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)
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 6 180 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.
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 (4500,000 + 11,250 + 45,000 + 9000) kg/jam = 13556,250 kg/jam F 5 = 13556,250 kg/jam
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 2124,000 - - - - Hidrogen 292,500 - - - - Nitrogen 301,500 - - - 301,500 Oksigen 911,250 - - - - Sulfur 0,135 - - - - Air 236,115 - - 9000,000 9236,115 Abu 634,500 - - - 634,500 NaHCO3-11,250 - - 11,250 Bakteri - - 45,000-45,000 C6H12O6 - - - - 3318,979 H2S - - - - 8,906 sub total 4500,000 11,250 45,000 9000,000 13556,250 Total 13556,250 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
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 3318,979-165,949 N2 301,500 9,045 292,455 H2S 8,906 8,906 - Abu 634,500-634,500 NaHCO3 11,250-11,250 Bakteri 45,000-45,000 CH4-840,808 - CO2-2312,222 - H2O 9236,115-9236,115 Subtotal 13556,250 3170,981 10385,269 Total 13556,250 13556,250
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 = 1,085616 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 = 1 2312,222 = 0,026 x 2 = 0 (tidak ada CO 2 pada liquid input)
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 15,3768 1956,25-2,1117 Didapat harga p Ln P = P 1956,25 15,3768 - (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 2 1 2 V y 1 1 y 1 L 1 1 1 V y 2 1 y 2 L min 0 1 0 858, 59 0, 292 1 0, 292 2312,222 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 1 1-1 2312,222 95,802 X 1 = 0,249 L 1 L 1-1 1-0,249 1 1 1 9263,385 kg L min 0,330 1 0,330 858, 59 0,02 1 0,02
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 840,808-840,808 - CO2 2312,222-0,231 2311,991 N2 9,045-9,045 - H2S 8,906-0,001 8,905 H2O - 6974,285-6974,285
Subtotal 3170,981048 6974,285 850,085 9295,181 Total 10145,266 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-101 12 13 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
H 2 O = F 13 H 2 O = 184,722 kg/jam Neraca massa total: F 11 = F 12 + F 13 10385,269kg/jam = (1333,876 + 9051,393 ) 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 6 165,949-165,949 N 2 292,455-292,455 Abu 634,500-634,500 NaHCO 3 11,250-11,250 Bakteri 45,000-45,000 H 2 O 9236,115 9051,393 184,722 Sub total 10385,269 9051,393 1333,876 Total 10385,269 10385,269
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 0,224 - - Abu 852,290 0,321 - - 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 16,000 - - 5,340 H 2 S 34,000 - - 7,200 NaHCO 3 84,009 84,9 - - (Perry, 1997)
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)
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 6 3318,979 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 0,134 424,500 56,847 H 2 O 9236,115 513,118 5,000 2565,588 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 0,262 108,000 28,289 CH 4 840,808 52,551 80,100 4209,295 CO 2 2312,222 52,551 3,083 161,987 11 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 0,134 1273,500 170,540 H 2 O 9236,115 513,118 15,000 7696,763 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)
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 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).
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 52,551 616,950 32421,032 6 CO 2 2312,222 44,000 565,950 24901,800 N 2 9,045 0,323 562,200 181,611 H 2 S 8,906 0,262 412,200 107,972 7 H 2 O 6974,285 387,460 357,300 138439,556 ΔH in 196051,970 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 0,005 1131,900 5,948 8 H 2 S 0,001 0,00003 824,400 0,022 H 2 O 6974,285 387,460 856,200 331743,486 CH 4 840,808 52,551 1233,900 64842,064 9 CO 2 2311,991 52,545 1131,900 59475,965 N 2 9,045 0,323 1124,400 363,221 H 2 S 8,905 0, 262 824,400 215,921 ΔH out 456646,627 Maka, selisih antara panas keluar dan panas masuk (Q c ) adalah : dq/dt = Q c = Q out Q in = (196051,970 456646,627) kkal = 260594,657 kkal/jam Sehingga, jumlah air proses yang diperlukan adalah : = = 474,697 kg/jam
Tabel LB.7 Neraca Energi Kolom Arbsobsi Komponen Masuk (kj/jam) Keluar (kj/jam) Umpan 196051,970 Produk 456646,627 Steam 260594,657 Total 456646,627 456646,627
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: = 108000 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
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
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 :
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 3 1 4 m 3 3 8 D 2 3 2 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
= 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) = 18.750 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 22,89 12 2 18. 50 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
- 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
= 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 3 1 4 D 2 3 2 D m 3 3 8 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) = 18.750 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 22,89 12 2 18. 50 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)
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 = 0,000824 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 2 3 2 D
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) = 18.750 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 22,89 12 2 18. 50 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 = = 1674502,897 Dari gambar 3.4-5 (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
= 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
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 2.10-3 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 2.10-3 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
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%
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
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) = 18.750 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.
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, = = = 167613,357 > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus : P = Berdasarkan fig 10,5c Walas(1990), untuk two blade paddle, four baffles (kurva 10) dan = 167613,357 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
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
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
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 6974,285 3597,091 1.000 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:
- Allowble working stress (S) = 18.750 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 2 18 50 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
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
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
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) = 18.750 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 2 18 50 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
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 0,000125 diperoleh harga faktor fanning, f = 0,005 (Fig.2.10.3) (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
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 1.000 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:
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 = 1.000 kg/m 3 Volume filtrat hasil penyaringan = 9658,300 / 1.000 = 9,658 m 3 Laju cake pada filter press dengan waktu tinggal 1 jam = 726,969 kg/jam Densitas cake = 1.213 kg/m 3 Volume cake pada filter = 726,969 / 1.213 = 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
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 = 101.325 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 :
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
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
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. 8.30 Mc Cabe 1 520( k 1) dimana : P1 k = 1,8 PW = 10,038 Hp. Effisiensi motor = 80 %
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
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) = 2000 40x = 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 = 0.00787 mm dari air
2000 2000 20 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) = = = 0.170 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
- Schedule pipa = 40 - Diameter dalam (ID) = 3,068 in = 0.256 ft = 0,078 m - Diameter luar (OD) = 3,500 in = 0.292 ft - Luas penampang dalam (A t ) = 0.051 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.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk N Re = 425465,851dan 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 = 1 13 0.2557 = 3,3236 ft - 3 buah standard elbow 90 ; L 3 = 3 30 0.2557 = 23,0098 ft - 1 buah sharp edge entrance; K= 0,5; L 4 = 0,5 27 0.2557 = 3,4515 ft - 1 buah sharp edge exit; K = 1,0 ; L 5 = 1,0 55 0.2557 = 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
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 50 0 0 0,344 50,344 ft. lb f / lb m ΔP ρ F (Foust, 1980) Tenaga pompa, - Wf Qρ P 550 = 3 3 50,344 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 2,469 0.001 0.007 P. Soda Abu (PU 04) 0,465 2,067 0,413 0.006 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
P. Kation (PU 09) 23,515 0,824 0,0002 0,002 P. H 2 SO 4 (PU 10) 0.001 0.269 0,000001 0,00001 P. NaOH (PU 11) 0,0017 1,315 0,000001 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) 31,539 1.049 0,042 0,282 P. Kaporit (PU 16) 0,004 0.269 0,000003 0,00002 P. Domestik (PU 17) 1237,0833 1,049 0,012 0,052 P. Air Proses (PU 18) 15974,285 2.067 0,157 0,694 3. 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 3 3 62,195 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
Kecepatan aliran = Desain panjang ideal bak : L = K h 0 dengan : K = faktor keamanan = 1.25 h v (Kawamura, 1991) = kedalaman air efektif ( 10 16 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 =
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
1 2 V πd H 4 3 1 2 3 1,821 m πd D 4 2 3 3 3 1,821 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 = 1.363 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 = 12650 psia = 87.218,714 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
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 = 0.096 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,385 m = 0.077 m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,156 m = 0.096 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 = 6,72 10-4 lb m /ft detik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold, 2 ρ N Da NRe (Geankoplis, 1997) μ 85,0889 3 N Re 4 6,72 10 (1,265) 2 607489,975 N Re > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: 3 5 K T.n.Da ρ P (McCabe,1999) g c K T = 6,3 (McCabe,1999)
3 5 6,3 (3 put/det).(0.385 3,2808 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 0,001 5. 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)
Densitas air = 995,6800 kg/m 3 (Perry, 1999) Reaksi koagulasi: Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 Na 2 CO 3 + 3 H 2 O 2 Al(OH) 3 + 3 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/ 2 4 17,308 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
Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 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.
Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki Ukuran Tangki Filter 17234,160 kg/jam 0,25 jam Volume air, Va = 4,327 m 3 3 995,6800 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 = 4,111 + 0,343 = 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 :
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 3 3 996,24 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
62,277 62,277 D = 4,044 m ; 1 2 V πd H 4 3 1 2 6 m πd D 4 5 3 3 3 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 = 39,477 + 101,325 kpa = 140,802 kpa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, P design = (1,05)( 140,802 kpa) = 147,843 kpa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12650 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
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 0,261 1 8. 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 : 1 1 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
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 = 12650 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:
- 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 = 0,6096 + 2(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 = 12.650 psia = 87.218,714 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
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 3 3 995,68 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 = 0,866 + 2(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
Faktor kelonggaran = 5 % Maka, P design = (1,05) (111,890 kpa) = 117,484 kpa Joint efficiency = 0,8 (Brownell,1959) Allowable stress = 12650 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 120 0 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
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
1 2 V πd H 4 1 2 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 = 12650 psia = 87.218,714 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 = 0,149 + 1/8 in = 0,271 in = 1 in
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 6.733 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 12625.65,- (seputarforex.com, 14 Desember 2014). 1. Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment) 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) 1.1.1 Biaya Tanah Lokasi Pabrik Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 300.000/m 2. Luas tanah seluruhnya = 18.810 m 2 Harga tanah seluruhnya = 18.810 m 2 Rp 300.000/m 2 = Rp 5.643.000.000,- 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 5.643.000.000,- = Rp 282.150.000,- Biaya administrasi = 0,01 x Rp 5.643.000.000,- = Rp 56.430.000,- Total biaya tanah (A) = Rp 338.580.000,- 1.1.2 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 500.000 Rp 20.000.000 2 Rumah timbangan 100 Rp 1.000.000 Rp 100.000.000
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya (Lanjutan) 3 Parkir 200 Rp 400.000 Rp 140.000.000 4 Taman 100 Rp 400.000 Rp 40.000.000 5 Area bahan baku 500 Rp 1.500.000 Rp 1.500.000.000 6 Ruang kontrol 100 Rp 2.500.000 Rp 250.000.000 7 Area proses 4.000 Rp 1.500.000 Rp 9.000.000.000 8 Area produk 500 Rp 1.500.000 Rp 1.500.000.000 9 Perkantoran 500 Rp 1.500.000 Rp 750.000.000 10 Laboratorium (R&D) 150 Rp 1.500.000 Rp 225.000.000 11 Quality Control Dept 100 Rp 1.500.000 Rp 150.000.000 12 Poliklinik 100 Rp 1.000.000 Rp 100.000.000 13 Kantin 200 Rp 1.000.000 Rp 200.000.000 14 Ruang ibadah 70 Rp 1.250.000 Rp 87.500.000 15 Perpustakaan 100 Rp 800.000 Rp 80.000.000 16 Gudang peralatan 200 Rp 1.000.000 Rp 200.000.000 17 Bengkel 150 Rp 1.500.000 Rp 225.000.000 Unit pemadaman 18 kebakaran 100 Rp 700.000 Rp 70.000.000 19 Unit pengolahan air 2.000 Rp 700.000 Rp 1.400.000.000 20 Pembangkit listrik 200 Rp 2.500.000 Rp 500.000.000 21 Pembangkit uap 200 Rp 2.500.000 Rp 500.000.000 22 Unit pengolahan limbah 800 Rp 1.500.000 Rp 1.200.000.000 23 Perumahan karyawan 4.000 Rp 1.500.000 Rp 6.000.000.000 24 Jalan 700 Rp 1.000.000 Rp 7.000.000.000 25 Antar Bangunan 700 Rp 300.000 Rp 210.000.000 26 area perluasan 3.000 Rp 300.000 Rp 900.000.000 26 Total 18.810 Rp 31.050.000 Rp 21.487.500.000 Harga bangunan saja = Rp 19.637.500.000,- Harga sarana = Rp 1.850.000.000,- Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 21.487.500.000,-
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 2 2 2 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 1993 1 967 967 1 935089 1994 2 993 1986 4 986049 1995 3 1028 3084 9 1056784 1996 4 1039 4156 16 1079521 1997 5 1057 5285 25 1117249 1998 6 1062 6372 36 1127844 1999 7 1068 7476 49 1140624 2000 8 1089 8712 64 1185921 2001 9 1094 9846 81 1196836 2002 10 1103 11030 100 1216609 Total 55 10500 58914 385 11042526 (Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004) Data: n = 10 i = 55 Yi 10500 iyi 58914 i² = 385 Yi² 1104252
Dengan memasukkan harga harga pada Tabel LE-2, maka diperoleh harga koefisien korelasi : r = (10) (58914) (55) ( 10500) [(10) ( 58914) (55)²] [(10) ( 11042526) (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, 109 2 (10)(385) (55) (10500)(385) (55)(58914) a = 972, 400 2 (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 :
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b X Y 14,109 9 2,400 ( ) Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2014 adalah: Y = 14,109(21) 286168,925 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., 2004. 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 =11.1859 m 3. Dari Gambar LE.1, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X 1 ) 1 m³ pada tahun 2002 adalah (C y ) US$.6500. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (I y ) 1103. 10 6 Capacity, gal 10 2 10 3 10 4 10 5 Purchased cost, dollar 10 5 10 4 Mixing tank with agitator 304 Stainless stell Carbon steel 310 kpa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical) Jan,2002 P-82 10 3 10-1 1 10 10 2 10 3 Capacity, m 3 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004) Indeks harga tahun 2013 (I x ) adalah 1.324.1055. Maka estimasi harga tangki untuk (X 2 ) 11.1859 m 3 adalah :
C x = US$ 6500 0,49 11.1859 1.324,1055 1103 C x = US$ 29,385 (Rp 12.625,-)/(US$ 1) C x = Rp Rp. 371.003.081,-/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-101 1 I 371.003.081 371.003.081 2 TK-102 1 I 201.501.471 201.501.471 3 TK-103 1 I 378.407.527 378.407.527 4 R-101 1 NI 2.822.289.756 2.822.289.756 5 P-101 1 NI 136.524.554 136.524.554 6 P-102 1 NI 14.484.000 125.874.486 7 FP-101 1 NI 457.269.264 457.269.264 8 C-101 1 I 3.282.068.182 3.282.068.182 9 BE-101 1 NI 1.680.269.941 1.680.269.941 10 SC-101 1 NI 224.086.563 224.086.563 11 SC-102 1 NI 221.212.708 221.212.708 12 B-101 1 NI 6.188.149 12.376.297 13 B-102 1 NI 2.846.029 2.846.029 14 AB-101 1 I 52.812.405 52.812.405 15 K-101 1 I 10.139.743 10.139.743 Sub Total Import 4.295.932.409 Sub Total Non-import 5.676.561.450 Total 9.972.493.859 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 2.044.161 Rp 2.044.161 2 BS 1 NI Rp 10.000.000 Rp 10.000.000
3 CL 1 I Rp 1.158.535.404 Rp 1.158.535.404 4 SF 1 I Rp 360.142.059 Rp 360.142.059 5 CE 1 I Rp 15.523.457 Rp 15.523.457 6 AE 1 I Rp 12.181.773 Rp 12.181.773 7 DE 1 I Rp 115.240.126 Rp 115.240.126 8 TU-01 1 I Rp 714.773.512 Rp 714.773.512 9 TU-02 1 I Rp 544.811.833 Rp 544.811.833 10 TP-01 1 I Rp 126.611.521 Rp 126.611.521 11 TP-02 1 I Rp 94.851.103 Rp 94.851.103 12 TP-03 1 I Rp 13.709.088 Rp 13.709.088 13 TP-04 1 I Rp 10.023.375 Rp 10.023.375 14 TP-05 1 I Rp 3.210.725 Rp 3.210.725 15 KU-01 1 I Rp 340.578.767 Rp 10.000.000 16 PU-01 1 NI Rp 4.668.144 Rp 340.578.767 17 PU-02 1 NI Rp 4.668.144 Rp 4.668.144 18 PU-03 1 NI Rp 80.620.242 Rp 4.668.144 19 PU-04 1 NI Rp 777.911 Rp 80.620.242 20 PU-05 1 NI Rp 6.258.297 Rp 777.911 21 PU-06 1 NI Rp 4.668.144 Rp 6.258.297 22 PU-07 1 NI Rp 4.668.144 Rp 4.668.144 23 PU-08 1 NI Rp 4.668.144 Rp 4.668.144 24 PU-09 1 NI Rp 529.272 Rp 4.668.144 25 PU-10 1 NI Rp 96.367 Rp 529.272 26 PU-11 1 NI Rp 529.272 Rp 96.367 27 PU-12 1 NI Rp 529.272 Rp 529.272 28 PU-13 1 NI Rp 129.752 Rp 529.272 29 PU-14 1 NI Rp 1.957.164 Rp 129.752 30 PU-15 1 NI Rp 1.957.164 Rp 1.957.164 31 PU-16 1 NI Rp 4.552.653 Rp 1.957.164 32 PU-17 1 NI Rp 507.975 Rp 4.552.653 33 PU-18 1 NI Rp 2.279.936 Rp 507.975 34 TB-01 1 I Rp 514.719.944 Rp 514.719.944 35 BP 2 NI Rp 25.000.000 Rp 50.000.000 36 TS 1 I Rp 93.041.666 Rp 93.041.666 37 BN 2 NI Rp 25.000.000 Rp 50.000.000 38 Generator 2 NI Rp 90.000.000 Rp 180.000.000 Total Import 4.113.978.548 Total Non-Import 414.045.799 Total 4.528.024.346 Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan non impor.
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 9.972.493.859,- + Rp 4.528.024.346,-) + 1,21 ( Rp 414.045.799,- + Rp 5.676.561.450,-) = Rp 12.188.648.278,- Biaya pemasangan diperkirakan 10 dari total harga peralatan (Timmerhaus,2004). Biaya pemasangan (B) = 0,1 Rp 12.188.648.278,- = Rp 1.218.864.828,- Total harga peralatan (HPT) = Harga peralatan + biaya pemasangan (C) = Rp12.188.648.278,- + Rp 1.218.864.828,- = Rp 13.407.513.106,-
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 13.407.513.106,- = Rp 1.742.976.704,- 1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 50 dari total harga peralatan (Timmerhaus, 2004) Biaya perpipaan (E) = 0,5 Rp 13.407.513.106,- = Rp 6.703.756.553,- 1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10 dari HPT (Timmerhaus, 2004) Biaya instalasi listrik (F) = 0,1 Rp 13.407.513.106,- = Rp 1.340.751.311,- 1.1.7 Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 8 dari HPT (Timmerhaus, 2004) Biaya insulasi (G) = 0,08 Rp 13.407.513.106,- = Rp 1.072.601.049,- 1.1.8 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 1 dari HPT (Timmerhaus, 2004) Biaya inventaris kantor (H) = 0,01 Rp 13.407.513.106,- = Rp 134.075.131,- 1.1.9 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 12.188.648.278,- = Rp 121.886.483,-
1.1.10 Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No Jenis Kenderaan Unit Tipe Harga/unit Total 1 Dewan Komisaris 3 New Vios Rp. 265.350.000 Rp. 796.050.000 2 Direktur 1 New Vios Rp. 265.350.000 Rp. 265.350.000 3 Manajer 4 New Innova G Rp. 254.200.000 Rp. 1.016.800.000 4 Bus Karyawan 2 Hino RK8 Bus Rp. 602.000.000 Rp. 1.204.000.000 5 Truk 2 Hino Dutro PS Rp. 293.500.000 Rp. 587.000.000 6 Tangki 3 Hino Dutro 6,8 PS Rp. 343.500.000 Rp. 1.030.500.000 7 Mobil Pemasaran 2 New Avanza 1,3 G Rp. 189.800.000 Rp. 379.600.000 8 Mobil Pemadam Kebakaran 1 Fire Truck G-type Rp. 759.000.000 Rp. 759.000.000 Total Rp. 6.038.300.000 Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 57.462.587.109, - Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1 Pra Investasi Diperkirakan 7 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Pra Investasi (A) = 0,07 Rp 57.462.587.109,- Pra Investasi (A) = Rp 4.022.381.098, - 1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 8 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0,08 Rp 57.462.587.109, - = Rp 4.597.006.969,- 1.2.3 Biaya Kontraktor Diperkirakan 2 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Kontraktor (C) = 0,02 Rp 57.462.587.109, - = Rp 1.149.251.742,-
1.2.4 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Tak Terduga (D) = 0,1 Rp 57.462.587.109, - Biaya Tak Terduga (E) = Rp 5.746.258.711,- 1.2.5 Biaya Legalitas Diperkirakan 4 dari total MITL (Timmerhaus, 2004). Biaya Kontraktor (C) = 0,04 Rp 57.462.587.109, - = Rp 2.294.503.484,- Total MITTL = A + B + C + D + E= Rp 17.813.402.004,- Total MIT = MITL + MITTL = Rp 57.462.587.109,- + Rp 17.813.402.004,- = Rp 75.275.989.112,- 2 Modal Kerja Modal kerja didasarkan pada perhitungan pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari). 2.1. Persediaan Bahan Baku 2.1.1. 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 2.916.000.000,- 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 49.088.527,- 3. NaHCO 3 Kebutuhan = 11,250 kg/jam Harga = Rp 2300,-/kg (Alibaba.com )
Harga total = 90 hari x24 jam/hari x 11,250 kg/jam x Rp 2300,-/kg = Rp 55.224.593,- 2.1.2. 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 10.702.413,- 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 3.698.754,- 3. Kaporit Kebutuhan = 0,004 kg/jam Harga = Rp 15.000,-/kg (Alibaba.com) Harga total = 90 hari 24 jam/hari 0.004 kg/jam Rp 15.000,-/kg = Rp 114.519,- 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 16.522,- 6. Solar Kebutuhan = 18,440 L/jam Harga solar untuk industri = Rp. 11.500,-/L (Alibaba.com)
Harga total= 90 hari 24 jam/hari 18,440 L/jam Rp.11,500,00,-/L = Rp 458.058.851,- Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah Rp 3.492.912.347,- 2.2. Kas 2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan Juml Jumlah Gaji/bulan ah Gaji/bulan Dewan Komisaris 3 Rp 30.000.000 Rp 90.000.000 General Manajer 1 Rp 25.000.000 Rp 25.000.000 Sekretaris 1 Rp 10.000.000 Rp 10.000.000 Manajer Teknik dan Produksi 1 Rp 15.000.000 Rp 15.000.000 Manajer Pembelian dan Pemasaran 1 Rp 15.000.000 Rp 15.000.000 Manajer Umum dan Keuangan 1 Rp 15.000.000 Rp 15.000.000 Kepala Bagian Keuangan 1 Rp 8.000.000 Rp 8.000.000 Kepala Bagian Umum dan Personalia 1 Rp 8.000.000 Rp 8.000.000 Kepala Bagian Teknik 1 Rp 8.000.000 Rp 8.000.000 Kepala Bagian Produksi 1 Rp 8.000.000 Rp 8.000.000 Kepala Bagian R&D 1 Rp 8.000.000 Rp 8.000.000 Kepala Bagian QC/QA 1 Rp 8.000.000 Rp 8.000.000 Kepala Seksi Proses 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Kepala Seksi Utilitas 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Kepala Seksi Listrik dan Instrumentasi 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Kepala Seksi Keuangan 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Kepala Seksi Pemasaran 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000
Kepala Seksi Administrasi dan Personalia 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Kepala Seksi Humas 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Kepala Seksi Keamanan 1 Rp 6.000.000 Rp 6.000.000 Karyawan Proses 25 Rp 4.000.000 Rp 100.000.000 Karyawan Laboratorium QC/QA dan R&D 6 Rp 4.000.000 Rp 24.000.000 Karyawan Utilitas 10 Rp 4.000.000 Rp 40.000.000 Karyawan Unit Pembangkit Listrik dan Instrumentasi 10 Rp 4.000.000 Rp 40.000.000 Karyawan Pemeliharaan Pabrik 10 Rp 4.000.000 Rp 40.000.000 Karyawan Bag. Keuangan 3 Rp 4.000.000 Rp 12.000.000 Karyawan Bag. Administrasi dan Personalia 6 Rp 4.000.000 Rp 24.000.000 Karyawan Bag. Humas 4 Rp 4.000.000 Rp 16.000.000 Karyawan Penjualan/ Pemasaran 5 Rp 4.000.000 Rp 20.000.000 Karyawan Gudang / Logistik 5 Rp 4.000.000 Rp 20.000.000 Petugas Keamanan 8 Rp 3.000.000 Rp 24.000.000 Dokter 2 Rp 6.000.000 Rp 12.000.000 Perawat 2 Rp 3.000.000 Rp 6.000.000 Petugas Kebersihan 6 Rp 2.000.000 Rp 12.000.000 Supir 10 Rp 3.000.000 Rp 30.000.000 Gaji lembur Rp 24.369.942 Jumlah 135 Rp 269.000.000 Rp 716.369.942 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:
Gaji lembur untuk 8 jam kerja yaitu: Gaji seluruh karyawan sift sebesar : Rp. 272.000.000 1 jam pertama = 1,5 x 1 x 1/173 x Rp. 272.000.000 = Rp. 2.358.381,- 7 jam berikutnya = 2 x 7 x 1/173 x Rp. 272.000.000 = Rp. 22.011.560,- Total gaji lembur dalam 1 bulan = Rp 24.369.942,- Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 716.369.942,- Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 2.149.109.827,- 2.2.2. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 dari total gaji pegawai. Biaya Administrasi Umum = 0,10 Rp 2.149.109.827,- = Rp 214.910.983,- 2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 10 dari total gaji pegawai. Biaya Pemasaran = 0,10 Rp 2.149.109.827,- = Rp 214.910.983,- 2.2.4. 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. 10.000.000,- (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).
Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut: Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Gas Metana Nilai Perolehan Objek Pajak - Tanah Rp 5.643.000.000,- - Bangunan Rp 19.637.500.000,- Total NJOP Rp 25.280.500.000,- Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp. 40.000.000,- ) (Perda Sumatera Barat) Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 25.240.500.000,- Pajak yang Terutang (0,5% NPOPKP) Rp 1.262.025.000,- Pajak Bumi dan Bangunan per 3 bulan Rp 3.840.956.792,- Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas Selama 3 Bulan No Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1 Gaji Pegawai p 2.149.109.827,- 2 Administrasi Umum Rp 214.910.983,- 3 Pemasaran Rp 214.910.983,- 4 Pajak Bumi dan Bangunan p 1.262.025.000,- Total Rp 3.840.956.792,- 2.3. Biaya Start Up Diperkirakan 8 dari modal investasi tetap (Timmerhaus, 2004). Biaya Administrasi Umum = 0,08 Rp 57.462.587.109,- = Rp 4.597.006.969,- 2.4. 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 :
Harga jual CH 4 = Rp 18.938,-/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 18.938,-/kg = Rp 127.506.583.901,- 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 32.900.532.042,- Total penjualan = Hasil penjualan CH 4 tahunan + Hasil penjualan Limbah tahunan = Rp 127.506.583.901,- + Rp 32.900.532.042,- = Rp 160.407.115.942,- 3 Piutang Dagang = Rp 160.407.115.942,- 12 Piutang Dagang = Rp. 40.101.778.986,- Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No Jenis Biaya Jumlah 1 Bahan Baku Proses dan Utilitas Rp 3.492.912.347,-,- 2 Biaya Kas Rp 15.363.827.168,-,- 3 Biaya Start Up Rp 7.128.367.616,- 4 Piutang Dagang Rp 51.755.469.270,- Total Modal Kerja Rp 40.101.778.986,- Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 75.275.989.112.,- + Rp 63.544.658.778,- = Rp 138.820.647.890,- Modal ini berasal dari : - Modal sendiri = 60 dari total modal investasi = 0,6 Rp 138.820.647.890,-
= Rp 83.292.388.734,- - Pinjaman dari Bank = 40 dari total modal investasi = 0,4 Rp 138.820.647.890,- = Rp 55.528.259.156,- 3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) 3.1.1 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 716.369.942,- = Rp 10.029.179.191,- 3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 12.5% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2014). = 0,125 Rp 55.528.259.156,- = Rp 6.941.032.394,- 3.1.3 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 17.813.402.004,-
Tabel LE.9 Perhitungan Biaya Depresiasi No. Komponen Biaya (Rp) Umur (tahun) Depresiasi (Rp) 1 Bangunan 19.637.500.000 20 981.875.000 2 Peralatan proses dan utilitas 13.407.513.106 10 1.340.751.311 3 Instrumentrasi dan pengendalian proses 1.584.524.276 10 158.452.428 4 Perpipaan 6.094.324.139 10 609.432.414 5 Instalasi listrik 1.218.864.828 10 121.886.483 6 Insulasi 975.091.862 10 97.509.186 7 Inventaris kantor 609.432.414 10 60.943.241 8 Perlengkapan keamanan dan kebakaran 121.886.483 10 12.188.648 9 Sarana transportasi 6.038.300.000 10 603.830.000 TOTAL 3.986.868.711 Total Biaya Depresiasi dan Amortisasi =Rp (3.986.868.711+ 3.562.680.401) = Rp 7.549.549.112,- 3.1.4 Biaya Tetap Perawatan Biaya tetap perawatan terbagi menjadi: 1. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 dari harga bangunan Biaya perawatan bangunan = 0,1 Rp 19.637.500.000,- = Rp 1.963.750.000,- 2. Perawatan mesin dan alat-alat proses (Timmerhaus, 2004) Diperkirakan 10% dari HPT Biaya perawatan mesin dan alat proses = 0,1 Rp 13.407.513.106,- = Rp 1.340.751.311,- 3. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 dari harga instrumentasi dan alat kontrol.(timmerhaus, 2004) Biaya perawatan instrumentasi dan alat kontrol = 0,1 1.584.524.276,- = Rp 158.452.428,- 4. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 dari harga perpipaan (Timmerhaus, 2004)
Biaya perawatan perpipaan = 0,1 Rp 6.094.324.139,- = Rp 609.432.414,- 5. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 dari harga instalasi listrik (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan instalasi listrik = 0,1 Rp 1.218.864.828,- = Rp 121.886.483,- 6. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 dari harga insulasi (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan insulasi = 0,1 Rp 975.091.862,- = Rp 97.509.186,- 7. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 dari harga inventaris kantor (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan inventaris kantor = 0,1 609.432.414,- = Rp 60.943.241,- 8. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 121.886.483,- = Rp 12.188.648,- 9. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 dari harga kendaraan (Timmerhaus, 2004) Biaya perawatan kendaraan = 0,1 Rp 6.038.300.000,- = Rp 603,830,000,- Total Biaya Perawatan = Rp 4.968.743.711,- 3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Diperkirakan 10 dari modal investasi tetap (Timmerhaus, 2004) Biaya tambahan industri = 0,1 Rp 89.104.595.201,- = Rp 8.910.459.520,- 3.1.6 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 dari biaya tambahan (Timmerhaus, 2004) Biaya administrasi umum = 0,1 x Rp 214.910.983,- = Rp 21.491.098,-
3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 dari biaya tambahan (Timmerhaus, 2004) Biaya pemasaran dan distribusi = 0,1 x Rp 12.807.345.271,- = Rp 1.280.734.527, - 3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan Diperkirakan 10 dari biaya tambahan (Timmerhaus, 2004) Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan = 0,1 x Rp 57.462.587.109,- = Rp 5.746.258.711,- 3.1.9 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1% dari modal investasi tetap Biaya asuransi = 0,031 x Rp 57.462.587.109,- = Rp 1.781.340.200,- 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 716.369.942,- = Rp 11.032.097.110,- Total biaya asuransi = Rp 1.792.372.297,- 3.1.10 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah Rp 1.262.025.000,- Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 40.724.080.173,- 3.2 Biaya Variabel 3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 3.482.045.656,- Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah : 330 = Rp 3.482.045.656,- = Rp 12.767.500.738,- 90 3.2.2 Biaya Variabel Tambahan Biaya variabel tambahan terbagi menjadi:
1. Biaya Perawatan Diperkirakan 15 dari biaya tetap perawatan Biaya perawatan = 0,15 x Rp 12.767.500.738,- = Rp 1.915.125.111,- 2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 dari biaya tetap pemasaran Biaya pemasaran dan distribusi = 0,1 x Rp 12.767.500.738,- = Rp 1.276.750.074,- Total biaya variabel tambahan = Rp 3.191.875.184,- 3.2.3 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 20 dari biaya variabel tambahan Biaya variabel lainnya = 0,2 x Rp 3.191.875.184,- = Rp 638.375.037,- Total Biaya Variabel = Rp 19.789.626.144,- Total Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 40.724.080.173,- + Rp 19.789.626.144,- = Rp 60.513.706.317,- 4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan = Total penjualan Total biaya produksi = Rp 160.407.115.942,- 60.513.706.317,- = Rp 99.893.409.626,- Bonus perusahaan diberikan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan. Bonus perusahaan = 0,005 Rp 99.893.409.626,- = Rp 499.467.048,- Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UU RI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 99.393.942.577,-
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 (www.pajak.go.id, 2012): Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 5. Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 250.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15. Penghasilan Rp 250.000.000,- sampai dengan Rp 500.000.000,- dikenakan pajak sebesar 25. Penghasilan di atas Rp 500.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30%. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 Rp 50.000.000 = Rp 5,000,000,- - 15 (Rp 250.000.000 - Rp 50.000.000) = Rp 30.000.000,- - 25 (Rp 500.000.000 - Rp 250.000.000) = Rp 62.500.000,- - 30 (Rp 99.393.942.577 - Rp 500.000.000) = Rp 94.393.942.577,- Total PPh = Rp 29.818.182.773,- 4.3 Laba setelah pajak Laba setelah pajak = Laba sebelum pajak PPh = Rp 99.393.942.577,- Rp 29.818.182.773,- = Rp 69.575.759.804,- 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 100 100
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 160.407.115.942,- 5.3 Return on Investment (ROI) ROI = Laba setelah pajak Total ModalInvestasi 100 = Rp 99.393.942.577,- ROI = 100 ROI = 50,12 % 5.4 Pay Out Time (POT) 1 POT = 50,12 100 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 10. - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 56,99.
Tabel LE.10 Data Perhitungan BEP % Kapasitas Biaya tetap Biaya variable Total biaya produksi Penjualan 0,00 40.724.080.173 0,00 40.724.080.173 0 10,00 40.724.080.173 1.978.962.614,38 42.703.042.787 16.040.711.594 20,00 40.724.080.173 3.957.925.228,76 44.682.005.402 32.081.423.188 30,00 40.724.080.173 5.936.887.843,15 46.660.968.016 48.122.134.783 40,00 40.724.080.173 7.915.850.457,53 48.639.930.630 64.162.846.377 50,00 40.724.080.173 9.894.813.071,91 50.618.893.245 80.203.557.971 60,00 40.724.080.173 11.873.775.686,29 52.597.855.859 96.244.269.565 70,00 40.724.080.173 13.852.738.300,67 54.576.818.474 112.284.981.160 80,00 40.724.080.173 15.831.700.915,06 56.555.781.088 128.325.692.754 90,00 40.724.080.173 17.810.663.529,44 58.534.743.702 144.366.404.348 100,00 40.724.080.173 19.789.626.143,82 60.513.706.317 160.407.115.942 Harga (Rp) 180.000.000.000 160.000.000.000 140.000.000.000 120.000.000.000 100.000.000.000 80.000.000.000 60.000.000.000 40.000.000.000 20.000.000.000 0 0 15 30 45 60 75 90 105 Kapasitas produksi (%) Gambar LE.2 Grafik BEP Biaya tetap Biaya variabel Total biaya produksi Penjualan Garis BEP
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% 0 - - - - -138.820.647.890 1-138.820.647.890 1-138.820.647.890 1 99.393.942.577 29.818.182.773 69.575.759.804 3.986.868.711 73.562.628.515 0,6667 49.044.204.431 0,5882 43.269.538.093 2 109.333.336.835 32.782.501.051 76.550.835.785 3.986.868.711 80.537.704.495 0,4444 35.790.955.878 0,3460 27.866.045.755 3 120.266.670.519 36.062.501.156 84.204.169.363 3.986.868.711 88.191.038.074 0,2963 17.417.730.020 0,2035 17.946.876.248 4 132.293.337.570 39.670.501.271 92.622.836.299 3.986.868.711 96.609.705.010 0,1975 12.723.498.150 0,1170 11.303.335.486 5 145.522.671.328 43.639.301.398 101.883.369.929 3.986.868.711 105.870.238.640 0,1317 9.295.406.953 0,0704 7.453.264.800 6 160.074.938.460 48.004.981.538 112.069.956.922 3.986.868.711 116.056.825.633 0,0878 6.789.324.300 0,0414 4.804.752.581 7 176.082.432.306 52.807.229.692 123.275.202.614 3.986.868.711 127.262.071.325 0,0585 4.963.220.782 0,0244 3.105.194.540 8 193.690.675.537 58.089.702.661 135.600.972.876 3.986.868.711 139.587.841.587 0,0390 5.443.925.822 0,0143 1.996.106.135 9 213.059.743.091 63.900.422.927 149.159.320.163 3.986.868.711 153.146.188.874 0,0260 3.981.800.911 0,0084 1.286.427.987 10 234.365.717.400 70.292.215.220 164.073.502.180 3.986.868.711 168.060.370.891 0,0173 2.907.444.416 0,0049 823.495.817 9.536.863.771-18.965.610.447 IRR = 50 + x (70 50) = 56,69%