PERHITUNGAN ULANG INSTALASI UDARA BERTEKANAN PADA PROSES PRODUKSI DI PT. COCA-COLA BOTTLING INDONESIA GEMPOL PLANT Oleh :
Aries Afrianto 2106.030.017
Dosen Pembimbing :
Dr. Ir. Heru Mirmanto,MT
LATAR BELAKANG
LATAR BELAKANG
Dari berbagai peralatan produksi yang dipakai pada PT COCA-COLA BOTTLING INDONESIA hampir semuanya memakai prinsip otomasi berbasis sistem udara bertekanan. Kebutuhan udara pada proses produksi ini dipenuhi oleh kompresor jenis screw.
PERUMUSAN MASALAH
permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini adalah bagaimana cara memilih kompresor yang paling sesuai berdasarkan kapasitas dan tekanan dari peralatan yang digunakan serta kerugian – kerugian tekanan pada instalasi perpipaan .
TUJUAN
1. Perhitungan kapasitas udara yang masuk pada 2. 3. 4. 5. 6. 7.
setiap peralatan yang digunakan. Perhitungan Laju aliran masa udara Pada setiap peralatan yang digunakan. Perhitungan kecepatan aliran pada pipa Perhitungan kerugian tekanan pada instalasi Perhitungan tekanan minimal pada receiver tank Perhitungan tekanan maksimal pada receiver tank Pemilihan kompresor yang sesuai
BATASAN MASALAH
1. Tidak memperhitungkan perpindahan panas
pada instalasi. 2. Aliran fluida incompresibel. 3. Aliran dianggap steady state dan steady flow.
METODOLOGI
Start Study Literatur dan Survey di PT. COCA-COLA BOTTLING INDONESIA GEMPOL PLANT Pengambilan Data
Diagram Alir Tugas
Akhir
tidak
Perhitungan : a. Kapasitas peralatan b. Laju aliran masa udara c. Kerugian tekanan d. Kapasitas Total e. Air Receiver Tank Pemilihan Kompresor ya
Kesimpulan
Data-Data Hasil Survey
Case packer Line 1
Warmer line 1
Tekanan Kerja
: 5,8 bar
Tekanan Kerja
: 4 bar
Diameter luar pipa
: 30,8 mm
Diameter luar pipa
: 34,5 mm
Silinder double acting
Pneumatik valve
35 mm x 50mm
106 mm x 10 mm (10 buah)
38 mm x 85mm Cartoon Erector Line 1(1&2)
Tekanan Kerja
: 5 bar
Diameter luar pipa
: 26,2 mm
Silinder double acting 29,5 mm x 50 mm 42,5 mm x 670 mm (2 buah) 32 mm x 450 mm
Rinser Line 1
Tekanan Kerja
: 40 Psi
Diameter luar pipa
: 25,6 mm
Kapasitas
: 1 cfm
CarbooCooler Line 1
Tekanan Kerja Diameter luar pipa : 2 inch Pneumatik valve 106 mm x 10 mm (5 buah)
: 3,8 bar
Rinser
Carton Erector
Filler Line 1
Cartoon Sealer line 1
Tekanan Kerja
: 7,1 bar
Tekanan Kerja
: 4,2 bar
Diameter luar pipa
: 30,8 mm
Diameter luar pipa
: 30,8 mm
Silinder double acting
Silinder double acting
47 mm x 360mm (70 buah)
30 mm x 225 mm
Labeller Line 1
Case Packer Line 2
Tekanan Kerja
: 4,8 bar
Tekanan Kerja
: 5,8 bar
Diameter luar pipa
: 30,8 mm
Diameter luar pipa
: 21,6 mm
Silinder double acting
Kapasitas
32 mm x 10 mm
2 liter x produk
Date Coder Line 1
UncaserLine 2
Tekanan Kerja
: 5,8 bar
Tekanan Kerja
: 5,8 bar
Diameter luar pipa
: 2 inch
Diameter luar pipa
: 21,6 mm
Kapasitas 14
L min
Kapasitas 2 liter x produk
Labeller
Filler
Mixer Line 2
EBI (Empty Botol Inspector) line 2
Tekanan Kerja
: 6,8 bar
Tekanan Kerja
: 7 bar
Diameter luar pipa
: 21,5 mm
Diameter luar pipa
: 21 mm
Pneumatik valve
Kapasitas
: 4 cfm
106 mm x 10 mm (6 buah)
Checkmate Line 2
Washer Line 2
Tekanan Kerja
: 5,4 bar : 21 mm
Tekanan Kerja
: 4 bar
Diameter luar pipa
Diameter luar pipa
: 33,8 mm
Kapasitas
Pneumatik valve
0,8
106 mm x 10 mm (12 buah)
Datecoder Line2
Filler Line 2
Tekanan Kerja
: 5,8 bar : 21 mm
m3 hours
Tekanan Kerja
: 7,1 bar
Diameter luar pipa
Diameter luar pipa
: 61,1 mm
Kapasitas
Silinder double acting 47 mm x 360mm (82 buah)
14
L min
Mixer
Checkmate
Palletizer Line 2
Washer Line 3
Tekanan Kerja
: 7,5 bar
Tekanan Kerja
: 4 bar
Diameter luar pipa
: 26,2 mm
Diameter luar pipa
: 33,8 mm
Silinder double acting
Pneumatik valve
320 mm x 800 mm (4 buah)
106 mm x 10 mm (12 buah)
320 mm x 125 mm
UHT line 3
80 mm x 400 mm
Tekanan Kerja
: 5,5 bar
83 mm x 200 mm
Diameter luar pipa
: 26,8 mm
Case Packer Line 3
Kapasitas
Tekanan Kerja
: 5,8 bar
12
Diameter luar pipa
: 21,6 mm
Filler Line 3
Kapasitas 0,15
m3 hours
/ 1000 bottle
m3 hours
Tekanan Kerja
: 7,2 bar
Diameter luar pipa
: 20,8 mm
Silinder double acting 47 mm x 360mm (63 buah)
Palletizer
Casepacker /Uncaser
EBI (Empty Botol Inspector) line 3
Tekanan Kerja
: 7 bar
Diameter luar pipa
: 21 mm
Kapasitas
: 4 cfm
Date Coder Line 3
Tekanan Kerja
: 5,8 bar
Diameter luar pipa
: 21 mm
Kapasitas L 14 min
EBI
Gambar Instalasi perpipaan
Perpipaan Jenis Pipa : SGP pipe SCH 40 (Galvanis) Diameter Pipa Besar : 0,0525 m Diameter Pipa Kecil : 0,0158 m
Accesories yang digunakan : • Gate valve • Elbow 900 • Exit jenis reentrant • Sambungan tee
Komponen-komponen : ∙ Air Dryer ∆P : 24000 Pa ∙ Oil Separator ∆P : 24000 Pa
PERHITUNGAN
1. Perhitungan Kapasitas Setiap Alat
2. Perhitungan Laju Aliran Masa Udara 3. Perhitungan Kecepatan Udara
4. Perhitungan Kerugian Tekanan 5. Perhitungan Kapasitas Total
6. Tekanan Minimum Pada Receiver Tank 7. Pemilihan Kompresor
Perhitungan Kapasitas Udara
Perhitungan kapasitas Silinder Pneumatik Single Acting (digunakan pada peralatan filler dan pneumatik valve)
πD
Q= Dimana : 4 Q = Kapasitas D = Diameter piston S = Panjang Langkah Rod
2
×S
Perhitungan Kapasitas Udara
Perhitungan kapasitas Silinder Pneumatik Double Acting (Digunakan Pada peralatan Palletizer, Date coder ,dsb)
Q=
πD 4
2
×S ×2
Dimana : Q = Kapasitas D = Diameter piston S = Panjang Langkah Rod
Perhitungan Laju Aliran Masa Udara
Dari Persamaan kontinuitas :
Maka :
Dimana : = Laju aliran Udara ρ = Masa Jenis Udara V = Kecepatan Aliran udara A = Luas Penampang Aliran Q = Kapasitas Alat
Perhitungan Masa Jenis Udara
Perhitungan massa jenis udara : Dimana : P ρ= RT Pabsolut R T
= kPa = 287 ( table Thermodinamika ) = 27 = ( 27˚ + 273˚ ) = 300˚K
Perhitungan Kerugian Tekanan Mayor Dimana : f = friction factor = masa jenis udara L = Panjang pipa D = Diameter Pipa V = Kecepatan udara pada pipa
Perhitungan Kerugian Tekanan Minor
Dapat dihitung menggunakan rumus : Atau
Dimana : f = friction factor k = K faktor untuk accecoris = masa jenis udara = Ekuivalent Leght untuk acceoris V = Kecepatan udara pada pipa Nilai f didapatkan dari fungsi nilai Re da Relative roughnes pada Moddy Diagram
Perhitungan Kecepatan Udara Pada Pipa
Perhitungan persamaan :
Q V = A
kecepatan
udara
dimana :
dapat
dihitung
V : Kecepatan Aliran Udara Q : Kapasitas Alat A : Luas Penampang Pipa
dengan
Perhitungan Reynold number Dapat dihitung dengan rumus :
ρ .V .D Re = µ
µ
Dimana : = Masa Jenis Udara V= Kecepatan Aliran udara D = Diameter pipa
: Viskositas absolut udara pada temperature 27 ºC :
Relative Roughnes Pipa e (Roughnes) Dapat dicari dari tabel roughnes pipa kemudian dapat dicari Relative Roughnes dengan rumus : Dimana : e = Roughness pipa D = Diameter pipa .
Moddy Diagram
KerugianTekanan PadaTitik 1
KerugianTekanan PadaTitik 2
= 63320 Pa
Tekanan Minimum Pada Receiver Tank
Pmin = P1+ ΔP Instalasi titik 2+ 101325 Pa = 887038,95 Pa + 63320 Pa+ 101325 Pa = 1051683,85 Pa
Perhitungan Kapasitas Total
Dapat dihitung dengan rumus :
Dimana : P1 = Tekanan Absolut Yang dibutuhkan
V1 = Kapasitas Udara yang dibutuhkan alat P2 = Tekanan Atmosfer V2 = Kapasitas Total udara
Pemilihan Kompresor Dari perhitungan di dapatkan kebutuhan udara pada peralatan sebesar dan tekanan sebesar 10,51 bar maka dipilih kompresor : Jenis
Type Kapasitas Tekanan Daya
: Kompresor screw : Kaeser D141 : 10,8 : 12 bar : 75 Kw
Perhitungan Tekanan Maksimal Dari rumus untuk receiver tank Maka
KESIMPULAN
Dari Hasil Perhitungan didapatkan : 1. Kapasitas udara yang dibutuhkan untuk menjalankan seluruh 2. 3. 4. 5.
peralatan adalah Laju aliran udara melalui pipa sebesar 0,291458 . Besar kerugian tekanan pada instalasi sebesar 2,0016 bar Tekanan minimal pada receiver tank sebesar 10,5 bar Tekanan maksimal pada receiver tank sebesar 11,3 bar.
TERIMA KASIH
Surabaya, Juli 2009
Diagram relative roughness pipa
Tabel diameter pipa
Tabel diameter pipa
Tabel Roughness pipa
Tabel K faktor
