LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Transkripsi

1 LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Kapasitas produk Basis Perhitungan : 6733 ton/tahun : 1 jam operasi : 6733 x : 4500 kg/jam Kemurnian produk : 98,91 % Satuan Operasi : kg/jam Waktu kerja per tahun : 330 hari LA.1 Penentuan Komposisi Bahan Baku LA.1.1 Komposisi Kotoran Ayam Dengan melakukan perhitungan mundur sehingga didapat kapasitas bahan baku : 4500 kg/jam. Rumus molekul dan berat molekul komponen yang terlibat serta komposisi kandungan utama kotoran ayam dapat dilihat pada Tabel LA.1 dan LA.2. Tabel LA.1 Kandungan Kimia Dalam Kotoran Ayam Kandungan Unsur (%) Karbon 47,200 Hidrogen 6,500 Nitrogen 6,700 Oksigen 20,250 Sulfur 0,003 Air 5,247 Abu 14,100 Total 100,000 (Sumber : Perry, 1997)

2 Tabel LA.2 Rumus Molekul dan Berat Molekul Komponen Komponen Berat Molekul Sumber : Wikipedia, 2014 Karbon 12 Hidrogen 1 Nitrogen 28 Oksigen 16 Sulfur 32 Abu 852,29 Air 18 NaHCO 3 84,009 Bakteri 846 CH 4 16 CO 2 44 H 2 S 34 C 6 H 12 O Pada perhitungan neraca massa total berlaku hukum konservasi (Reklaitis, 1983). Untuk sistem tanpa reaksi Neraca massa total : Neraca massa komponen : Untuk sistem dengan reaksi : LA.2 Perhitungan Neraca Massa LA.2.1 Tangki Netralisasi (TK-101) Digunakan sebagai tempat menetralkan ph limbah kotoran ayam sebelum memasuki reaktor fermentasi setelah ditambahkan NaHCO 3 (s) sebanyak 25% dari bahan baku. Pada tangki ini juga ditambahkan nutrisi bakteri sebanyak 1% dari bahan baku, Sedangkan kebutuhan air proses yang di masukkan kedalam tangki netralisasi sebanyak 2:1 dengan berat bahan baku.

3 Air 4 NaHCO 3 Bakteri 3 2 Kotoran Ayam 1 5 Kandungan Kotoran Ayam NaHCO 3 Bakteri H 2 S C 6 H 12 O 6 Neraca Massa Total : F 1 + F 2 + F 3 + F 4 = F 5 Neraca massa komponen: Karbon : F 1 Karbon = F 1 Karbon = 2124,000 kg/jam Hidrogen : F 1 Hidrogen = F 1 Hidrogen = 292,500 kg/jam Nitrogen : F 1 Nitrogen = F 5 Nitrogen = 301,500 kg/jam Oksigen : F 1 Oksigen = F 1 Oksigen = 911,250 kg/jam Sulfur : F 1 Sulfur = F 1 Sulfur = 0,135 kg/jam Air : F 1 Air + F 4 Air = F 5 Air = 9236,115 kg/jam Abu : F 1 Abu = F 5 Abu = 634,500 kg/jam NaHCO 3 : F 2 NaHCO 3 = F 5 NaHCO 3 = 11,250 kg/jam Bakteri : F 3 Bakteri = F 5 Bakteri = 45,000 kg/jam C 6 H 12 O 6 : F 5 C 6 H 12 O 6 = F 5 C 6 H 12 O 6 = 3318,979 kg/jam H 2 S : F 5 H 2 S = F 6 H 2 S = 8,906 kg/jam Neraca massa total: F 1 + F 2 + F 3 + F 4 = F 5 (4500, , , ) kg/jam = 13556,250 kg/jam F 5 = 13556,250 kg/jam

4 Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Tangki Netralisasi (TK-101) Komponen Masuk Keluar (kg/jam) (kg/jam) Alur 1 Alur 2 Alur 3 Alur 4 Alur 5 Karbon 2124, Hidrogen 292, Nitrogen 301, ,500 Oksigen 911, Sulfur 0, Air 236, , ,115 Abu 634, ,500 NaHCO3-11, ,250 Bakteri ,000-45,000 C6H12O ,979 H2S ,906 sub total 4500,000 11,250 45, , ,250 Total 13556, ,250 LA.2.2 Fermentor (R-101) Digunakan sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi pembentukan biogas. C 6H 12O 6 N 2 H 2S Abu NaHCO 3 Bakteri H 2O 5 6 N 2 H 2S CH 4 CO 2 10 C 6H 12O 6 N 2 Abu NaHCO 3 Bakteri H 2O Reaksi yang terjadi saat proses fermentasi : C 6 H 12 O 6(s) 3CH 4 (g) + 3CO 2 (g) Neraca Massa Total : F 5 + F 6 = F 12 Neraca massa komponen: Alur 5

5 C 6 H 12 O 6 = F 5 C 6 H 12 O 6 = 3318,979 kg/jam N 2 = F 5 N 2 = 301,500 kg/jam H 2 S = F 5 H 2 S = 8,906 kg/jam Abu = F 5 Abu = 634,500 kg/jam NaHCO 3 = F 5 NaHCO 3 = 11,250 kg/jam Bakteri = F 5 Bakteri = 45,000 kg/jam H 2 O = F 5 H 2 O = 9236,115 kg/jam Alur 6 N 2 = F 6 N 2 = 9,045 kg/jam H 2 S = F 6 H 2 S = 8,906 kg/jam CH 4 = F 6 CH 4 = 840,808 kg/jam CO 2 = F 6 CO 2 = 2312,222 kg/jam Alur 11 C 6 H 12 O 6 = F 11 C 6 H 12 O 6 = 165,949 kg/jam N 2 = F 11 N 2 = 292,455 kg/jam Abu = F 11 Abu = 634,500 kg/jam NaHCO 3 = F 11 NaHCO 3 = 11,250 kg/jam Bakteri = F 11 Bakteri = 45,000 kg/jam H 2 O = F 11 H 2 O = 9236,115 kg/jam Tabel LA. 4 Neraca Massa Fermentor (R-101) Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Alur 5 Alur 6 Alur 11 C6H12O6 3318, ,949 N2 301,500 9, ,455 H2S 8,906 8,906 - Abu 634, ,500 NaHCO3 11,250-11,250 Bakteri 45,000-45,000 CH4-840,808 - CO2-2312,222 - H2O 9236, ,115 Subtotal 13556, , ,269 Total 13556, ,250

6 LA.2.3 Pada Kolom Absorpsi (AB-101) Digunakan untuk menyerap CO 2 (g) yang terkandung di dalam biogas. Absorpsi H 2 O 7 8 CH 4 CO 2 N 2 H 2 S CH 4 CO 2 N 2 H 2 S 6 9 H 2 O CO 2 H 2 S Kondisi operasi : Temperatur, T = 55 o C = 328 K Tekanan, P = 1 bar = 1, atm V 1 y 1 y 1 = 3170,981 kg = fraksi CO 2 dalam gas = kg CO 2 / Total kg gas = 2312,222/3170,981 = 0,729 V = 3170,981 x (1-0,7292) = 858,759 kg CO 2 terabsorpsi 99% V 2 = 858,759 kg + (1% x 2312,222) = 881,881 kg y 2 = ,222 = 0,026 x 2 = 0 (tidak ada CO 2 pada liquid input)

7 x2 X 2 = 1 x2 X 2 = 0 Pada T = 55 o C, P T = 1 bar Harga p (vapor Pressure ) ditentukan dengan persamaan Antoinne : B lnp = A - (from JM. Smith, page 198) T C Senyawa A B C CO 2 15, ,25-2,1117 Didapat harga p Ln P = P 1956,25 15, (55 273) (-2,1117) = 2,207 bar P 2,207 m = = = 2,207 PT 1 y* = mx ( pers 8.2 Treybal) x 1 max = y 1 /m = 0,7292/2,207 = 0,330 L V y 1 1 y 1 L V y 2 1 y 2 L min , 59 0, , ,222 L min 0,494 23,122 L min = 4637,868 kg L = 1,5 L min = 1,5 x 4637,868 kg = 6956,802 kg CO 2 masuk = L ,222 95,802 X 1 = 0,249 L 1 L , ,385 kg L min 0, , , 59 0,02 1 0,02

8 L 1 merupakan jumlah air dan CO 2 yang terserap. Sehingga jumlah air yang diperlukan adalah: Jumlah air, L 2 = L 1 CO 2 terserap Neraca Massa Total : F 6 + F 7 = F 8 + F 9 = 9263,385 (99 % x 2312,222) = 6974,285 kg Neraca massa komponen: Alur 6 CH 4 = F 6 CH 4 = 840,808 kg/jam CO 2 = F 6 CO 2 = 2312,222 kg/jam N 2 = F 6 N 2 = 9,045 kg/jam H 2 S = F 6 H 2 S = 8,906 kg/jam Alur 7 H 2 O = F 7 H 2 O = 6974,285 kg/jam Alur 8 CH 4 = F 8 CH 4 = 840,808 kg/jam CO 2 = F 8 CO 2 = 0,231 kg/jam N 2 = F 8 N 2 = 9,045 kg/jam H 2 S = F 8 H 2 S = 0,001 kg/jam Alur 9 CO 2 = F 9 CO 2 = 2311,991 kg/jam H 2 S = F 9 H 2 S = 8,905 kg/jam H 2 O = F 9 H 2 O = 6974,285 kg/jam Tabel LA.5 Neraca Massa Kolom Absorpsi (AB-101) Masuk Keluar Komponen Alur 6 Alur 7 Alur 8 Alur 9 CH4 840, ,808 - CO2 2312,222-0, ,991 N2 9,045-9,045 - H2S 8,906-0,001 8,905 H2O , ,285

9 Subtotal 3170, , , ,181 Total 10145, ,266 A.2.4 Filter Press (FP-101) Digunakan untuk memisahkan ampas padat dan cair dari fermentasi. Adapun komposisi hasil sampingan yang dijadikan pupuk cair adalah 98% dan sisanya pupuk padat. C 6 H 12 O 6 N 2 Abu NaHCO 3 Bakteri H 2 O 11 FP H 2 O C 6 H 12 O 6 N 2 Abu NaHCO 3 Bakteri H 2 O Neraca Massa Total : F 11 = F 12 + F 13 Neraca massa komponen: Alur 10 C 6 H 12 O 6 = F 11 C 6 H 12 O 6 = 165,949 kg/jam N 2 = F 11 N 2 = 292,455 kg/jam Abu = F 11 Abu = 634,500 kg/jam NaHCO 3 = F 11 NaHCO 3 = 11,250 kg/jam Bakteri = F 11 Bakteri = 45,000 kg/jam H 2 O = F 11 H 2 O = 9236,115 kg/jam Alur 12 H 2 O = F 12 H 2 O = 9051,393 kg/jam Alur 13 C 6 H 12 O 6 = F 13 C 6 H 12 O 6 = 165,949 kg/jam N 2 = F 13 N 2 = 292,455 kg/jam Abu = F 13 Abu = 634,500 kg/jam NaHCO 3 = F 13 NaHCO 3 = 11,250 kg/jam Bakteri = F 13 Bakteri = 45,000 kg/jam

10 H 2 O = F 13 H 2 O = 184,722 kg/jam Neraca massa total: F 11 = F 12 + F ,269kg/jam = (1333, ,393 ) kg/jam F 13 = 10385,269 kg/jam Tabel LA.6 Neraca Massa Filter Press (FP-101) Komponen Masuk Keluar Alur 10 Alur 11 Alur 12 C 6 H 12 O 6 165, ,949 N 2 292, ,455 Abu 634, ,500 NaHCO 3 11,250-11,250 Bakteri 45,000-45,000 H 2 O 9236, , ,722 Sub total 10385, , ,876 Total 10385, ,269

11 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Kapasitas Produk Basis Perhitungan Satuan Operasi Waktu kerja per tahun : 6733 ton/tahun : 1 jam operasi : kkal/jam : 330 hari Suhu referensi : 25 o C (298 o K) Perhitungan neraca panas menggunakan data dan rumus sebagai berikut: 1. Rumus untuk perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar... (Smith, 1975) Dan untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa, persamaan yang digunakan adalah : Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi : dt r H r ( T) N T2 T1 CpdT out N T2 T1 CpdT out (Reklaitis, 1983) dq...(reklaitis,1983) 2. Data untuk perhitungan kapasitas panas Tabel LB.1 Menunjukkan nilai kapasitas panas (Cp) untuk komponen berikut. Tabel LB.1 Data Karakteristik Zat Berat Cp (kkal/kmol) Komponen Molekul Padat Cair Gas C 6 H 12 O 6 180,000 0, Abu 852,290 0, CO 2 44,000-19,050 0,206 H 2 O 18,000-1,000 0,451 N 2 28,000 0,224-0,243 CH 4 16, ,340 H 2 S 34, ,200 NaHCO 3 84,009 84,9 - - (Perry, 1997)

12 LB.1 Reaktor Fermentasi (R-101) steam T = 110 o C C 6 H 12 O 6 N 2 H 2 S Abu NaHCO 3 Bakteri H 2O T = 30 0 C 5 6 N2 H2S CH4 CO2 T= 55 0 C Reaksi yang terjadi : C 6 H 12 O 6 3CH 4 + 3CO 2 Persamaan energi : Panas masuk = panas keluar + Akumulasi Asumsi akumulasi = 0 Sehingga neraca akan menjadi : Panas masuk = panas keluar Panas masuk = Kondensat T = 110 o C R-101 T=55 o C 11 C 6 H 12 O 6 N 2 Abu NaHCO 3 Bakteri H 2 O T= 55 0 C.. (1)

13 Tabel LB. 2 Menyajikan data dan hasil panas masuk pada Reaktor Fermentasi dengan menggunakan persamaan (1) Laju N Cp dt ALur Komponen Massa (kmol) (kkal/ kmol) (kkal/jam) Q = n Cp dt (kkal) 5 C 6 H 12 O ,979 18,439 1,120 20,651 N 2 301,500 10,768 1,120 12,060 H 2 S 8,905 0,262 36,000 9,430 Abu 634,500 0,744 1,605 1,195 NaHCO 3 11,250 0, ,500 56,847 H 2 O 9236, ,118 5, ,588 ΔH in 2665,770 Panas keluar =..... (2) Tabel LB. 3 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Reaktor Fermentasi dengan menggunakan persamaan (2). Alur Komponen Laju Massa (kg/jam) N (kmol) Cp dt (kkal/ kmol) Q = n Cp Dt (kkal) 6 N 2 9,045 0,323 3,645 1,177 H 2 S 8,906 0, ,000 28,289 CH 4 840,808 52,551 80, ,295 CO ,222 52,551 3, , C 6 H 12 O 6 165,949 0,922 3,360 3,098 N 2 292,455 10,445 3,360 35,095 Abu 634,500 0,744 1,605 1,195 NaHCO 3 11,250 0, , ,540 H 2 O 9236, ,118 15, ,763 ΔH out 12307,438 Reaktor menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 110 o C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar sebagai pada suhu 55 o C dan tekanan 1 atm. ΔH steam = 2230,2 kj/kg 533,031 kkal/kg (Reklaitis, 1983)

14 Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah : = = 31942,876 kg/jam Tabel LB.4 Neraca Energi Reaktor Fermentasi Komponen Masuk (kg/jam) Keluar (kg/jam) Umpan 2665,771 Produk 12307,439 Steam 9641,668 Total 12307, ,439 LB.2 Absorbsi (AB 101 ) Absorpsi H 2 O 7 8 CH 4 CO 2 N 2 H 2 S T = 30 0 C Panas masuk = CH 4 CO 2 N 2 H 2 S 6 9 H 2 O CO 2 H 2 S T = 30 0 C 313,00 298,15 313,00 298,15 N CH4 CpdT N CO2 CpdT N 313,00 CpdT 298,15 313,00 303,00... (3) Tabel LB. 7 menyajikan data dan hasil panas masuk pada Kolom Absorbsi dengan menggunakan persamaan (3).

15 Tabel LB.5 Panas Masuk Tiap Komponen dan Total Kolom Arbsobsi Alur Komponen Laju Massa N Cp dt ƸH= n Cp dt (kg/jam) (kmol) (kkal/ kmol) (kkal) CH 4 840,808 52, , ,032 6 CO ,222 44, , ,800 N 2 9,045 0, , ,611 H 2 S 8,906 0, , ,972 7 H 2 O 6974, , , ,556 ΔH in ,970 Panas keluar = 303,00 303,00 303,00 303,00 303,00..(4) Tabel LB.6 menyajikan data dan hasil panas keluar pada Kolom Arbsobsi dengan menggunakan persamaan (4). Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Kolom Arbsobsi. Tabel LB.6 Panas Keluar Tiap Komponen dan Total Kolom Arbsobsi Alur Komponen Laju Massa N Cp dt ƸH= n Cp dt (kg/jam) (kmol/jam) (kkal/ kmol) (kkal) CO 2 0,231 0, ,900 5,948 8 H 2 S 0,001 0, ,400 0,022 H 2 O 6974, , , ,486 CH 4 840,808 52, , ,064 9 CO ,991 52, , ,965 N 2 9,045 0, , ,221 H 2 S 8,905 0, , ,921 ΔH out ,627 Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Q c ) adalah : dq/dt = Q c = Q out Q in = (196051, ,627) kkal = ,657 kkal/jam Sehingga, jumlah air proses yang diperlukan adalah : = = 474,697 kg/jam

16 Tabel LB.7 Neraca Energi Kolom Arbsobsi Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan ,970 Produk ,627 Steam ,657 Total , ,627

17 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Gudang Kotoran Ayam (G-101) Fungsi Bentuk Bahan konstruksi Kondisi penyimpanan : Temperatur Tekanan : Tempat penyimpanan kotoran ayam : Segi empat beraturan : Beton = 30 0 C = 1 atm Kebutuhan perancangan = 1 hari Densitas kotoran ayam, ρ = 1034,4626 kg/m 3 Laju alir massa Laju alir volumetrik = Perhitungan ukuran bangunan: = kg/hari kg 1034,4 3 kg/m 3 = 104,402 m 3 /hari = 104 m 3 /hari Faktor kelonggaran = 20% (Perry dan Green, 1999) Volume gudang Volume kotoran ayam, V1 = Panjang gudang (p) Tinggi gudang (t) Maka : Volume gudang (V) = p x l x t 125,282 m 3 = 2l x l x ½ l = (1+0,2) x 104,402 m 3 /hari = 125,282 m 3 = 125 m 3 kg 1 hari hari 1034,4 2 kg/m 3 = 104,402 m 3 = 104 m 3 = 2 x lebar gudang(l), maka p = 2l = ½ x lebar gudang (l) maka t = ½ l l = 5,004 m = 5 m Dengan demikian : Panjang gudang (p) = 10,001 m = 10 m Tinggi gudang (t) = 2,502 m = 2,5 m Lebar gudang (l) = 5,004 m = 5 m

18 C.2 Conveyor (C-101) Fungsi : Mengangkut kotoran ayam dari gudang ke bulk Elevator yang selanjutnya masuk kedalam tangki netralisasi Jenis : Flatt on continuous flow Bahan kontruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Tekanan = 1 atm - Temperatur = 30 0 C - Laju alir massa = 4500 kg/jam = 1,25 kg/s Untuk conveyor kapasitas < 5 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor = 25 ft = 7,62 m = 8 m - Ukuran conveyor = (6 x 4 x 4¼) in - Jarak antar conveyor = 12 in = 0,305 m = 0,5 m - Kecepatan conveyor = 225 ft/mnt = 1,143 m/s = 1,2 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm - Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm = 18 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07 m 0,63 Z (Peters et.al., 2004) dimana: P = daya (hp) m = laju alir massa (kg/s) Z = tinggi elevator (m) Maka : P = 0,07 x 1,25 0,63 x 7,62 m = 0,61 HP Maka dipilih conveyor dengan daya = 1 HP C.3 Bulk Elevator (BE-101) Fungsi : Untuk mengangkut kotoran ayam dari conveyer ke tangki netralisasi. Jumlah : 1 buah

19 Bahan konstruksi : Besi Laju bahan yang diangkut : 4500 kg/jam Faktor keamanan : 20% Kapasitas = feed x (1 + factor keamanan) = 4500 kg/jam ( 1+ 0,2) = 5400 kg/jam Dari table 21.8 Perry 1997, karena kapasitas lebih besar 14 ton/jam, maka bucket elevator dipilih dengan spesifikasi : Ukuran bucket ( 4 4 ½) in Jarak tiap bucket 12 in Elevator center 25 ft Kecepatan putar 43 rpm Kecepatan bucket = 225 ft/menit Daya head shaft 1 Hp Diameter tail shaft 1 11/1 in Diameter head shaft 1 15/1 in Pully tail 14 in Pully tail 20 in Lebar head in Effesiensi motor 80 Daya tambahan 0,02 Hp/ft Daya P = (Elevator center x daya tambahan) + daya head shaft (Perry, 1997) = 25 x (0,02) + 1 = 1 Hp C.4 Tangki Penyimpanan Bakteri (TK-101) Fungsi : Untuk menyimpan bakteri fermentasi sebelum ditransfer ke tangki netralisasi Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi penyimpanan :

20 Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Kebutuhan perancangan = 30 hari Laju alir massa = 1080 kg/hari Densitas = 2532 kg/m 3 Laju alir volumetrik, Q = kg/hari 2352 kg/m 3 = 0,427 m 3 /hari = 0,5 m 3 /hari Faktor kelonggaran = 20 % Ukuran tangki : Volume bahan = 30 hari x 0,427 m 3 /hari = 12,796 m 3 = 13 m 3 Volume tangki = (1 + 0,2) x 12,796 m 3 = 15,355 m 3 = 16 m 3 Direncanakan perbandingan tinggi silinder tangki dengan diameter tangki, Hs : Dt = 3 : 2. V 1 4 D 2 H m m D D D 3 Dt = 2,354 m Hs 3 2 2,354m = 2,5 m = 3,531 m = 4 m Tinggi bakteri dalam tangki volume bahan volume tangki tinggi silinder = m 3 m 3 3,531 m = 2,942 m = 3 m Tekanan desain: Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bakteri dalan tangki = 2352 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 2,942 m = 73007,420 Pa

21 = 73,007 kpa Tekanan desain, Pdesain = (1 + 0,2) x (73,007 kpa) Tebal dinding tangki : = 209,199 kpa = 2,065 atm = 30,342 Psia Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = Psia - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi 1/8 in..(timmerhaus, 1980) - Umur alat = 10 tahun Tebal dinding silinder tangki: t t = PD 2 SE 1,2 P CA Psia 22, Psia 0,8 - (1,2 31, 21 Psia) t = 1,528 in tebal standar yang digunakan adalah 2 in. 1 8 in 10 tahun C.5 Screw Conveyor I (SC-101) Fungsi : Mengangkut bakteri dari gudang yang selanjutnya masuk kedalam tangki netralisasi Jenis : Flatt on continuous flow Bahan kontruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Tekanan = 1 atm - Temperatur = 30 0 C - Laju alir massa = 60 kg/jam = 0,017 kg/s Untuk screw conveyor kapasitas < 5 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi screw conveyor = 25 ft = 7,62 m

22 - Ukuran screw conveyor = (6 x 4 x 4¼) in - Jarak antar screw conveyor = 12 in = 0,305 m - Kecepatan screw conveyor = 225 ft/mnt = 1,143 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm - Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07m 0,63 Z (Peters et.al., 2004) dimana: P m Z = daya (hp) = laju alir massa (kg/s) = tinggi elevator (m) Maka : P = 0,07 x 0,017 0,63 x 7,62 m = 0,040 HP Maka dipilih conveyor dengan daya = 0,25 HP C.6 Tangki Penyimpanan NaHCO 3 (TK-102) Fungsi : Untuk menyimpan NaHCO 3 sebelum ditransfer ke tangki Netralisasi Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi penyimpanan : Temperatur Tekanan = 30 o C = 1 atm Kebutuhan perancangan = 30 hari Laju alir massa = 270 kg/hari Densitas = 2200 kg/m 3 Laju alir volumetrik, Q = kg/hari 2200 kg/m 3 = 0,123 m 3 /hari Faktor kelonggaran = 20 % Ukuran tangki : Volume bahan = 30 hari x 0,123 m 3 /hari

23 = 3,682 m 3 /30hari = 4 m 3 Volume tangki = (1 + 0,2) x 3,682 m 3 = 4,418 m 3 = 4,5 m 3 Direncanakan perbandingan tinggi silinder tangki dengan diameter tangki, Hs : Dt = 3 : 2. V 1 4 D 2 H m D D m D 3 Dt = 1,554 m Hs 3 2 1,554 m = 1,6 m = 2,331 m = 2,5 m Tinggi NaHCO 3 dalam tangki volume bahan volume tangki tinggi silinder = m 3 m 3 2,331 m = 1,942 m = 2 m Tekanan desain: Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bakteri dalan tangki = 2200 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 1,942 m = 41878,038 Pa = 41,878 kpa Tekanan desain, Pdesain = (1 + 0,2) x (41,878 kpa) = 171,844kPa = 1,696 atm = 24,924 Psia Tebal dinding tangki : Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = Psia - Effesiensi sambungan (E) = 0,8

24 - Faktor korosi 1/8 in..(timmerhaus, 1980) - Umur alat = 10 tahun Tebal dinding silinder tangki: t t = PD 2 SE 1,2 P CA Psia 22, Psia 0,8 - (1,2 23, 5 Psia) t = 1,478 in tebal standar yang digunakan adalah 2 in. 1 8 in 10 tahun C.7 Screw Conveyor II (SC-102) Fungsi : Mengangkut NaHCO 3 dari gudang yang selanjutnya masuk kedalam tangki netralisasi Jenis : Flatt on continuous flow Bahan kontruksi : Carbon Steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: - Tekanan = 1 atm - Temperatur = 30 0 C - Laju alir massa = 15 kg/jam = 0,0042 kg/s Untuk belt conveyor kapasitas < 5 ton/jam, spesifikasi (Perry & Green, 1999): - Tinggi conveyor = 25 ft = 7,62 m - Ukuran conveyor = (6 x 4 x 4¼) in - Jarak antar conveyor = 12 in = 0,305 m - Kecepatan conveyor = 225 ft/mnt = 1,143 m/s - Kecepatan putaran = 43 rpm - Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07m 0,63 Z (Peters et.al., 2004) dimana: P = daya (hp) m = laju alir massa (kg/s)

25 Z = tinggi elevator (m) Maka : P = 0,07 x 0,0042 0,63 x 7,62 m = 0,017 HP Maka dipilih conveyor dengan daya = 0,25 HP C.8 Tangki Netralisasi (TK-103) Fungsi Tipe Bentuk Bahan Jumlah : Tempat melarutkan bakteri dan NaHCO3 dalam kotoran ayam. : Tangki berpengaduk : Tangki silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal : Commercial steel : 1 unit Kondisi operasi: Temperatur Tekanan Laju alir massa = 30 o C = 1 atm = 13556,250 kg/jam Densitas campuran = 1017,521 kg/m 3 Viskositas, μ = 0,824 cp = 0, Laju alir volumetrik, Q = kg/jam 101,521 kg/m 3 = 13,323 m 3 /hari Faktor kelonggaran = 20 % Kebutuhan perancangan = 1 jam Ukuran tangki : Volume bahan = 1 x 13,323 m 3 /jam = 13,323 m 3 = 13,5 m 3 Volume tangki = (1 + 0,2) x 13,323 m 3 = 15,987 m 3 = 16 m 3 Direncanakan perbandingan tinggi silinder tangki dengan diameter tangki, Hs : Dt = 3 : 2. Vs 1 4 D 2 H Vs 1 4 D D

26 Vs 3 8 D 3 Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio 1 : 1, sehingga: Volume tutup (Vh) ellipsoidal /4 Dt 2 x Hh Vt = Vs + Vh Vt 3/8 Dt 3 /24 Dt 3 Vt 10 /24 Dt 3 Dt = 4,941 m = 5 m Tinggi silinder (Hs) = 3/2 Dt = 7,411 m /4 Dt 2 x 1/6 Dt /24 Dt 3 Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 Dt = 0,823 m Tinggi tangki (HT) = Hs + Hh = 7,411 m + 0,823 m = 8,234 m Tinggi bahan dalam tangki Tekanan desain: = volume bahan volume tangki m 3 m 3 8,234 m = 6,176 m = 6,5 m tinggi tangki Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bahan dalam tangki = 1017,521 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 6,176 m = 61581,552 Pa = 61,582 kpa Tekanan desain, Pdesain = (1 + 0,2) x (61,582 kpa) Tebal dinding tangki : = 195,488 kpa = 1,929 atm = 28,353 Psia Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = Psia - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi 1/8 in..(timmerhaus, 1980) - Umur alat = 10 tahun

27 Tebal dinding silinder tangki: t t = PD 2 SE 1,2 P CA Psia 22, Psia 0,8 - (1,2 23,315 Psia) t = 1,510 in Tebal standar yang digunakan adalah 1,5 in. Perancangan sistem pengaduk: Jenis Baffle 1 8 in 10 tahun : flat 6 blade turbin impeller : 4 buah Kecepatan putaran (N) : 0,5 rps (Geankoplis, 1997) Efisiensi motor : 80% Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut: (Mc Cabe, 1994) Da : Dt = 1 : 3 J : Dt = 1 : 12 W : Da = 1 : 5 L : Da = 1 : 4 E : Da = 1 : 1 Jadi: Diameter impeller (Da) = 1/3 Dt = 1,647 m = 2 m Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 0,412 m = 0,5 m Lebar daun impeller = 1/5 Da = 0,329 m = 0,5 m Panjang daun impeller = ¼ Da = 0,412 m = 0,5 m Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 1,647 m = 2 m Daya untuk pengaduk: Bilangan Reynold (NRe) N Da 2 ρ μ = = ,897 Dari gambar (Geankoplis, 1997) diperoleh Np = 3 P Np ρ N 3 x Da 5 (Mc Cabe, 1994) = 3 x 1017,521 x 0,5 3 rps x 1,647 5 m

28 = 4621,935 watt = 6,198 HP Efisiensi motor : 80% Daya motor = 6,198 HP/80 % = 4,958 HP Maka digunakan daya 5 HP. C.9 Pompa Fermentor (P-101) Fungsi : Memompa bahan dari Tangki Netralisasi (TK-103) menuju fermentor Bentuk : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah : 1 unit Kondisi operasi: Temperatur = 30 o C Tekanan = 1 atm Laju alir massa = 13556,250 kg/jam = 8,302 lbm/s Densitas = 1017,521 kg/m 3 = 63,522 lbm/ft 3 Viskositas, μ = 0,824 cp = 0,001 lbm/ft.s Laju alir volumetrik, Q = lbm/s 3,522 lbm/ft = 0,131 ft 3 /s Faktor kelonggaran = 20 % Perencanaan diameter pipa pompa: Untuk aliran turbulen (Nre >2100), De = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 (Walas, 1988) Untuk aliran laminar, De = 3,0 Q 0,36 μ 0,18 (Walas, 1988) dengan : D = diameter optimum (in) ρ densitas (lbm/ft 3 ) Q = laju volumetrik (ft 3 /s) μ viskositas (cp

29 Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Di,opt = 3,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 = 3,9 x 0,131 0,45 x 63,522 0,13 = 2,678 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal Schedule number : 3 1/2 in : 40 s Diameter Dalam (ID) : 3,548 in = 0,296 ft Diameter Luar (OD) : 4 in Inside sectional area : 0,069 ft 2 Kecepatan linear, v = Q/A = 0,333 ft = 0,131 ft 3 /s / 0,069 ft 2 = 1,902 ft/s Bilangan Reynold : NRe = ρ v ID μ = 3,522 1,902 0,29 0,001 = 64526,442 (turbulen) Untuk pipa commercial steel dengan D = 3,5 in, (fig Geankoplis,1997) diperoleh harga ε 4, 10-5 ; pada NRe = 64526,442 dan ε/d 1,314 x10-5. Kekerasan Relatif = ID = = 1,296 x 10-5 Dari (fig geankoplis, 1983) diperoleh f = 0,012 Kehilangan karena gesekan (friction loss): 1 sharp edge entrance (hi) = 0,55 = 0,55 = 4,760 ft 3 elbow 90 0 C (hf) = n. kf. = 8,870 ft 1 check valve (hf) = n. kf. = 2,957 ft

30 Pipa lurus 30 ft (Ft) = 30 ft 1 sharp edge exit (he) = = 19,025 ft Total friction loss (Σf) Total friction loss (Σf) = L1 + L2 + L3 + L4+ L5 = 4,760 ft + 8,870 ft + 2,957 ft + 30ft + 19,025 ft = 65,612 ft Faktor gesekan, 0,150 Efisiensi pompa, η = 80 % Daya pompa : Wf = 33,769 ft.lbf/lbm = 0,510 hp = 0,5 hp C.10 Fermentor (R-101) Fungsi : Tempat terjadinya reaksi kotoran ayam yang telah dicacah dengan bantuan bakteri. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Commercial steel Waktu tinggal : 6 hari Kondisi pelarutan: - Temperatur : 90 0 C - Tekanan : 1,14 atm Laju alir massa = 13556,25 kg/hari Densitas = 1214,403 kg/m 3 Viskositas : 0,824 cp Laju alir volumetrik = 11,163 kg/hari Kebutuhan perancangan = 6 hari Faktor keamanan = 20%

31 Perhitungan: a. Volume bahan, = = 1,324 m 3 = 1,5 m 3 Faktor kelonggaran 20 % Volume tiap tangki,v t = (1 + 0,2) x 1,324 m 3 = 1,588 m 3 = 2 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, Ds : Hs = 2 : 3 b. Diameter dan Tinggi Tangki - Volume Shell tangki (Vs) : Vs = Ds 2 Hs Asumsi : Ds : Hs = 2 : 3 Vs = Ds 3 - Volume tutup tangki (Ve) Ve = He Asumsi : Ds : He = 3 : 1 Ve = - Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve Vt = 1,588 = Dt = 1,012 m = 1 m Hs = 1,518 m = 1,5 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,012 m = 3,319 in Tinggi head, He = x Dt = 0,337 m Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 1,855 m = 2 m

32 d. Tebal Shell tangki t = + nc (Perry, 1997) dimana : t = tebal Shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi 1/8 in..(timmerhaus, 1980) N = umur tangki = 10 tahun Volume bahan = 1,012 m 3 Volume tangki = 1,588 m 3 Tinggi larutan dalam tangki = x 1,855 m = 1,546 meter Tekanan Hidrosatatik : = ρ x g x h = 1214,403 kg/m 3 x 9,8 m/s 2 x 1,546 m = 18395,302 kpa = 2,667 psia Faktor keamanan = 20 % Maka, P desain = 1,2 x (16,753 psia + 2,667 psia) = 23,305 psia Tebal shell tangki : t = + nc t = + 10 tahun x 0,0125 in/tahun t = 1,253 in = 1,5 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 1,253 in Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell,1959) e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.

33 Maka tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in (Brownell,1959) f. Perancangan Sistem Pengaduk Dt/Di 3, Baffel 4....(Brown, 19 8) Dt = 10,239 m Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas kotoran ayam = 0,824 Dimana: Dt = Diameter tangki Da = Diameter impeller l = Lebar impeller E = Tinggi pengaduk dari dasar J = Lebar baffle W = Lebar daun pengaduk Densitas campuran = 1214,403 kg/m 3 Jadi: Diameter impeller (Da) = 1/3 Dt = 0,337 m = 0,5 m Lebar baffle (J) = 1/12 Dt = 0,084 m = 0,1 m Lebar daun impeller = 1/5 Da =0,067 m = 0,1 m Panjang daun impeller = ¼ Da = 0,084 m = 0,1 m Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 0,337 m = 0,5 m Bilangan Reynold, = = = ,357 > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : P = Berdasarkan fig 10,5c Walas(1990), untuk two blade paddle, four baffles (kurva 10) dan = ,357 maka diperoleh Np = 3 P = 3.(1) 3.(0,337) 5.( 1017,521) = 15,892 watt = 0,021 Hp Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak = 0,021 Hp/0,8 = 0,027 Hp

34 Sehingga daya yang digunakan sebesar 0,05 Hp g. Menghitung pemanas Jumlah steam ( ) = 18,088 kg/jam Densitas air pemanas = 5,16 kg/m 3 (Geankoplis, 2003) Laju alir air pemanas (Qs) = = 3,506 m 3 /jam Diameter dalam jaket (d) = diameter dalam + (2 x tebal dinding) = (3,319) + 2 (1,253) = 5,824 in = 0,148 m Tinggi jaket = tinggi reakor = 1,855 m = 2 m Asumsi tebal jaket = 5 in Diameter luar jaket (D) = 15,824 in = 0,402 m = 0,5 m Luas yang dilalui air (A) A = (D 2 - d 2 ) = 0,148) = 0,110 m 2 Kecepatan air (v) V = = = 31,972 m/jam = 32 m/jam Tebal dinding jaket (tj) Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340 P Hidrostatis ρ g h = 5,16 kg/m 3 x 9,8 m/s 2 x 1,855 m = 0,094 kpa = 0,014 psia P design = 1,2 x (0,014 psia + 16,7534 psia) = 20,120 psia tj = + nc tj = +10 tahun x 0,125 in/tahun tj = 1,261 in = 1,3 in Dipilih tebal jaket standar = 1,5 in

35 C.11 Blower I (B-101) Fungsi : Mengalirkan biogas dari fermentor memasuki kolom absorbsi (AB-101). Jenis : Blower sentifugal Bahan Kontruksi : Carbon steel Kondisi Operasi : T = 30 0 C Laju alir Gas = 3170,981 kg/jam Laju gas, Q = = 2,611 m 3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, Effisiensi = 0,75 P = = = 0,009 Hp Sehingga daya yang digunakan : 0,025 Hp C.12 Absorbsi (AB-101) Fungsi : mengikat CO2 yang terdapat pada biogas Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah ellipsoidal Bahan : Plate steel SA-167,tipe 304 Jumlah : 1 unit Gambar : AB-101

36 Kondisi Operasi : - Tekanan = 1 atm - Temperatur = 30 o C - Gas Masuk Laju alir massa= 10145,266 kg/jam Komponen F (kg) N (kmol) ρ (kg/ m3) CH4 840,808 52,551 0,720 CO2 2312,222 44,000 1,980 N2 9,045 0,323 0,090 H2S 8,905 0,262 1,540 H2O 6974, , Densitas campuran = 232,054 kg/m 3 Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume bahan = kg/s 232,054 kg/m 3 = 43,719 m3 /hr Volume tangki (Vt) = 1,2 x 43,719 m 3 = 52,463 m 3 Digunakan 5 buah tangki absorber = 52,463 / 5 unit = 10,493 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V= D 2 H 10,493 m 3 = D 2 D 10,493 m 3 = D 3 D = 2,073 m Maka: D = 2,073 m = 6,802 ft H = 3,110 m = 10,20 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data:

37 - Allowble working stress (S) = psi - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi = 1/8 in (Timmerhaus, 1980) - Tekanan hidrostatik, ph = 1 atm = 14,7 psi - Faktor keamanan tekanan = 20% - Tekanan desain, P = 1,2 x (14,7 ) psi = 17,64 psi Tebal dinding silinder tangki: t t = PD 2 SE 1,2 P CA 1, 4 Psia,802 ft 12 in/ft psia 0,850 - (1,2 1, 4 Psia) t = 1,269 in Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in 1 8 in 10 tahun C.13 Bak Penampungan Air Proses Bekas Fungsi : Menampung air proses bekas yang telah digunakan sebagai absorben CO2. Bentuk : Persegi panjang Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah : 1 unit Kondisi Penyimpanan: Temperatur, T 30 C Kebutuhan perancangan, t Densitas campuran, ρ 1 hari 5, kg/ m3 Laju alir massa 64747,642 kg/hari kg/s - Laju alir volumetrik = = 98,446 m 3 /hr 0, 20 kg/m 3 Perhitungan ukuran bangunan Volume bak (Vb) = (1+0,2) x 98,446 m3 = 118,135 m 3 Ukuran bak : Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka : Volume bak (V) = p x l x t

38 118,135 m 3 = 2l x l x ½ l Lebar bak (l) = 4,907 m Dengan demikian, Panjang bak (p) = 9,813 m Tinggi bak (t) = 2,453 m Lebar bak (l) = 4,907 m = 5 m = 10 m = 2,5 m = 5 m Tinggi air dalam bak = x 2,453 m = 2,044 m = 2 m Tekanan hidrostatik P Po ρ g l = 101,325 kpa + (657,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 2,044 m) = 13278,889 Pa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (13278,889) Pa = 15934,667Pa = 1,6 atm C.14 Blower II (B-102) Fungsi metana Jenis : Mengalirkan gas dari absorpsi ke tangki penyimpanan gas : Blower sentifugal Bahan Kontruksi : Carbon steel Kondisi Operasi : Laju gas, Q = T = 30 0 C Laju alir Gas = 850,085 kg/jam = 0,700 m 3 /jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan, Effisiensi = 0,75 P = = = 0,002 Hp Sehingga daya yang digunakan : 0,025 Hp

39 C.15 Tangki Gas Metana Fungsi Bentuk : Tangki produk gas metana : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi operasi: Temperatur Laju alir massa = 30 o C = 850,085 kg/hari Densitas campuran = 0,494 kg/m 3 Laju alir volumetrik, Q = kg/hari kg/m 3 = 1720,956 m 3 /hari Faktor kelonggaran = 20 % Kebutuhan perancangan = 1 hari Ukuran tangki : Volume bahan = 1 x 1720,956 m 3 /hari = 1720,956 m 3 / 5 = 344,191 m 3 Volume tangki = (1 + 0,2) x 344,191 m 3 = 413,030 m 3 Tinggi shell : diameter (Hs : D = 9 : 8) Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 2) Volume shell tangki (Vs) Vs ¼ Di 2 H 9/32 D 3 Volume tutup tangki (Vh) Vh /24 D 3 Volume tangki (Vt) = Vs + 2Vh 413,030 53/32 D 3 D = 4,298 m = 5 m Hs = 3/2 x 4,298 m = 6,448 m = 7 m Ht = 9/8 x 6,448 m = 7,254 m = 8 m Tebal shell tangki

40 Tinggi CH 4 dalam tangki = m 3 m 3 8,30 m = 6,922 m = 7 m Tekanan desain: Tekanan hidrostatik, P ρ g tinggi bahan dalam tangki = 0,713 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 6,922 m = 48,365 Pa = 0,048 kpa Ptotal = Po + P = 101,325 kpa + 0,048 kpa = 101,373 kpa Tekanan desain, Pdesain = (1 + 0,2) x (101,373 kpa) = 121,648 kpa = 0,017 Psia Dari Brownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: - Allowble working stress (S) = Psia - Effesiensi sambungan (E) = 0,8 - Faktor korosi 1/8 in..(timmerhaus, 1980) - Umur alat = 10 tahun Tebal dinding silinder tangki: t PD 2 SE 1,2 P CA t = Psia 22,89 ft 12 in/ft psia 0,850 - (1,2 0,01 Psia) 1 8 in 10 tahun t = 1,411 in Tebal shell standar yang digunakan = 1,5 in C.16 Pompa Filter Press II (P-102) Fungsi : Memompa ampas dari fermentor (R-101) menuju Filter press untuk diolah menjadi pupuk. Jenis Bahan Konstruksi Jumlah : Pompa sentrifugal : commercial steel : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30 C

41 Laju massa = 10385,269 kg/jam = 6,360 lbm/s (pemompaan dilakukan selama 5 menit/2 jam) Densitas = 997,033kg/m 3 = 62,243 lbm/ft 3 (Perry, 1997) Viskositas = 0,870 cp = 0,00058 lbm/ft.s (Perry, 1997) Laju alir volumetrik, Q = 0,102 ft 3 /s Desain pompa: Di,opt = 3,9 (Q) 0,45 (ρ) 0,13 (Geankoplis, 2003) = 3,9 (0,102 ft3/s) 0,45 (62,243 lbm/ft3) 0,13 = 3,429 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal : 1/2 in Schedule number : 40 Diameter Dalam (ID) : 4,026 in = 0,335 ft Diameter Luar (OD) : 4,500 in = 0,375 ft Inside sectional area : 0,088 ft 2 Kecepatan linier, v = = = 1,156 ft/s Bilangan Reynold : NRe = = = 41287,490 Turbulen Untuk pipa Commercial Steel, harga ε 0,00050 ft (Geankoplis, 199 ) Pada NRe = 55049,987 dan ε/d 0, diperoleh harga faktor fanning, f = 0,005 (Fig ) (Geankoplis, 1997) Instalasi pipa (Foust,1980) : 1 sharp edge entrance (hi) = 0,55 = 0,01038 ft 2 elbow 90 0 C (hf) = n. kf. = 0,031 ft

42 1 check valve (hf) = n. kf. = 0,042 ft Pipa lurus 30 ft (Ft) = 4 f = 0,037 ft 1 sharp edge exit (he) = = 0,021 ft L L1 L2 L3 L4 L5 = 0,010 ft + 0,031 ft + 0,042 ft + 0,037 ft + 0,021 ft = 0,141 ft Efisiensi pompa, η = 80 % Daya pompa : Wf = 47,530 ft.lbf/lbm = 378 hp C.17 Filter Press (FP-101) Fungsi : memisahkan ampas padat dengan cair dari fermentasi. Jenis : Plate and frame filter press Jumlah : 1 unit Kondisi operasi Temperatur 5,43 C Laju alir ampas 10385,269 kg/ jam Laju alir filtrat 9658,300 kg/jam (93% dari laju alir ampas) Densitas filtrat kg/m3 Berat padatan 726,969 kg (7% dari laju alir ampas) Perhitungan: Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan: LA(1-E)ρs ρ(v E.L.A) (Foust, 1979) Dimana:

43 L = tebak cake pada frame (m) A = luas penyaringan efektif (m2) E = poros partikel = 0,32 ρs densitas solid (kg/m3) ρ = densitas filtrat (kg/m3) W = fraksi massa cake dalam umpan V = volume filtrat hasil penyaringan (m 3 ) Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses = 1 jam. Jumlah umpan yang harus ditangani adalah 10385,269 kg/jam Laju alir filtrat = 9658,300 kg/jam Densitas filtrat = kg/m 3 Volume filtrat hasil penyaringan = 9658,300 / = 9,658 m 3 Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 726,969 kg/jam Densitas cake = kg/m 3 Volume cake pada filter = 726,969 / = 0,599 m 3 W = laju alir massa cake / laju alir massa umpan = 10385,269 / 726,969 = 0,070 Tebal cake diestimasikan pada frame = 5 cm = 0,05 m Bila direncanakan setiap plate mempunyai luas 1 m 2, maka luas efektif penyaringan (A): LA(1-E)ρs ρ(v E.L.A) 0,05 x A(1-0,32) 1,213 = 1000(9,658 +0,32 x 0,05 x A) A = 12,699 m 2 Maka, A = 12,699 /5 = 2,540 m 2 Faktor keamanan = 10% Jumlah plate yang dibutuhkan = 1,1 x 2,540 = 2,794 Maka, jumlah plate yang dibutuhkan adalah 8 buah. Volume ampas = = 10,385 m 3 /hari Volume filter press = (1+0,2) x 10,385 m 3 = 12,462 m 3

44 Volume filter press = p x l x t 12,462 m 3 = 2 l x l x 1/2 l Lebar Filter press = 2,319 m Dengan demikian, Panjang Filter press (p) = 2,688 m Tinggi Filter press (t) = 1,159 m = 2,5 m = 3 m = 1,2 m Tinggi larutan dalam tangki = x 1,159 m = 0,966 m = 1 m Tekanan hidrostatik P Po ρ g l = Pa + (1000 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,966 m) = 9568,371 Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (9568,371) = 11482,046 Pa = 1,16 atm C.18 Bak Penampungan pupuk Cair Fungsi : Menampung pupuk cair setelah proses fermentasi Bentuk : Persegi panjang Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah : 1 unit Kondisi Penyimpanan: Temperatur, T 5,43 0 C Kebutuhan perancangan, t 1 hari Densitas limbah cair, ρ 1000 kg/ m3 Laju alir massa 67068,538 kg/hari Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran = 20% (Perry dan Green, 1999) Laju alir volumetrik = = 67,069 m 3 /hr Volume bak (Vb) = (1+0,2) x 67,069 m 3 = 80,482 m 3 Ukuran bak :

45 Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka : Volume bak (V) = p x l x t 80,482 m 3 = 2l x l x ½ l Lebar bak (l) = 4,318 m Dengan demikian, Panjang bak (p) = 9,320 m = 10 m Tinggi bak (t) = 2,159 m = 2,2 m Lebar bak (l) = 4,318 m = 4,5 m Tinggi ampas cair dalam tangki = x 4,318 m = 1,799 m = 2 m Tekanan hidrostatik P Po ρ g l = 101,325 kpa + (1000 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,799 m) = 17731,158 Pa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (17731,158) Pa = 21277,389 Pa = 2,156 atm C.19 Bak Penampungan pupuk Padat Fungsi : Menampung pupuk padatan setelah proses fermentasi. Bentuk : Persegi panjang Bahan konstruksi : Beton Jumlah : 1 unit Kondisi Penyimpanan: Temperatur, T 40 0 C Kebutuhan perancangan, t 1 hari Densitas limbah padat, ρ 1034,4 2 kg/ m3 Laju alir massa 1333,876 kg/hari Laju alir volumetrik = = 1,289 m 3 /hr

46 Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran = 20% (Perry dan Green, 1999) Volume bak (Vb) = (1+0,2) x 1,289 m 3 = 1,547 m 3 Ukuran bak : Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka : Volume bak (V) = p x l x t 1,547 m 3 = 2l x l x ½ l Lebar bak (l) = 1,157 m = 1,2 m Dengan demikian, Panjang bak (p) = 2,313 m = 2,5 m Tinggi bak (t) = 0,578 m = 1 m Lebar bak (l) = 2,313 m = 2,5 m Tinggi ampas cair dalam tangki = x 0,578 m = 0,482 m = 0,5 m Tekanan hidrostatik P Po ρ g l = 101,325 kpa + (1034,4626 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,482 m) = 4986,989 Pa Faktor kelonggaran = 20 % Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 (4986,989) Pa = 5984,387 Pa = 6,064 atm C.20. Kompresor (K-101) Fungsi : Mengalirkan dan menaikan tekanan feed sebelum masuk ke tangki penyimpanan gas metana. Type : Centrifugal Kompressor Bahan : Carbon steel

47 Gambar : a. Kondisi Operasi : Kondisi masuk, P i = 1 atm = 2116,8 lbf/ft 2 Temperatur masuk, T = 30 C Kondisi keluar, P o = 3 atm Massa flow rate, W = 850,085 kg/jam b. Rasio Kompresi Rc = (P o / P i ) = (3 / 1) = 3 Berdasarkan rasio kompresi maka digunakan kompresor 3 stage. c. Laju alir gas masuk ρ = 232,054 kg/m 3 volume gas yang masuk, Q Q = W / = 3,663 m 3 / jam q in Faktor keamanan = 10 % q in = 0,001 m 3 /dtk = 1,1 x 738,3852 ft 3 /menit = 812,2237 ft 3 /menit d. Power yang dibutuhkan : k 1/ k PW = 0,0643k T Q 1 P2 Pers Mc Cabe 1 520( k 1) dimana : P1 k = 1,8 PW = 10,038 Hp. Effisiensi motor = 80 %

48 Power yang dibutuhkan = 10,038 Hp / 0,8 = 12,548 Hp 13 Hp e. Menentukan temperatur keluar kompressor T out = T in x (Po/Pi) (k-1)/k = 30 o C x 2, (15,08-1)/1,08 = 40,1371 o C

49 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS 1. Screening (SC) Fungsi : menyaring partikel-partikel padat yang besar Jenis : bar screen Jumlah : 1 Bahan konstruksi : stainless steel Kondisi operasi: - Temperatur = 30 C - Densitas air ( ) = 995,68 kg/m 3 (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F) = 17234,160 kg/jam Laju alir volume (Q) = = 0,005 m 3 /s Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater, 1991 Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30 Direncanakan ukuran screening: Panjang screen = 2 m Lebar screen = 2 m Misalkan, jumlah bar = x Maka, 20x + 20 (x + 1) = x = 1980 X = 49,5 50 buah Luas bukaan (A 2 ) = 20(50 + 1) (2000) = 2,040,000 mm 2 = 2,04 m 2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan C d = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss ( h) = = = 7,87 x 10-6 m dari air = mm dari air

50 Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen, satuan mm (dilihat dari atas) 2. Pompa Screening Fungsi : memompa air dari sungai ke bak pengendap Jenis : pompa sentrifugal Jumlah : 1 Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : - Temperatur = 30 C - Densitas air ( ) = 995,68 kg/m 3 = 62,1576 lb m /ft 3 - Viskositas air ( ) = 0,801 cp = 0,0005 lb m /ft jam (Geankoplis, 1997) Laju alir massa (F) = 17234,160 kg/jam = 10,554 lb m /detik Debit air/laju alir volumetrik, (Q) = = = ft 3 /s = 0,005m 3 /s Desain pompa D i,opt = 3.9 Q 0,45 0,13 = 3,9 (0.170) 0,45 (62,1576) 0,13 = 3,004 in Ukuran spesifikasi pipa : Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1983, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran pipa nominal = 6 in

51 - Schedule pipa = 40 - Diameter dalam (ID) = 3,068 in = ft = 0,078 m - Diameter luar (OD) = 3,500 in = ft - Luas penampang dalam (A t ) = ft 2 Kecepatan linier, v = = = 3,310 ft/s Bilangan Reynold, N re = Karena N Re >4000, maka aliran turbulen. = = 97757,488 Untuk pipa commercial steel dan pipa in Sc.40, diperoleh : = 0,0006 D Dari Fig , Geankoplis,1997 untuk N Re = ,851dan diperoleh : f = 0,006 Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus, L 1 = 50 ft = 0,001, D - 1 buah gate valve fully open ; L 13 (App. C 2a, Foust, 1980) D L 2 = = 3,3236 ft - 3 buah standard elbow 90 ; L 3 = = 23,0098 ft - 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; L 4 = 0, = 3,4515 ft - 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L 5 = 1, = 14,0615 ft Panjang pipa total ( L) = 93,846 ft Faktor gesekan, L D = 30 (App. C 2a, Foust, 1980) L D = 27 (App.C 2c;C 2d, Foust, 1980) L D = 55 (App.C 2c;C 2d, Foust, 1980) F = = = 0,344 ft.lb f /lb m

52 Tinggi pemompaan, z = 50 ft Static head, 2 v Velocity head, 0 2 g c α ΔP Pressure head, P 1 = P 2 = 1 atm; 0 ρ - W f 2 g v Δz g c 2g cα ,344 50,344 ft. lb f / lb m ΔP ρ F (Foust, 1980) Tenaga pompa, - Wf Qρ P 550 = ,344 ft.lb /lb 0,170 ft /s 62,1576 lb /ft = 0,966 hp Untuk efisiensi pompa 80, maka Tenaga pompa yang dibutuhkan = Tabel LD.1 Spesifikasi Pompa Utilitas: Pompa f m 550 ft.lb f /s.hp 0,966 hp = 1,208 hp = 1,5 hp 0,8 Laju Alir (kg/jam) ID (in) m Q (ft 3 /s) Daya (Hp) P. Screening (PU 01) 17234,160 3,068 0,170 1,208 P. Sedimentasi (PU 02) 17234,160 3,068 0,170 1,208 P. Alum (PU 03) 0,862 2, P. Soda Abu (PU 04) 0,465 2,067 0, P. Clarifier (PU 05) 17234,160 3,068 0,170 0,726 P. Sand Filtrasi (PU 06) 17234,160 3,068 0,170 0,726 P. Tangki Utilitas I (PU 07) 17234,160 3,068 0,170 1,207 P. Tangki Utilitas II (PU 08) 1237,0833 1,049 0,012 0,018

53 P. Kation (PU 09) 23,515 0,824 0,0002 0,002 P. H 2 SO 4 (PU 10) , ,00001 P. NaOH (PU 11) 0,0017 1,315 0, ,00001 P. Anion (PU 12) 23,515 0,824 0,0002 0,001 P. Daerator (PU 13) 23,515 0,824 0,0002 0,001 P. Solar ke Ketel Uap (PU 14) 1,856 0,493 0,0002 0,001 P. Solar ke Generator (PU 15) 31, ,042 0,282 P. Kaporit (PU 16) 0, , ,00002 P. Domestik (PU 17) 1237,0833 1,049 0,012 0,052 P. Air Proses (PU 18) 15974, ,157 0, Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1 Jenis : beton kedap air Data: Kondisi penyimpanan : temperatur = 30 o C tekanan = 1 atm Laju massa air : 17234,160 kg/jam = 10,554 lbm/s Densitas air : 995,680 kg/m 3 = 62,195 lbm/ft 3 F 10,554 lbm/s Laju air volumetrik, Q 0.170ft /s ρ ,195 lbm/ft Desain Perancangan : = 0,0048 m 3 /s = 10,1815 ft 3 /min Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991). Perhitungan ukuran tiap bak : Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah (Kawamura, 1991) : = 1,57 ft/min atau 8 mm/s 0 Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft Lebar tangki 1 ft

54 Kecepatan aliran = Desain panjang ideal bak : L = K h 0 dengan : K = faktor keamanan = 1.25 h v (Kawamura, 1991) = kedalaman air efektif ( ft); diambil 10 ft. Lebar tangki = 1 ft Maka : L = 1,25 (10/1,57). 1,018 = 8,106 ft Diambil panjang bak = 9 ft = 2,743 m = 3 m Uji desain : Waktu retensi (t) : Va t Q = = 8,840 menit Desain diterima,dimana t diizinkan 6 15 menit (Kawamura, 1991). Surface loading : = 10,182 x 7,481 1x 9 = 8,463 gpm/ft 2 Q A Laju alir volumetrik Luas permukaan air Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 30 gpm/ft 2 (Kawamura, 1991). Headloss ( h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : h =

55 4. Tangki Pelarutan Ada beberapa jenis tangki pelarutan, yaitu : 1. TP-01 : tempat membuat larutan alum 2. TP-02 : tempat membuat larutan soda abu 3. TP-03 : tempat membuat larutan asam sulfat 4. TP-04 : tempat membuat larutan NaOH 5. TP-05 : tempat membuat larutan kaporit Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C Jumlah : 1 *) Perhitungan untuk TP-01 Data: Kondisi pelarutan : Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan = 50 ppm Al 2 (SO 4 ) 3 yang digunakan berupa larutan 30 ( berat) Laju massa Al 2 (SO 4 ) 3 = 0,862 kg/jam Densitas Al 2 (SO 4 ) 3 30 = 1363 kg/m 3 = 85,0889 lb m /ft 3 Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20 Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, V 1 = = 1,517 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 1,517 m 3 = 1,821 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3

56 1 2 V πd H ,821 m πd D ,821 m πd 8 Maka: D = 1,156 m ; H = 1,735 m Tinggi cairan dalam tangki = = (1,156 )(1,735 ) (1,821) = 1,445 m = 4,742 ft volume cairan x tinggi silinder volume silinder Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 1,445 m = 19,308 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kpa, P operasi = 19,308 kpa + 101,325 kpa = 120,633 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (120,633 kpa) = 180,949 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = ,714 kpa Tebal shell tangki: PD t 2SE 1,2P (Brownell,1959) (Brownell,1959) (180,949 kpa) (1,156 m) 2(87.218,714 kpa)(0,8) 1,2(180,949 kpa) 0,002 m 0,059 in

57 Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,059 in + 1/8 in = 0,184 in = 0,25 in Daya Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 1,156 m = 0,385 m = 1,265 ft E/Da = 1 ; E = 0,385 m L/Da = ¼ ; L = 1/4 x 0,385 m = m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,385 m = m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,156 m = 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 = 3 putaran/det Viskositas Al 2 (SO 4 ) 3 30 = 6, lb m /ft detik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold, 2 ρ N Da NRe (Geankoplis, 1997) μ 85, N Re 4 6,72 10 (1,265) ,975 N Re > , maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 3 5 K T.n.Da ρ P (McCabe,1999) g c K T = 6,3 (McCabe,1999)

58 3 5 6,3 (3 put/det).( ,2808 ft) (85,0889 lbm/ft 32,174 lbm.ft/lbf.det P 2 3 ) 53,888 ft.lbf/det x 1Hp 550 ft.lbf/det 0,098 Hp 0,25 hp Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak = = 0,122 hp = 0,25 hp Tabel LD.2 Perhitungan Tangki Pelarutan Tangki Diameter Daya Volume Tinggi tangki Pengaduk tangki (m 3 ) tangki (m) (m) (hp) (TP 01) 1,821 1,156 1,445 0,122 (TP 02) 1,010 0,950 1,188 0,027 (TP 03) 0,019 0,265 0,104 0,002 (TP 04) 0,001 0,109 0,091 0,00003 (TP 05) 0,010 0,206 0,257 0, Clarifier (CL) Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu Tipe : External Solid Recirculation Clarifier Bentuk : Circular desain Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data: Laju massa air = 17234,160 kg/jam Laju massa Al 2 (SO4) 3 (F 2 ) = 0,862 kg/jam Laju massa Na 2 CO 3 (F 3 ) = 0,465 kg/jam Densitas Al 2 (SO 4 ) 3 = 2710 kg/m 3 (Perry, 1999) Densitas Na 2 CO 3 = 2533 kg/m 3 (Perry, 1999)

59 Densitas air = 995,6800 kg/m 3 (Perry, 1999) Reaksi koagulasi: Al 2 (SO 4 ) Na 2 CO H 2 O 2 Al(OH) Na 2 SO 4 + 3CO 2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan, = 995,7278 kg/m 3 = 0,9962 gr/cm 3 Volume cairan, V = =17,308 m 3 V = 1/4 D 2 H 1/ 2 4V 1/ ,308 D = ( ) 2,711 m H 3,14 3 Maka, diameter clarifier = 3 m Tinggi clarifier = 1,5 D = 4,066 m = 5 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 995,7278 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 3 m = 29,274 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kpa P operasi = 29,274 kpa + 101,325 kpa = 130,599 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (130,599 kpa) = 137,129 kpa

60 Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12,650 psia = ,714 kpa (Brownell,1959) (Brownell,1959) Tebal shell tangki: t PD 2SE 1,2P (137,1294 kpa) (2,711 m) 2(87.218,714 kpa)(0,8) 1,2(137,1294 kpa) 0,003 m 0,105 in 1in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,105 in + 1/8 in = 0,230 in = 1 in Daya Clarifier P = 0,006 D 2 (Ulrich, 1984) dimana: P = daya yang dibutuhkan, kw Sehingga, P = 0,006 (2,711) 2 = 0,044 kw = 0,059 Hp = 0,25 Hp 6. Sand Filtrasi (SF) Fungsi : Menyaring partikel partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier Bentuk Bahan konstruksi : silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah : 1 Data : Kondisi penyaringan : Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 17234,160 kg/jam Densitas air = 995,6800 kg/m 3 = 62,195 lbm/ft 3 (Geankoplis, 1997) Factor keamanan = 20 % Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi.

61 Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki Ukuran Tangki Filter 17234,160 kg/jam 0,25 jam Volume air, Va = 4,327 m ,6800 kg/m Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 1,05 x 4,327 = 4,544 m 3 Volume total = 4/3 x 4,544 m 3 = 6,058 m 3 2.Di Hs Volume silinder tangki (Vs) = 4 Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 4 D (3V/ ) 1/3 Di = 1,370 m ; H = 4,111 m Tinggi air = x 1,370 = 0,343 m Tinggi tangki total = 4, ,343 = 4,453 m Tinggi penyaringan = 1,028 m Tinggi cairan dalam tangki = = 2,936 m Tekanan hidrostatis, P air = x g x l = 995,6800 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 0,343 m = 3,342 kpa P penyaring = = 2089,5 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 1,028 m = 21,043 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kpa P operasi = 3,342 kpa + 21,043 kpa + 101,325 kpa = 125,711 kpa Maka, P design = (1,05) (125,711 kpa) = 131,996 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959) Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kpa (Brownell,1959) Tebal shell tangki :

62 PD t SE 0,6P (131,996 kpa) (1,370 m) (87,218,714 kpa)(0,8) 0,6.(131,996 kpa) 0,001 m 0,051in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,051 in + 1/8 in = 0,176 in 7. Tangki Utilitas Ada beberapa tangki utilitas, yaitu : TU-01 : menampung air untuk didistribusikan ke air proses tangki utilitas 2 dan air proses. TU-02 : menampung air untuk didistribusikan ke domestic. Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi penyimpanan : Temperatur 28 C dan tekanan 1 atm Jumlah : 1 unit *) Perhitungan untuk TU-01 Kondisi operasi : Temperatur = 30 o C Laju massa air = 17234,160 kg/jam = 10,554 lbm/s Densitas air = 996,24 kg/m 3 = 62,1576 lbm/ft 3 (Geankoplis, 1997) Kebutuhan perancangan = 3 jam Perhitungan Ukuran Tangki : 17234,160 kg/jam 3 jam Volume air, Va = 51,898 m ,24 kg/m Volume tangki, V t = 1,2 51,898 m 3 = 62,277 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6

63 62,277 62,277 D = 4,044 m ; 1 2 V πd H m πd D m πd 10 H = 4,852 m Tinggi cairan dalam tangki = = 13,266 ft Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik volume cairan x tinggi silinder volume silinder = (51,898 )(4,852 ) = 4,044 m (62,277) P hid = x g x l = 996,24 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 4,044 m = 39,477 kpa Tekanan operasi, P o = 1 atm = 101,325 kpa P operasi = 39, ,325 kpa = 140,802 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05)( 140,802 kpa) = 147,843 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = 87218,714 kpa Tebal shell tangki: PD t 2SE 1,2P (Brownell,1959) (Brownell,1959) t (147,843 kpa) (4,044 m) 2(87.218,714 kpa)(0,8) 1,2(147,843 kpa) 0,004 m 0,169 in Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,169 in + 1/8 in = 0,294 in

64 Tabel LD.3 Perhitungan Tangki Utilitas Tangki Volume Diameter Tinggi Tebal Jumlah tangki (m 3 ) tangki (m) tangki (m) shell (in) (unit) (TU 01) 62,277 4,044 4,852 0,294 1 (TU 02) 35,783 3,121 4,681 0, Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi : Mengurangi kesadahan air Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 C Tekanan = 1 atm Data : Laju massa air = 23,515 kg/jam = 0,024 lb m /detik Densitas air = 996,68 kg/m 3 = 62,195 lbm/ft 3 (Geankoplis,1997) Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20 Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation = 1 ft = 0,305 m = 0,5 m - Luas penampang penukar kation = 0,786 ft 2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 1,600 ft = 0,762 m Tinggi silinder = 2 1 ft = 2 ft = 0,610 m = 1 m Diameter tutup = diameter tangki = 1 ft Rasio axis = 2 : Tinggi tutup = 1 0,5 ft = 0,152 m (Brownell,1959) Sehingga, tinggi cation exchanger = 2 ft + (2 x 0,5 ft) = 3 ft = 0,914 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatis P = = 995,68 kg/m 3 x 9,8 m/det² x 0,762 m = 7435,340 kpa

65 Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kpa P operasi = 7435,340 kpa + 101,325 kpa = 7536,665 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (7536,6650 kpa) = 7913,498 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell, 1959) Allowable stress = psia = 87218,714 kpa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki: t PD 2SE 1,2P (7913,498 kpa) (0,305m) 2(87.218,714 kpa)(0,8) 1,2(7913,4982kPa) 0, 019 m 0,730 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,730 in + 1/8 in = 0,855 in = 1 in 9. Penukar Anion (anion exchanger) (AE) Fungsi Bentuk : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, Grade B Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur = 30 0 C Tekanan = 1 atm Laju massa air = 23,515 kg/jam Densitas air = 995,680 kg/m 3 (Geankoplis, 1997) Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20 Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.3, The Nalco Water Handbook, diperoleh:

66 - Diameter penukar anion = 1 ft = 0,305 m - Luas penampang penukar anion = 0,786 ft 2 Tinggi resin dalam anion exchanger = 1,600 ft = 0,487 m Tinggi silinder = 2 1 ft = 2 ft = 0,610 m Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup = 0,152 m Sehingga, tinggi tangki total = 0, (0,1524) = 0,914 m = 1 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatis P = 995,68 kg/m³ x 9,8 m/det² x 0,488 = 4758,618 kpa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kpa P = 4758,618 kpa + 101,325 kpa = 4859,943 kpa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (4859,943 kpa) = 5102,940 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = ,714 kp (Brownell,1959) (Brownell,1959) Tebal shell tangki: PD t SE 0,6P (5102,938 kpa) (0,305 m) (87.218,714 kpa)(0,8) 0,6(5102,940 kpa) 0,023m 0,918 in 1in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,918 in + 1/8 in = 1,043 in 10. Deaerator (DE) Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

67 Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur = 30 0 C Tekanan = 1 atm Kebutuhan Perancangan : 1 hari Laju alir massa air = 23,515 kg/jam Densitas air ( ) = 995,6800 kg/m 3 (Perry, 1999) Faktor keamanan = 20 Perhitungan a. Ukuran Tangki : 23,515 kg/jam 24 jam Volume air, Va = 0,567 m ,68 kg/m Volume tangki, V t = 1,2 0,567 m 3 = 0,680 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V 1/4 D²H 1/4 D 2 (4D/3) ( D³)/3 D (3V/ ) 1/3 D = 0,866 m H = 1,299 m Tinggi cairan dalam tangki = = 1,083 m b. Diameter dan tinggi tutup : Diameter tutup = diameter tangki = 0,866 m Rasio axis = 4 : 1 Tinggi tutup = = 0,217 m Tinggi tangki total = 0, (0,217) = 1,299 m Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik P hid = x g x l = 996,68 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 1,083 m = 10,565 kpa Tekanan udara luar, P o = 1 atm = 101,325 kpa P operasi = 10,565 kpa + 101,325 kpa = 111,890 kpa

68 Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (111,890 kpa) = 117,484 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959) Allowable stress = psia = 87218,714 kpa (Brownell,1959) Tebal dinding tangki: t PD 2SE 1,2P (117,484 kpa) (0,866 m) 2(87218,714 kpa)(0,8) 1,2(117,484 kpa) 0,001 m 0,029in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal dinding yang dibutuhkan = 0,029 in + 1/8 in = 0,154 in Maka dipakai tebal standar = ¼ in 11. Ketel Uap (KU) Fungsi Jenis : Menyediakan uap untuk keperluan proses : Ketel pipa api Jumlah : 1 Bahan konstruksi : Carbon steel Data : Total kebutuhan uap = 23,515 kg/jam = 51,841 lbm/jam = 0,014 lbm/detik Uap panas lanjut yang digunakan bersuhu C pada tekanan 1 atm. Entalpi steam (H) = 2230,2 kj/kg = 1164,598 Btu/lb m W = 34,5 x P x970, 3 H (Caplan, 1980) P = (51,841)(1164,598 ) (34,5)(970,3 ) = 1,804 Hp = 2 Hp

69 Menghitung jumlah tube, Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft 2 /hp. Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft 2 /hp A = 1,804 hp x 10 ft 2 /hp = 18,035 ft 2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube = 10 ft - Diameter tube = 1,5 in - Luas permukaan pipa, a = 0,393 ft 2 / ft Sehingga jumlah tube = 2 A (1,804 ft ) N t = ' = 2 L x a 10 ft x 0,393 ft / ft N t = 4,595 N t = 5 buah 12. Tangki Bahan Bakar (TB-01) Fungsi : Menyimpan bahan bakar Solar Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, grade B Jumlah : 1 Kondisi operasi : Temperatur 30 C dan tekanan 1 atm Laju massa bahan bakar = 31,021 L/jam (Bab VII) Densitas solar = 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft 3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 60 hari Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) = 31,021 L/jam x 60 hari x 24 jam/hari = 44670,261 L = 44,670 m 3 Volume tangki, V t = 1,2 44,670 m 3 = 53,604 m 3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

70 1 2 V πd H πd 3D/2 4 (3 D³)/8 D (8V/3 ) 1/3 D = 3,571 m ; H = 5,356 m Tinggi cairan dalam tangki = volume cairan x tinggi silinder volume silinder Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik = (44,670 )(5,356 ) = 4,463 m (53,604 ) P hid = x g x l = 890,0712 kg/m 3 x 9,8 m/det 2 x 4,463 m = 38,929 kpa Tekanan operasi, P o = 1 atm = 101,325 kpa P operasi = 38,929 kpa + 101,325 kpa = 140,254 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05)( 140,254 kpa) = 147,267 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = psia = ,714 kpa Tebal shell tangki: PD t 2SE 1,2P (147,267 kpa) (3,571m) t 2(87.218,714 kpa)(0,8) 1,2(147,267 kpa) (Brownell,1959) (Brownell,1959) 0,004 m 0,149 in Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0, /8 in = 0,271 in = 1 in

71 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan gas metana digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Peters et.al., 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp ,- (seputarforex.com, 14 Desember 2014). 1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Biaya Tanah Lokasi Pabrik Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp /m 2. Luas tanah seluruhnya = m 2 Harga tanah seluruhnya = m 2 Rp /m 2 = Rp ,- Biaya perataan tanah diperkirakan 5 dari harga tanah seluruhnya dan biaya administrasi pembelian tanah diperkirakan 1% dari harga tanah seluruhnya (Timmerhaus, 2004). Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp ,- = Rp ,- Biaya administrasi = 0,01 x Rp ,- = Rp ,- Total biaya tanah (A) = Rp , Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No Jenis areal Luas (m 2 ) Harga/m Total 1 Pos jaga 40 Rp Rp Rumah timbangan 100 Rp Rp

72 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya (Lanjutan) 3 Parkir 200 Rp Rp Taman 100 Rp Rp Area bahan baku 500 Rp Rp Ruang kontrol 100 Rp Rp Area proses Rp Rp Area produk 500 Rp Rp Perkantoran 500 Rp Rp Laboratorium (R&D) 150 Rp Rp Quality Control Dept 100 Rp Rp Poliklinik 100 Rp Rp Kantin 200 Rp Rp Ruang ibadah 70 Rp Rp Perpustakaan 100 Rp Rp Gudang peralatan 200 Rp Rp Bengkel 150 Rp Rp Unit pemadaman 18 kebakaran 100 Rp Rp Unit pengolahan air Rp Rp Pembangkit listrik 200 Rp Rp Pembangkit uap 200 Rp Rp Unit pengolahan limbah 800 Rp Rp Perumahan karyawan Rp Rp Jalan 700 Rp Rp Antar Bangunan 700 Rp Rp area perluasan Rp Rp Total Rp Rp Harga bangunan saja = Rp ,- Harga sarana = Rp ,- Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp ,-

73 1.1.3 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut: m X 2 I x C x C y (Timmerhaus, 2004) X1 I y dimana: C x = harga alat pada tahun 2013 C y X 1 X 2 = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia = kapasitas alat yang tersedia = kapasitas alat yang diinginkan I x = indeks harga pada tahun 2012 I y m = indeks harga pada tahun yang tersedia = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2013 digunakan metode regresi koefisien korelasi: n ΣXi Yi ΣXi ΣYi n ΣX ΣX n ΣY ΣY r (Montgomery, 1992) i i i i 2 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift Tahun Xi Indeks (Yi) Xi.Yi Xi² Yi² Total (Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004) Data: n = 10 i = 55 Yi iyi i² = 385 Yi²

74 Dengan memasukkan harga harga pada Tabel LE-2, maka diperoleh harga koefisien korelasi : r = (10) (58914) (55) ( 10500) [(10) ( 58914) (55)²] [(10) ( ) (10500)² ] ½ 0,9 1 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 (2013) X = variabel tahun ke n a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh: b n ΣX Y ΣX ΣY i i i 2 n ΣX ΣX 2 a 2 2 i i i 2 Yi. Xi Xi. Xi.Yi (Montgomery, 1992) n. Xi ( Xi) Maka: (10)(58914) (55)(10500) b = 14, (10)(385) (55) (10500)(385) (55)(58914) a = 972, (10)(385) (55) ( yi) y = 1050 ( n) ( y a) X = 5, 5 ( b) Dengan demikian harga Indeks pada tahun 2014 (n = 22 tahun yang ke -22 maka X = 21) adalah :

75 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b X Y 14, ,400 ( ) Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2014 adalah: Y = 14,109(21) ,925 Y = 1268,691 Perhitungan harga peralatan yang digunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004). Contoh perhitungan harga peralatan a. Tangki Penyimpanan Larutan NaOH (T-101) Kapasitas tangki, X 2 = m 3. Dari Gambar LE.1, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X 1 ) 1 m³ pada tahun 2002 adalah (C y ) US$ Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (I y ) Capacity, gal Purchased cost, dollar Mixing tank with agitator 304 Stainless stell Carbon steel 310 kpa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical) Jan,2002 P Capacity, m 3 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004) Indeks harga tahun 2013 (I x ) adalah Maka estimasi harga tangki untuk (X 2 ) m 3 adalah :

76 C x = US$ , , C x = US$ 29,385 (Rp ,-)/(US$ 1) C x = Rp Rp ,-/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LE.4 untuk perkiraan peralatan utilitas Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 TK I TK I TK I R NI P NI P NI FP NI C I BE NI SC NI SC NI B NI B NI AB I K I Sub Total Import Sub Total Non-import Total Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah No. Kode Unit Ket*) Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp) 1 SC 1 I Rp Rp BS 1 NI Rp Rp

77 3 CL 1 I Rp Rp SF 1 I Rp Rp CE 1 I Rp Rp AE 1 I Rp Rp DE 1 I Rp Rp TU-01 1 I Rp Rp TU-02 1 I Rp Rp TP-01 1 I Rp Rp TP-02 1 I Rp Rp TP-03 1 I Rp Rp TP-04 1 I Rp Rp TP-05 1 I Rp Rp KU-01 1 I Rp Rp PU-01 1 NI Rp Rp PU-02 1 NI Rp Rp PU-03 1 NI Rp Rp PU-04 1 NI Rp Rp PU-05 1 NI Rp Rp PU-06 1 NI Rp Rp PU-07 1 NI Rp Rp PU-08 1 NI Rp Rp PU-09 1 NI Rp Rp PU-10 1 NI Rp Rp PU-11 1 NI Rp Rp PU-12 1 NI Rp Rp PU-13 1 NI Rp Rp PU-14 1 NI Rp Rp PU-15 1 NI Rp Rp PU-16 1 NI Rp Rp PU-17 1 NI Rp Rp PU-18 1 NI Rp Rp TB-01 1 I Rp Rp BP 2 NI Rp Rp TS 1 I Rp Rp BN 2 NI Rp Rp Generator 2 NI Rp Rp Total Import Total Non-Import Total Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan non impor.

78 Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut Biaya transportasi = 5 - Biaya asuransi = 1 - Bea masuk = 15 - PPn = 10 - PPh = 10 - Biaya gudang di pelabuhan = 0,5 - Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 - Transportasi lokal = 0,5 - Biaya tak terduga = 0,5 Total = 43 (Timmerhaus,2004) Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut : - PPn = 10 - PPh = 10 - Transportasi lokal = 0,5 - Biaya tak terduga = 0,5 - Total = 21 (Timmerhaus,2004) Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased equipment delivered) adalah (A): = 1,43 (Rp ,- + Rp ,-) + 1,21 ( Rp ,- + Rp ,-) = Rp ,- Biaya pemasangan diperkirakan 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus,2004). Biaya pemasangan (B) = 0,1 Rp ,- = Rp ,- Total harga peralatan (HPT) = Harga peralatan + biaya pemasangan (C) = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,-

79 1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 13 dari total harga peralatan (Timmerhaus,2004) Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,13 Rp ,- = Rp , Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 50 dari total harga peralatan (Timmerhaus, 2004) Biaya perpipaan (E) = 0,5 Rp ,- = Rp , Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 dari HPT (Timmerhaus, 2004) Biaya instalasi listrik (F) = 0,1 Rp ,- = Rp , Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 8 dari HPT (Timmerhaus, 2004) Biaya insulasi (G) = 0,08 Rp ,- = Rp , Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 1 dari HPT (Timmerhaus, 2004) Biaya inventaris kantor (H) = 0,01 Rp ,- = Rp , Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 1 dari total harga peralatan (HPT) (Timmerhaus, 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan (I) = 0,01 Rp ,- = Rp ,-

80 Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No Jenis Kenderaan Unit Tipe Harga/unit Total 1 Dewan Komisaris 3 New Vios Rp Rp Direktur 1 New Vios Rp Rp Manajer 4 New Innova G Rp Rp Bus Karyawan 2 Hino RK8 Bus Rp Rp Truk 2 Hino Dutro PS Rp Rp Tangki 3 Hino Dutro 6,8 PS Rp Rp Mobil Pemasaran 2 New Avanza 1,3 G Rp Rp Mobil Pemadam Kebakaran 1 Fire Truck G-type Rp Rp Total Rp Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp , - Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) Pra Investasi Diperkirakan 7 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Pra Investasi (A) = 0,07 Rp ,- Pra Investasi (A) = Rp , Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 8 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0,08 Rp , - = Rp , Biaya Kontraktor Diperkirakan 2 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Kontraktor (C) = 0,02 Rp , - = Rp ,-

81 1.2.4 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Tak Terduga (D) = 0,1 Rp , - Biaya Tak Terduga (E) = Rp , Biaya Legalitas Diperkirakan 4 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Kontraktor (C) = 0,04 Rp , - = Rp ,- Total MITTL = A + B + C + D + E= Rp ,- Total MIT = MITL + MITTL = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- 2 Modal Kerja Modal kerja didasarkan pada perhitungan pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari) Persediaan Bahan Baku Bahan Baku Proses 1. Kotoran Ayam Kebutuhan = 4500 kg/jam Harga = Rp 300,-/kg (Anonym) Harga total = 90 hari x 24 jam/hari x 4500 kg/jam x Rp 300,-/kg = Rp ,- 2. Bakteri Anaerobik Kebutuhan = 45 kg/jam Harga = Rp 500,-/kg (Alibaba.com) Harga total = 90 hari x24 jam/hari x 45 kg/jam x Rp 500,-/kg = Rp ,- 3. NaHCO 3 Kebutuhan = 11,250 kg/jam Harga = Rp 2300,-/kg (Alibaba.com )

82 Harga total = 90 hari x24 jam/hari x 11,250 kg/jam x Rp 2300,-/kg = Rp , Bahan Baku Utilitas 1. Alum, Al 2 (SO 4 ) 3 Kebutuhan = 0,862 kg/jam Harga = Rp 5.750,-/kg ( Alibaba.com ) Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,862 kg/jam Rp 5.750,- /kg = Rp ,- 2. Soda abu, Na 2 CO 3 Kebutuhan = 0,465 kg/jam Harga = Rp 3.680,-/kg ( Alibaba.com ) Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0,465 kg/jam Rp 3.680,-/kg = Rp ,- 3. Kaporit Kebutuhan = 0,004 kg/jam Harga = Rp ,-/kg (Alibaba.com) Harga total = 90 hari 24 jam/hari kg/jam Rp ,-/kg = Rp ,- 4. H 2 SO 4 Kebutuhan = 0,001 kg/jam Harga = Rp 2.760,-/kg (Alibaba.com) Harga total = 90 hari 24 jam/hari x 0,001 kg/jam Rp 2.760,-/kg = Rp 8.168,- 5. NaOH Kebutuhan = 0,002 kg/jam Harga = Rp 4.500,-/kg (Alibaba.com ) Harga total = 90 hari 24 jam/hari x 0,002 kg/jam Rp 4.500,-/kg = Rp ,- 6. Solar Kebutuhan = 18,440 L/jam Harga solar untuk industri = Rp ,-/L (Alibaba.com)

83 Harga total= 90 hari 24 jam/hari 18,440 L/jam Rp.11,500,00,-/L = Rp ,- Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah Rp , Kas Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan Juml Jumlah Gaji/bulan ah Gaji/bulan Dewan Komisaris 3 Rp Rp General Manajer 1 Rp Rp Sekretaris 1 Rp Rp Manajer Teknik dan Produksi 1 Rp Rp Manajer Pembelian dan Pemasaran 1 Rp Rp Manajer Umum dan Keuangan 1 Rp Rp Kepala Bagian Keuangan 1 Rp Rp Kepala Bagian Umum dan Personalia 1 Rp Rp Kepala Bagian Teknik 1 Rp Rp Kepala Bagian Produksi 1 Rp Rp Kepala Bagian R&D 1 Rp Rp Kepala Bagian QC/QA 1 Rp Rp Kepala Seksi Proses 1 Rp Rp Kepala Seksi Utilitas 1 Rp Rp Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi 1 Rp Rp Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 Rp Rp Kepala Seksi Keuangan 1 Rp Rp Kepala Seksi Pemasaran 1 Rp Rp

84 Kepala Seksi Administrasi dan Personalia 1 Rp Rp Kepala Seksi Humas 1 Rp Rp Kepala Seksi Keamanan 1 Rp Rp Karyawan Proses 25 Rp Rp Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D 6 Rp Rp Karyawan Utilitas 10 Rp Rp Karyawan Unit Pembangkit Listrik dan Instrumentasi 10 Rp Rp Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 Rp Rp Karyawan Bag. Keuangan 3 Rp Rp Karyawan Bag. Administrasi dan Personalia 6 Rp Rp Karyawan Bag. Humas 4 Rp Rp Karyawan Penjualan/ Pemasaran 5 Rp Rp Karyawan Gudang / Logistik 5 Rp Rp Petugas Keamanan 8 Rp Rp Dokter 2 Rp Rp Perawat 2 Rp Rp Petugas Kebersihan 6 Rp Rp Supir 10 Rp Rp Gaji lembur Rp Jumlah 135 Rp Rp Diperkirakan seluruh karyawan bekerja sebagai sift lembur, dimana gaji lembur dihitung dengan rumus: 1/173 x gaji per bulan, dimana untuk 1 jam pertama dibayar 1,5 kali gaji perjam dan jam berikutnya 2 kali dari gaji satu jam (Kep. Men, 2003). Diperkirakan dalam 1 tahun 12 hari libur dengan 8 jam kerja untuk tiap harinya, artinya dalam satu bulan memiliki 1 hari libur yang dimanfaatkan sebagai lembur, maka:

85 Gaji lembur untuk 8 jam kerja yaitu: Gaji seluruh karyawan sift sebesar : Rp jam pertama = 1,5 x 1 x 1/173 x Rp = Rp ,- 7 jam berikutnya = 2 x 7 x 1/173 x Rp = Rp ,- Total gaji lembur dalam 1 bulan = Rp ,- Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp ,- Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp , Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 dari total gaji pegawai. Biaya Administrasi Umum = 0,10 Rp ,- = Rp , Biaya Pemasaran Diperkirakan 10 dari total gaji pegawai. Biaya Pemasaran = 0,10 Rp ,- = Rp , Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut (Rusjdi, 2004): Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00). Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00). Tarif pajak ditetapkan sebesar 0,5% (Pasal 5 UU No.21/97). Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp ,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97). Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

86 Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut: Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Gas Metana Nilai Perolehan Objek Pajak - Tanah Rp ,- - Bangunan Rp ,- Total NJOP Rp ,- Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp ,- ) (Perda Sumatera Barat) Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp ,- Pajak yang Terutang (0,5% NPOPKP) Rp ,- Pajak Bumi dan Bangunan per 3 bulan Rp ,- Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas Selama 3 Bulan No Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1 Gaji Pegawai p ,- 2 Administrasi Umum Rp ,- 3 Pemasaran Rp ,- 4 Pajak Bumi dan Bangunan p ,- Total Rp , Biaya Start Up Diperkirakan 8 dari modal investasi tetap (Timmerhaus, 2004). Biaya Administrasi Umum = 0,08 Rp ,- = Rp , Piutang Dagang IP PD HPT 12 dimana : PD = piutang dagang dimana : IP = jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan) dimana : HPT = hasil penjualan tahunan Penjualan :

87 Harga jual CH 4 = Rp ,-/kg Produksi CH 4 = 850,085 kg/jam Hasil penjualan CH 4 tahunan yaitu : = 850,085 kg/jam 24 jam/hari 330 hari/tahun Rp ,-/kg = Rp ,- Harga jual Limbah = Rp 400,-/kg Produksi Limbah = 10385,269 kg/jam Hasil penjualan Limbah tahunan yaitu : = 10385,269 kg/jam 24 jam/hari 330 hari/tahun Rp 0,-/kg = Rp ,- Total penjualan = Hasil penjualan CH 4 tahunan + Hasil penjualan Limbah tahunan = Rp ,- + Rp ,- = Rp ,- 3 Piutang Dagang = Rp ,- 12 Piutang Dagang = Rp ,- Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No Jenis Biaya Jumlah 1 Bahan Baku Proses dan Utilitas Rp ,-,- 2 Biaya Kas Rp ,-,- 3 Biaya Start Up Rp ,- 4 Piutang Dagang Rp ,- Total Modal Kerja 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 ,-

88 = Rp ,- - Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi = 0,4 Rp ,- = Rp ,- 3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga: Gaji total = (12 + 2) Rp ,- = Rp , Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 12.5% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2014). = 0,125 Rp ,- = Rp , Depresiasi dan Amortisasi Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D dimana : D P L n P L n = depresiasi per tahun = harga awal peralatan = harga akhir peralatan = umur peralatan (tahun) 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. Biaya amortisasi diperkirakan 20% dari MITTL, sehingga: Amortisasi = 20% x Rp ,-

89 Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi 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 Sarana transportasi TOTAL Total Biaya Depresiasi dan Amortisasi =Rp ( ) = Rp , Biaya Tetap Perawatan Biaya tetap perawatan terbagi menjadi: 1. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 dari harga bangunan Biaya perawatan bangunan = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 2. Perawatan mesin dan alat-alat proses (Timmerhaus, 2004) Diperkirakan 10% dari HPT Biaya perawatan mesin dan alat proses = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 3. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol.(timmerhaus, 2004) Biaya perawatan instrumentasi dan alat kontrol = 0, ,- = Rp ,- 4. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 dari harga perpipaan (Timmerhaus, 2004)

90 Biaya perawatan perpipaan = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 5. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan instalasi listrik = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 6. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan insulasi = 0,1 Rp ,- = Rp ,- 7. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan inventaris kantor = 0, ,- = Rp ,- 8. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan perlengkapan kebakaran = 0, ,- = Rp ,- 9. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan kendaraan = 0,1 Rp ,- = Rp 603,830,000,- Total Biaya Perawatan = Rp , Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Diperkirakan 10 dari modal investasi tetap (Timmerhaus, 2004) Biaya tambahan industri = 0,1 Rp ,- = Rp , Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 dari biaya tambahan (Timmerhaus, 2004) Biaya administrasi umum = 0,1 x Rp ,- = Rp ,-

91 3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 dari biaya tambahan (Timmerhaus, 2004) Biaya pemasaran dan distribusi = 0,1 x Rp ,- = Rp , Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan Diperkirakan 10 dari biaya tambahan (Timmerhaus, 2004) Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan = 0,1 x Rp ,- = Rp , Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1% dari modal investasi tetap Biaya asuransi = 0,031 x Rp ,- = Rp ,- 2. Biaya asuransi karyawan Asuransi karyawan 1,54% dari total gaji karyawan (Biaya untuk asuransi tenaga kerja adalah 2,54% dari gaji karyawan, dimana 1% ditanggung oleh karyawan dan 1,54% ditanggung oleh perusahaan) = 0,0154 x Rp ,- = Rp ,- Total biaya asuransi = Rp , Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp ,- Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp ,- 3.2 Biaya Variabel 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 adalah : 330 = Rp ,- = Rp , Biaya Variabel Tambahan Biaya variabel tambahan terbagi menjadi:

92 1. Biaya Perawatan Diperkirakan 15 dari biaya tetap perawatan Biaya perawatan = 0,15 x Rp ,- = Rp ,- 2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 dari biaya tetap pemasaran Biaya pemasaran dan distribusi = 0,1 x Rp ,- = Rp ,- Total biaya variabel tambahan = Rp , Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 20 dari biaya variabel tambahan Biaya variabel lainnya = 0,2 x 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 ,- Bonus perusahaan diberikan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan. Bonus perusahaan = 0,005 Rp ,- = Rp ,- Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp ,-

93 4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2012, Tentang Perubahan Keempat atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah ( 2012): Penghasilan sampai dengan Rp ,- dikenakan pajak sebesar 5. Penghasilan Rp ,- sampai dengan Rp ,- dikenakan pajak sebesar 15. Penghasilan Rp ,- sampai dengan Rp ,- dikenakan pajak sebesar 25. Penghasilan di atas Rp ,- dikenakan pajak sebesar 30%. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 Rp = Rp 5,000,000, (Rp Rp ) = Rp , (Rp Rp ) = Rp , (Rp Rp ) = Rp ,- Total PPh = Rp ,- 4.3 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 x 100 Totalpenjualan PM = x 100 % PM = 61,96% 5.2 Break Even Point (BEP) BEP = BEP = Biaya Tetap TotalPenjualan Biaya Variabel

94 BEP = 28,96 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 28,96 % 6733 ton/tahun = 1949,84 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP = 62,43 % Rp ,- 5.3 Return on Investment (ROI) ROI = Laba setelah pajak Total ModalInvestasi 100 = Rp ,- ROI = 100 ROI = 50,12 % 5.4 Pay Out Time (POT) 1 POT = 50, POT = 2,00 tahun 5.5 Return on Network (RON) RON = Laba setelah pajak 100 Modal sendiri RON = 100 RON = 83,53 % 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 Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 56,99.

95 Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP % Kapasitas Biaya tetap Biaya variable Total biaya produksi Penjualan 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Harga (Rp) Kapasitas produksi (%) Gambar LE.2 Grafik BEP Biaya tetap Biaya variabel Total biaya produksi Penjualan Garis BEP

96 Thn Laba sebelum pajak Pajak Laba Sesudah pajak Tabel LE.11 Data Perhitungan IRR Depresiasi Net Cash Flow P/F pada i =50% PV pada i = 50% P/F pada i =70% PV pada i = 70% , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , IRR = 50 + x (70 50) = 56,69%

97