TUGAS UNIT OPERASI II : MEKANIKA FLUIDA Proses Pengosongan Mixer Batch Larutan Cat Densitas 1,66; Viskositas 110 Cp; Volume 20000 Liter Ke Hopper Pengalengan Selama 20 Menit Disusun oleh : Kelompok 7 Abrar Haris 210301121 Barzan Maulana 210301121 Deariska 21030112130085 Imam Noor Said 210301121 Mayke Putri Hasta Rani 21030112130128 Suryo Tetuko 210301121 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2014
BAB I PENDAHULUAN Transportasi fluida merupakan hal yang penting dalam suatu proses di industry, misalnya dalam industri cat. Dalam menangani bahan-bahan proses di industry cat, dapat digunakan berbagai macam cara perpindahan, untuk bahan yang berupa fluida atau yang dapat diperlakukan seperti fluida cara yang sering digunakan adalah mengalirkan bahan yang bersangkutan melalui saluran tertutup (pipa). Dalam perancangan pengaliran secara tertutup, perlu diperhatikan sifat dari fluidanya. Sifat fisis dari suatu fluida dapat didefinisikan dengan berdasarkan pada tekanan, temperatur, densitas, dan viskositas. Ditinjau dari pengaruh perubahan tekanan, fluida dibagi menjadi dua jenis yaitu fluida tak mampat (incompressible) dan fluida mampat (compressible). Pada suatu suhu dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyai densitas tertentu. Pada fluida tak mampat (incompressible), zat tidak terjadi perubahan fisis terutama kerapatan massa (densitas) apabila mengalami perubahan tekanan, contohnya pada fluida non volatil. Sedangkan pada fuida mampat (compressible), zat akan mengalami perubahan sifat fisis terutama kerapatan massanya (densitas) apabila mengalami perubahan tekanan, contohnya pada fluida yang volatil. Pada fluida cair, viskositasnya dibagi menjadi dua jenis, yaitu Newtonian fluid dan non Newtonian fluid. Aliran fluida terdiri dari dua macam yaitu aliran secara terbuka atau berhubungan dengan udara luar dan aliran tertutup. Pada sebagian besar industri menggunakan aliran tertutup yang dilakukan dalam pipa, terutama digunakan pada fluid cair. Aliran fluida cair dalam pipa, bila ditinjau dari kestabilan kapasitasnya dibagi menjadi dua, yaitu aliran dalam keadaan mantap (steady state) dan aliran tak mantap (unsteady state). Sedangkan jenis aliran fluida jika ditinjau dari arah lintasan partikel fluida yang mengalir terdiri dari dua jenis yaitu aliran laminer dan aliran turbulen. Pada makalah ini akan dibahas tentang pompa dan spesifikasinya, tenaga pompa dan pemilihan pompa yang cocok untuk proses pengosongan mixer batch larutan cat densitas 1,66; viskositas 110 cp; volume 20000 liter ke gopper pengalengan selama 20 menit.
BAB II SPESIFIKASI ALAT DAN KONDISI OPERASI II.1 SPESIFIKASI ALAT Mixer batch Fungsi :Untuk mencampurkan bahan-bahan pembuat cat menjadi homogen Jumlah : 1 Kondisi Operasi : Temperatur 25 o C (suhu kamar) Tekanan 1 atm Hopper Fungsi : Untuk menampung cat yang sudah homogen dari mixer batch Jumlah : 1 Kondisi Operasi :Temperatur 25 o C (suhu kamar) Tekanan 1 atm Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pengosongan Mixer Batch II.2. KONDISI OPERASI Pemompaan cat ini dilakukan di dalam pabrik cat, dari mixer batch menuju hopper pengalengan produk. Di dalam mixer batch terjadi pencampuran bahan-bahan penyusun cat dengan proses pengadukan lambat, kondisi operasi pada mixer batch adalah suhu kamar
(25 o C) dengan tekanan 1 atm. Selanjutnya dipompakan menuju hopper (penampung) sebelum akhirnya didistribusikan ke dalam kaleng-kaleng cat untuk dipasarkan. Kondisi operasi pada hopper adalah suhu kamar (25 o C) dengan tekanan 1 atm Densitas cat ( ) = 1,66 gr/cm 3 = 1660 kg/m 3 =103,63 lbm/ft 3 Viskositas cat (µ) = 110 cp = 1,1 poise = 1,1 gr/cm.s = 1,1x10-5 kg/m.s = 0,7392x10-2 Lb/ft.s Volume = 20000 L = 20 m 3 Waktu pengosongan = 20 menit = 1200 sekon Laju aliran Cat (Q) = = Kecepatan (V) = 1000 L/menit = 1 m 3 /menit = 60 m 3 /jam = 2118,88 ft 3 /jam = 0,589 ft 3 /s = Q/A = 1,485 ft 2 /s Laju alir massa ( ) = = 60 m 3 /jam.1660 kg/m 3 = 99600 kg/jam Volume mixer batch = Volume cat x faktor koreksi keselamatan = 20 m 3 x 1,2 = 24 m 3 Penentuan Pipa Pada fluida kental: Di opt = 3,0. qf 0,36 µ c 0,18 Di opt = 3,0. 0,589 0,36.110 0,18 = 5,779 in Pipa Baja Komersil dengan nominal size = 6 in; schedule number = 40 diameter dalam = 6,065 in = 0,5054 ft
Reynold = = 9820.2379 (aliran turbulen karena> 3000), dari tabel gambar 4.4 MenghitungFriksi Pipa dan Fitting Jumlah (n) Le (ft) n.le Exit (Conventional sharp edged) 1 50,10 x 0,5054ft 25,3205 Pipa (Straight) Elbow (Standard 90 o ) Globe valve (fully open) Gate valve (fully open) Disc meter - 328,0839 328,0839 4 30 x 0,5054ft 15,162 1 340 x 0,5054ft 171,836 3 13 x 0,5054ft 6,5702 1 400 x 0,5054ft 202,16 Entrance (Conventional sharp edged) 1 25,05 x 0,5054ft 12,6603 n.le 761,7974
Menghitung Daya Pompa Aliran steady state maka v = 0 Tekanan tangki hopper dan mixer batch sama maka P = 0 Beda elavasi z = 32,8084 ft Daya pompa adalah hasil kali (-w f ) dengan laju kapasitas massa (q m ) ( ) ( ) Untuk menghitung daya pompa nyata diperlukan efisiensi pompa, efisiensi (η) dihitung menggunakan grafik hubungan efisiensi dengan kapasitas
Berdasarkan grafik pada lampiran 6, maka dengan debit pompa sebesar 40%. gal/min diperoleh effisiensi Perhitungan daya motor. Efisiensi motor adalah 80%