuhan domestik Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 0C - Densitas air () : 995,68 kg/m = 6,15 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,8007 cp = 0,0005 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 956,6917 kg/jam = 0,5859 lb m /detik F 0,5859 lb m/detik Laju alir volumetrik, Q ρ 6,15 lb /ft m = 0,0094 ft /s = 0,000 m /s a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (0,0094 ft /s) 0,45 (6,15 lbm/ft ) 0,1 = 0,8178 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 0,75 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,84 in = 0,0687 ft - Diameter Luar (OD) : 1,05 in = 0,0875 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,007 ft Q 0,0094 ft / s Kecepatan linier: v = = A 0,007 ft =,5406 ft/s Bilangan Reynold : N Re = v D

158 Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari (Geankoplis, 00): (6,15 lbm / ft )(,5406 ft / s)(0,0687 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 0.15,967 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0, Untuk N Re = 0.15,967 dan = 0,00, diperoleh f = 0,007 D b. Friction loss 1 Sharp edge exit : h c A v,5406 = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,055 ft.lbf/lbm v 1 elbow 90 : h f = n.kf. = 1(0,75). v 1 check valve : h f = n.kf.. L v Pipa lurus 40 ft : F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 4(0,007) = 1,661 ft.lbf/lbm,5406 = 0,075 ft.lbf/lbm (,174),5406 = 0,006 ft.lbf/lbm (,174) 40.,5406 0,0687..,174 A1 v 1 Sharp edge entrance : h ex = n 1 A = g c = 0,100 ft.lbf/lbm Total friction loss : F =,0674 ft.lbf/lbm c. Daya pompa,5406 1,174 Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 (Geankoplis,00) tinggi pemompaan z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0,0674. / 0 0 Ws = -,0674 ft.lbf/lbm ft ft lbf lbm W s

159 Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp,0674 = 0,8 Wp Wp = 40,084 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = F Wp 956,6917 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 40,084 ft. lbf / lbm / s = 0,047 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 / 0 hp. LD.1 Refrigerator (RG) Fungsi : menurunkan temperatur air 0 0 C hingga 10 0 C Jenis : chiller dengan siklus refrigerasi kompresi uap (vapor compression refrigeration cycle) Refrigerant : tetrafloroetana (C H F 4 ) (HFC-14a) Suhu air keluar unit pendingin = 10 C = 50 F Laju air yang akan didinginkan = ,16 kg/jam = 86,4579 lb m /detik Entalpi air (P = 1 atm) H (10 o C) = 41,99 kj.kg -1 (Smith, 005) H (0 o C) = 15,7 kj.kg -1 (Smith, 005) Q c = m. ΔH = ,16 kg/jam x (15,7 kj.kg -1-41,99 kj.kg -1 ) = ,616 kj/jam = ,798 Btu/jam

160 Gambar LD. Siklus unit pendinginan Asumsi : Kondensor dan evaporator (chiller) memungkinkan Δt minimum = 10 F untuk perpindahan panas. Air pendingin pada kondensor tersedia pada 0 C = 86 F Suhu keluar chiller, T = = 60 F Tekanan keluar chiller, T = 7,087 lb/in (Tabel 9.1, Smith, 005) Entalpi uap, H = 111,76 Btu/lbm (Tabel 9.1, Smith, 005) Entropi uap, S = 0,05 Btu/lbm.R (Tabel 9.1, Smith, 005) Suhu keluar kondensor, T 4 = = 96 F (Tabel 9.1, Smith, 005) Tekanan keluar kondensor, T 4 = 10,67 lb/in (Tabel 9.1, Smith, 005) Entalpi cair, H 4 = 4,518 Btu/lbm (Tabel 9.1, Smith, 005) Net refrigerating effect: RE = H - H 4 = 111,76 4,518 = 67,844 Btu/lbm Apabila tahap kompresi bersifat isentropis, S = S = 0,05 Btu/lbm.R Dari Fig. G. (Smith, 005), pada entropi ini dan P = 10,67 lb/in, H = 118 Btu/lbm sehingga: (ΔH) S = H - H = ,76 = 6,64 Btu/lbm Untuk efisiensi kompresor 80%, maka: Karena proses ekspansi bersifat isentalpi, H 1 = H 4, cycle coefficient of performance (COP) dapat dihitung sebagai berikut: Laju sirkulasi refrigerant: = ,897 kg/jam

161 LD. Pompa Refrigerator (P-17) Fungsi : memompa air pendingin dari Refrigerator ke unit proses Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : - Temperatur : 10C - Densitas air () : 999,7 kg/m = 6,4114 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,0009 lb m /ftdetik (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : ,1616 kg/jam = 86,4579 lb m /detik F 86,4579 lb m /detik Laju alir volume, Q 1,85 ft /s = 0,04 m /s ρ 6,4114 lb /ft m a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 ( 1, 85 ft /s) 0,45 (6,4114 lbm/ft ) 0,1 = 7,79 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,00, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal : 8 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) Diameter Luar (OD) : 7,981 in = 0,6651 ft : 8,65 in = 0,7188 ft Inside sectional area : 0,474 ft 1,85 ft / s Kecepatan linier, v = Q/A = 0,474 ft =,9876 ft/s Bilangan Reynold: N Re = = v D (6,4114 lbm / = 188.5,407 ft ) (,9876 ft / s) (0,6651 ft) 0,0009 lbm/ft.s

162 Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis (00): - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0, Untuk N Re = 188.5,407 dan = 0,000, diperoleh f = 0,004 D b. Friction loss A v, Sharp edge exit: h c = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,16 ft.lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. = (0,75). v 1 check valve: h f = n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft: F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 4(0,004) = 0,178 ft.lbf/lbm,9876 = 0,556 ft.lbf/lbm (,174),9876 = 0,494 ft.lbf/lbm (,174) 0.,9876 0,6651..,174 A1 v 1 Sharp edge entrance: h ex = n 1 A = g c = 0,471 ft.lbf/lbm Total friction loss : F = 1,599 ft.lbf/lbm,9876 1,174 c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws (Geankoplis,00) dimana : v 1 = v maka: P 1 = P Z = 0 ft,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 0 ft 0 1,599 ft. lbf / lbm W 0 s

163 Ws = -1,599 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 1,599 = 0,8 Wp Wp = 6,999 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = F Wp ,1616 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 6,999 ft. lbf / lbm / s = 4,441 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 4,5 hp. LD. Deaerator (DE) Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 8 Grade C Kondisi operasi: - Temperatur : 90 0 C - Tekanan : 1 atm - Laju massa air : 114,001 kg/jam - Densitas air : 965,4 kg/m (Geankoplis, 00) - Kebutuhan perancangan : 1 hari - Faktor keamanan : 0 Perhitungan : a. Ukuran tangki 114,001 kg/jam 4 jam Volume air, Va =,8 m 965,4 kg/m Volume tangki, V t = 1,,8 m =,4 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = :

164 1 V πd H 4 1,4 m πd D 4,4 m πd 8 Maka: D = 1,4 m H =,14 m Tinggi cairan dalam tangki =,8, 14 = 1,78 m,4 b. Diameter dan tinggi tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 1,4 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup = 1 1,4 m 0,6 m (Brownell,1959) 4 Tinggi tangki total =,14+ (0,6) =,85 m c. Tebal dinding tangki P hidrostatik = g h = 965,4 kg/m 9,8 m/det 1,78 m = 16,845 kpa P operasi = 16,845 kpa + 101,5 kpa = 118,1675 kpa Faktor kelonggaran = 5% Maka, P design = (1,05) (118,1675 kpa) = 14,0759 kpa Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-8 Grade C - Allowable working stress (S) : 87.18,71 kpa (Brownell & Young, 1959) - Joint efficiency (E) : 0,8 (Peters et.al., 004) - Corossion allowance (C) : 0,015 in/tahun (Perry & Green,1999) - Umur alat (n) : 10 tahun Tebal shell tangki :

165 t PD SE 1,P n.c (14,0759 kpa) (1,4 m) t (10 tahun)(0,015 in/tahun) (8718,714 kpa)(0,8) 1,(14,0759 kpa) 0,0044 m 0,1749 in Tebal shell standar yang digunakan = 1 / 4 in (Brownell,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1 / 4 in. LD.4 Pompa Deaerator (P-18) Fungsi : Memompa air dari Tangki Deaerator (DE) ke Ketel Uap (KU) Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Temperatur : 90 C - Densitas air () : 965,4 kg/m = 60,645 lb m /ft (Geankoplis, 00) - Viskositas air () : 0,165 cp = 0,000 lb m /fts (Geankoplis, 00) - Laju alir massa (F) : 114,001 kg/jam = 0,0698 lb m /detik F 0,0698 lb m/detik Laju alir volume, Q 0,001 ft /s =, m /s ρ 60,645 lb /ft m a. Desain pompa Di,opt =,9 (Q) 0,45 () 0,1 (Walas, 1988) =,9 (0,001 ft /s) 0,45 (60,645 lbm/ft ) 0,1 = 0,17 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (00), dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 / 4 in - Schedule number : 40 - Diameter Dalam (ID) : 0,6 in = 0,0 ft - Diameter Luar (OD) : 0,54 in = 0,04 ft - Luas penampang dalam (A t ) : 0,0007 ft

166 Q 0,001 ft / s Kecepatan linier: v = = A 0,0007 ft Bilangan Reynold: N Re = maka aliran turbulen. = 1,6094 ft/s v D Karena N Re > 100, maka aliran turbulen. Dari Geankoplis (00): (66,15 lbm / ft )(1,6094 ft / s)(0,0 ft) = 0,000 lbm/ft.s = 1.8,41 - Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 Untuk N Re = 1.8,41 dan = 0,0049, diperoleh f = 0,0085 D b. Friction loss A v 1, Sharp edge exit: h c = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 (1)(,174 ) = 0,01 ft.lbf/lbm v 1 elbow 90 : h f = n.kf. = 1(0,75). v 1 check valve: h f = n.kf.. L v Pipa lurus 0 ft: F f = 4f D.. g c. g c g c = 1() = 4(0,0085) = 1,55 ft.lbf/lbm A1 v 1 Sharp edge entrance: h ex = n 1 A.. = 0,040 ft.lbf/lbm Total friction loss : = 11 0 F = 1,566 ft.lbf/lbm g c 1,6094 = 0,00 ft.lbf/lbm (,174) 1,6094 = 0,0805 ft.lbf/lbm (,174) 0. 1,6094 0,0..,174 1,6094 1,174 c. Daya pompa

167 Dari persamaan Bernoulli : P P v v1 gz z1 F Ws dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 0 ft (Geankoplis,00),174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s maka: 0 0 1,566. / 0 0 ft ft lbf lbm W s Ws = -1,566 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 1,566 = 0,8 Wp Wp = 9,408 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = F Wp 114,001 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 9,408 ft. lbf / lbm / s = 0,005 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp LD.5 Ketel Uap (KU) Fungsi : Menyediakan uap untuk keperluan proses Jenis : Water tube boiler Bahan konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : - Uap jenuh yang digunakan bersuhu C pada tekanan 1 atm. - Dari steam table, Reklaitis (198) diperoleh panas laten steam =.01,1 kj/kg = 4.06,507 Btu/lb m - Kebutuhan uap = 570,15 kg/jam = 1.56,97 lb m /jam a. Menghitung Daya Ketel Uap 4, 5 P 970, W H

168 dimana: P = Daya boiler, hp W = Kebutuhan uap, lb m /jam H = Panas laten steam, Btu/lb m 1.56, ,507 Maka, P = 157,95 hp 4,5 970, b. Menghitung Jumlah Tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft /hp Luas permukaan perpindahan panas, A = P 10 ft /hp = 157,95 hp 10 ft /hp = 1.579,5 ft Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube = 0 ft = 9,14 m - Diameter tube = 6 in - Luas permukaan pipa, a = 1,7 ft / ft (Kern, 1965) Sehingga jumlah tube : A N t = ' L a = (1.579,5 ft ) 0 ft1,7 ft / ft N t = 0,49 N t = 1 buah LD. 6 Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi : Menyimpan bahan bakar Solar Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, grade B Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 8 C Tekanan : 1 atm Laju volume solar : 1,8661 L/jam (Bab VII) Densitas solar : 0, kg/l = 55,57 lbm/ft (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan : 7 hari

169 a. Ukuran tangki Volume solar (Va) = 1,8661 L/jam x 7 hari x 4 jam/hari =.1,4974 L =,15 m Volume tangki, V t = 1,,15 m = 6,7858 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 1 V πd H 4 1 6,7858 m πd D 4 6,7858 m 1,5708 D Maka : D =,5744 m H = 5,1487 m Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tinggi silinder volume silinder = (,15)(5,1487) = 4,906 m (6,7858) b. Diameter dan tinggi tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki =,5744 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup = 1,5744 m 0,646 m (Brownell,1959) 4 Tinggi tangki total = 5,1487+ (0,646) = 6,459 m c. Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 890,071 kg/m x 9,8 m/det x 4,906 m = 7,455 kpa Tekanan operasi, P o = 1 atm = 101,5 kpa P operasi = 7, ,5 kpa = 18,7505 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05).(18,7505 kpa) = 145,688 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959)

170 Allowable stress = 1650 psia = 87.18,714 kpa Tebal shell tangki: PD t SE 1,P (Brownell,1959) (145,688 kpa) (,5744 m) t (87.18,714 kpa)(0,8) 1,(145,688 0,007 m 0,1059 in kpa) Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0, /8 in = 0,09 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 0,5 in LD.7 Pompa Tangki Bahan Bakar (PU-18) Fungsi : Memompa bahan bakar solar dari TB ke Generator Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 8 o C Densitas Bahan bakar () : 890,071 kg/m = 55,57 lb m /ft Viskositas (μ) : 0,00079 lb m /ft s = 1,1 cp (Othmer, 1968) Laju alir massa (F) : 1,8661 L/jam = 118,6 kg/jam = 0,074 lb m /s F 0,074 lb m/detik Laju alir volume, Q 0,001 ft /s = 4, m /s ρ 55,57 lb /ft m a. Desain pompa Di,opt =,9 Q 0,45 0,1 (Walas, 1988) =,9 (0,001 ft /s) 0,45 (55,57 lb m /ft ) 0,1 = 0,09 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis,00, dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal : 1/4 in

171 Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 0,64 in = 0,00 ft = 0,009 m Diameter Luar (OD) : 0,54 in = 0,045 ft Inside sectional area (A t ) : 0,0007 ft Q 0,001 ft / s Kecepatan linier, v = = A 0,0007 ft = 1,810 ft/s Bilangan Reynold : N Re = ρ v D (55,57 lbm/ft )(1,810 ft/ s)(0,00 ft) = 0,00079 lbm/ft s = 4.17,6085 Untuk aliran turbulen pada N Re = 4.17,6085,E/D = 0,0049 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,011 (fig.10- geankoplis, 00) b. Friction loss A v 1,810 1 sharp edge exit : h c = 0,55 1 A = 0,55(1 0) 1 gc (1)(,174 ) = 0,08 ft lbf/lbm v elbow 90 : h f = n.kf. g c = (0,75) 1,810 = 0,1146 ft lbf/lbm (,174) 1 check valve : h f = n Kf Pipa lurus 0 ft v g L v : F f = 4f D g c c = 1() = 4(0,011) = 1,4774 ft lbf/lbm 1,810 = 0,1019 ft lbf/lbm (,174) 0.1,810 0,00,174 A 1 v 1,810 1 sharp edge entrance : h ex = n 1 A = 1 (1 0) gc (1)(,174 ) Total friction loss c. Daya pompa Dari persamaan Bernoulli : = 0,0509 ft lbf/lbm : F = 1,778 ft lbf/lbm

172 1 g c g P P1 v v1 z z1 F Ws 0 (Geankoplis, 00) g c dimana : v 1 = v ; v = 0 ; P 1 = P ; P = 0 tinggi pemompaan z = 15 ft maka:,174 ft / s,174 ft. lbm / lbf. s 0 15 ft 0 1,778 ft. lbf / lbm W 0 s Ws = -16,778 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80, maka: Ws = Wp 16,778 = 0,8 Wp Wp = 0,9659 ft.lbf/lbm Daya pompa : P = F Wp 118,6 0, hp 550 ft. lbf = lbm / s 0,9659 ft. lbf / lbm / s = 0,001 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/0 hp. LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Magnesium karbonat digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 0 hari dalam setahun.

173 Kapasitas maksimum adalah ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased equipment delivered (Peters et.al., 004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 9,97.00,- (Tribun Medan, 9 Mei 01). 1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Biaya Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 1.60 m biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp /m (pemkabdairi.go.id, 011) Harga tanah seluruhnya = 1.60 m Rp /m = Rp ,- Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- Biaya administrasi jual beli tanah diperkirakan 5% Biaya administrasi = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- Maka total biaya tanah (A) adalah Rp ,- Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No Nama Bangunan Luas (m ) Harga (Rp/m ) Jumlah (Rp) 1 Pos jaga Parkir Taman Ruang kontrol Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya... (lanjutan) No Nama Bangunan Luas (m ) Harga (Rp/m ) Jumlah (Rp) 5 Area proses Area produk Perkantoran Laboratorium Poliklinik

174 10 Kantin Ruang Ibadah Gudang peralatan Bengkel Unit pemadam kebakaran Gudang bahan Unit pengolahan air Perpustakaan Pembangkit listrik Unit pengolahan limbah Area Perluasan Jalan TOTAL Harga bangunan saja = Rp ,- Harga sarana = Rp ,- Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp ,- Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang diimpor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Peters et.al., 004) : di mana: C x = harga alat pada tahun 01 C y = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X 1 = kapasitas alat yang tersedia X = kapasitas alat yang diinginkan I x = indeks harga pada tahun 01 I y m = indeks harga pada tahun yang tersedia = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 01 digunakan metode regresi koefisien korelasi (Montgomery, 199)

175 Tabel LE. Harga Indeks Marshall dan Swift No. Tahun (Xi) Indeks (Yi) Xi.Yi Xi² Yi² Total Sumber: Tabel 6-, Peters et.al., 004 Data : n = 14 Xi = 797 Yi = XiYi = Xi² = Yi² = Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r = (14). (807996) (797)(14184) [(14). ( ) (797)²] x [(14)( ) (14184)² ] ½ 0,98 = 1

176 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b X dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari (01) X = variabel tahun ke n a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : (Montgomery, 199) b n ΣX Y ΣX ΣY i i i n ΣX ΣX Yi. Xi n. Xi a i Xi. Xi.Yi ( Xi) Maka : b = 14.( ) (797)(14184) = ( ) (797)² 185 = 16,8088 i i a = (14184)( ) (797)(807996) = ( ) (797)² 185 = -58,8 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b X Y = 16,809X 58,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 01 adalah: Y = 16,809 (01) 58,8 Y = 1.90,4879 Perhitungan harga peralatan menggunakan harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 004).

177 Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Pencampur (M-10) Kapasitas tangki, X = 14,8080 m. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X 1 ) 1 m³ adalah (C y ) Rp Dari tabel 6-4, Peters et.al., 004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,57. Indeks harga pada tahun 00 (I y ) 110. Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan (Peters et.al., 004) Indeks harga tahun 014 (I x ) adalah 1.4,1055. Maka estimasi harga tangki untuk (X ) 18,560 m adalah : C x = Rp /unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE 4 untuk perkiraan peralatan utilitas. Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - Biaya transportasi = 5

178 - Biaya asuransi = 1 - Bea masuk = 15 (Rusjdi, 004) - PPn = 10 (Rusjdi, 004) - PPh = 10 (Rusjdi, 004) - Biaya gudang di pelabuhan = 0,5 - Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 - Transportasi lokal = 0,5 - Biaya tak terduga = 0,5 Total = 4 Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - PPn = 10 (Rusjdi, 004) - PPh = 10 (Rusjdi, 004) - Transportasi lokal = 0,5 - Biaya tak terduga = 0,5 Total = 1 Tabel LE. Estimasi Harga Peralatan Proses Kode Unit Ket*) Harga/Unit (Rp) Harga Total (Rp) C-10 1 I J-11 1 I J-14 1 I J-14 1 I J-11 1 I J-1 1 I J-14 1 I C I Tabel LE. (lanjutan)... M-10 1 I R-0 1 I R-0 1 I H-0 1 I J-1 1 I

179 J I J I S-1 1 I S-15 1 I H-10 1 I H-4 1 I X I F-40 1 I F-1 1 I G-1 1 I G-1 1 I E-5 1 I E-11 1 I L- 1 NI L-1 1 NI L-1 1 NI L- 1 NI Total Rp Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah Kode Unit Ket*) Harga/Unit (Rp) Harga Total (Rp) SC 1 I BS 1 NI CL 1 I SF 1 I CE 1 I AE 1 I DE 1 I KU 1 I BP 1 NI TP-01 1 I TP-0 1 I TP-0 1 I TP-04 1 I Tabel LE.4 (lanjutan)... TP-05 1 I TU-01 1 I TU-0 1 I PU-01 1 I PU-0 1 NI

180 PU-0 1 NI PU-04 1 NI PU-05 1 NI PU-06 1 NI PU-07 1 NI PU-08 1 NI PU-09 1 NI PU-10 1 NI PU-11 1 NI PU-1 1 NI PU-1 1 NI PU-14 1 NI PU-15 1 NI PU-16 1 NI PU-15 1 NI PU-16 1 NI PU-17 1 NI PU-18 1 NI PU-19 1 NI BP 1 NI , ,00 BSA 1 NI , ,00 BN 1 NI , ,00 SAS 1 I TS 1 I PL-01 1 NI PL-0 1 NI PL-0 1 NI PL-04 1 NI PL-05 1 NI Generator NI Total Rp Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor. Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,4 x (Rp Rp ) + 1,1 x (Rp Rp ) = Rp ,- Biaya pemasangan diperkirakan 9 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004).

181 Biaya pemasangan = 0,9 Rp ,- = Rp ,- Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp Rp ,- + Rp ,- = Rp , Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 6 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,6 Rp Rp ,- = Rp , Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 1 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya perpipaan (E) = 0,1 Rp ,- = Rp , Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,1 Rp ,- = Rp , Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 1 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya insulasi (G) = 0,1 Rp ,- = Rp , Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya inventaris kantor (H) = 0,05 Rp ,- = Rp , Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan dari total harga peralatan (Peters et.al., 004).

182 Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,0 Rp , Sarana Transportasi (J) Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No. Subjek Kendaraan Unit 1 Dewan Komisaris Mobil Direktur 1 Mobil Manajer 4 4 Bus karyawan 6 5 Truk 10 6 Mobil kepentingan pemasaran & pembelian 10 Jenis Sedan All New Camry,5 V A/T Toyota Fortuner G A/T TRD Kijang Innova V M/T Lux Bensin Mitsubishi FE 71 4 roda Isuzu ELF NKR 55 C/O E PS Hilux Pick-up STD M/T Diesel = Rp ,- Harga/unit (Rp) Harga total (Rp) Sepeda motor 0 Honda Mobil pemadam Truk Tangki kebakaran Dyna 6 roda Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp ,- Total Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1..1 Pra Investasi Diperkirakan 7 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Pra Investasi (K) = 0,07 x Rp ,- = Rp ,- 1.. Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0, Rp ,- = Rp ,- 1.. Biaya Legalitas

183 Diperkirakan 4 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya Legalitas (M) = 0,04 Rp ,- = Rp , Biaya Kontraktor Diperkirakan 9 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya Kontraktor (N) = 0,9 Rp ,- = Rp , Biaya Tak Terduga Diperkirakan 7 dari total harga peralatan (Peters et.al., 004). Biaya Tak Terduga (O) = 0,7Rp ,- = Rp ,- Total MITTL = K + L + M + N + O = ,- Total MIT = MITL + MITTL Modal Kerja = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama bulan (= 90 hari)..1 Persediaan Bahan Baku.1.1 Bahan baku Proses 1. Batu Dolomit Kebutuhan =.54 kg/jam Harga = Rp 145,- ( 01) Harga total = 90 hari 4 jam/hari.54 kg/jam x Rp 145,-. Solar = Rp ,- Kebutuhan = 55,9 liter/jam Harga solar untuk industri = Rp ,-/liter (PT.Pertamina, 01) Harga total = 90 hari 4 jam/hari 55,9 liter/jam Rp ,-/liter = Rp ,- Total kebutuhan bahan baku proses = Rp ,-.1. Persediaan Bahan Baku Utilitas 1. Alum, Al (SO 4 ) Kebutuhan = 7,6657 kg/jam

184 Harga = Rp 4.500,-/kg ( 01) Harga total = 90 hari 4 jam/hari 7,6657 kg/jam Rp 4.500,-/kg = Rp ,-. Soda abu, Na CO Kebutuhan = 4,195 kg/jam Harga = Rp 4.000,-/kg ( 01) Harga total = 90 hari 4 jam/hari 4,195 kg/jam Rp 4.000,-/kg = Rp ,-. Kaporit Kebutuhan = 0,007 kg/jam Harga = Rp ,-/kg ( 01) Harga total = 90 hari 4 jam/hari 0,007 kg/jam Rp ,-/kg = Rp ,- 4. H SO 4 Kebutuhan = 0,0179 kg/jam Harga = Rp 4.000,-/kg ( 01) Harga total = 90 hari 4 jam/hari 0,0179 kg/jam Rp 4.000,-/kg = Rp ,- 5. NaOH Kebutuhan = 0,0690 kg/jam Harga = Rp 5.000,-/kg ( 01) Harga total = 90 hari x 4 jam/hari 0,0690 kg/jam Rp 5.000,-/kg = Rp ,- 6. Solar Kebutuhan = 48,9 liter/jam Harga solar untuk industri = Rp ,-/liter (PT.Pertamina, 01) Harga total = 90 hari 4 jam/hari 48,9 liter/jam Rp ,-/liter = Rp ,- 7. Refrigerant Kebutuhan = ,89 kg/jam Harga = Rp 5.000,- Harga total = 90 hari 4 jam/hari ,89 kg/jam Rp 5.000,-/kg

185 = Rp ,- Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama bulan (90 hari) adalah = Rp ,-. Kas..1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan Jumlah Gaji/bulan (Rp) Jumlah/bulan (Rp) Dewan Komisaris Direktur Sekretaris Manajer Produksi Manajer Teknik Manajer Umum dan Keuangan Manajer Pembelian dan Pemasaran Kepala Seksi Proses Kepala Seksi Laboratorium R&D Kepala Seksi Utilitas Kepala Seksi Listrik Kepala Seksi Instrumentasi Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik Kepala Seksi Keuangan Kepala Seksi Administrasi Kepala Seksi Personalia Kepala Seksi Humas Kepala Seksi Keamanan Kepala Seksi Pembelian Kepala Seksi Penjualan Kepala Seksi Gudang / Logistik Karyawan Proses Karyawan Laboratorium, R&D Karyawan Utilitas Karyawan Unit Pembangkit Listrik Tabel LE.6 (lanjuatan )... Karyawan Instrumentasi Pabrik Karyawan Pemeliharaan Pabrik Karyawan Bag. Keuangan Karyawan Bag. Administrasi Karyawan Bag. Personalia

186 Karyawan Bagian Humas Karyawan Pembelian Karyawan Penjualan / Pemasaran Petugas Keamanan Karyawan Gudang / Logistik Dokter Perawat Petugas Kebersihan Supir Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp ,- Total gaji pegawai selama bulan = Rp ,- Total Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 0 dari gaji pegawai = 0, Rp ,- = Rp ,-... Biaya Pemasaran Diperkirakan 0 dari gaji pegawai = 0, Rp ,- = Rp ,-..4 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 0 Tahun 000 Jo UU No. 1 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal ayat 1 UU No.0/00). Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.0/00). Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.1/97). Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp ,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.1/97). Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat UU No.1/97). Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

187 Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Magnesium karbonat) Nilai Perolehan Objek Pajak - Tanah Rp Bangunan Rp Total NJOP Rp ,- Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp ,- ) Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp ,- Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) Rp ,- Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total Rp Biaya Start Up Diperkirakan 1 dari Modal Investasi Tetap (Peters, et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,-.4 Piutang Dagang IP PD HPT 1 dimana: PD = piutang dagang IP HPT = jangka waktu kredit yang diberikan ( bulan) = hasil penjualan tahunan Penjualan : Harga jual produk MgCO = Rp /kg ( 01) Produksi MgCO = 1.010,17 kg/jam Hasil penjualan MgCO tahunan = 1.010,17 kg/jam 4 jam/hari 0 hari/tahun x Rp /kg = Rp ,- Harga jual CaCO = Rp 540/kg ( 01) Produksi CaCO = 1.887,4 kg/jam

188 Hasil penjualan CaCO tahunan = 1.887,4 kg/jam 4 jam/hari 0 hari/tahun x Rp 540/kg = Rp ,- Hasil penjualan total tahunan : = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- Piutang Dagang = 1 Rp ,- = Rp ,- Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1. Bahan baku proses dan utilitas Kas Start up Piutang Dagang Total Rp Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- Modal ini berasal dari: - Modal sendiri = 60 dari total modal investasi = 0,6 Rp ,- = Rp ,- - Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi = 0,4 x Rp ,- = Rp ,-. Biaya Produksi Total

189 .1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC).1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (1 + ) Rp = Rp ,-.1. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 6,8% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 01). = 0,068 Rp ,- = Rp ,-.1. Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji,004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-Undang Republik Indonesia No. 17 Tahun 000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 000 Kelompok Harta Berwujud Masa (tahun) Tarif (%) Beberapa Jenis Harta I. Bukan Bangunan 1. Kelompok 1. Kelompok. Kelompok ,5 6,5 Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri Mobil, truk kerja Mesin industri kimia, mesin industri mesin II. Bangunan Permanen 0 5 Bangunan sarana dan penunjang Sumber : Waluyo, 000 dan Rusdji, 004 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D P L n dimana: D = depresiasi per tahun

190 P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun) Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun 000 No. Komponen Biaya (Rp) Umur (tahun) Depresiasi (Rp) 1 Bangunan Peralatan proses dan utilitas Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran 9 Sarana transportasi Total Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 5 dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi = 0,5 Rp ,- = Rp ,- Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp ,- + Rp ,-

191 = Rp ,-.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar sampai 0%, diambil 8% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et.al., 004). Biaya perawatan mesin = 0,08 Rp ,- = Rp ,-. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 dari harga bangunan (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,-. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 dari harga perpipaan (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,-

192 8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et.al., 004). = 0,1 Rp ,- = Rp ,- Total biaya perawatan = Rp ,-.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 0 dari modal investasi tetap (Peters et.al., 004). Plant Overhead Cost = 0, x Rp ,- = Rp ,-.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama bulan adalah Rp ,- Biaya administrasi umum selama 1 tahun = 4 Rp ,-.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi = Rp ,- Biaya pemasaran selama bulan adalah Rp ,- Biaya pemasaran selama 1 tahun = 4 Rp = Rp ,- Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp ,- = Rp ,- Biaya pemasaran dan distribusi = Rp ,-.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 dari biaya tambahan industri (Peters et.al., 004). = 0,05 x Rp ,- = Rp ,-.1.9 Hak Paten dan Royalti

193 Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Peters et.al., 004). = 0,01 x Rp ,- = Rp , Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 007). = 0,001 Rp ,- = Rp ,-. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp ,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 01) Maka biaya asuransi karyawan = 190 orang x Rp ,-/orang = Rp ,- Total biaya asuransi = Rp , Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp ,-. Biaya Variabel..1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp ,- Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp ,- x 0 / 90 = Rp ,-.. Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10 dari biaya variabel bahan baku = 0,1 Rp ,- = Rp ,-. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1 dari biaya variabel bahan baku = 0,01 Rp ,-

194 = Rp ,- Total biaya variabel tambahan = Rp ,-.. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 dari biaya variabel tambahan = 0,05 Rp ,- = Rp Total biaya variabel = Rp ,- Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- 4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = total penjualan total biaya produksi = Rp Rp = Rp ,- Bonus perusahaan untuk karyawan 5% dari keuntungan perusahaan = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp ,- - Rp ,- = Rp ,- 4. Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 6 Pasal 17 ayat 1b Tahun 008, Tentang Perubahan Keempat atas Undang-Undang Nomor 7 Tahun 198 Tentang Pajak Penghasilan ( 008), wajib Pajak badan dalam negeri dan bentuk usaha tetap adalah sebesar 8%. Undang-undang ini mulai berlaku terhitung tanggal 1 Januari 009.

195 Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: 8 Rp ,- = Rp ,- 4. Laba setelah pajak Laba setelah pajak = laba sebelum pajak PPh = Rp ,- - Rp ,- = Rp ,- 5 Analisa Aspek Ekonomi 5.1 Profit Margin (PM) PM = Laba sebelum pajak total penjualan 100 PM = = 48,87 % 5. Break Even Point (BEP) BEP = Total BiayaTetap 100 Penjualan BiayaVariabel BEP = = 4,1 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 4,1 % ton/tahun = 7.07,8910 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP = 4,1 % x Rp = Rp ,- 5. Return on Investment (ROI) ROI = Labasetelah pajak 100 Total Modal Investasi ROI = = 6,0 %

196 5.4 Pay Out Time (POT) POT = 1 x 1 tahun 0,60 =,75 tahun 5.5 Return on Network (RON) RON = RON = Labasetelahpajak 100 Modal sendiri = 60,51 %

197 5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut Cash Flow. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 50,5 4,1 Gambar LE. Grafik Break Event Point (BEP) Pabrik Magnesium karbonat

198 Thn TABEL LE.11 Data Perhitungan Nilai Internal Rate of Return ( IRR ) Pabrik Magnesium Karbonat Laba sebelum pajak Pajak Laba Sesudah pajak Depresiasi Net Cash Flow P/F pada i = 50 % PV pada i = 50 % P/F pada i = 51 % PV pada i = 51 % , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Total IRR = 9 % + x ( 51 % - 50 % ) = 50,5 %