LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
Basis Perhitungan
: 1 jam operasi.
Waktu Operasi
: 330 hari.
Satuan Operasi
: kg/jam.
Kapasitas Produksi
: 5000 ton / hari = 208.333,33 kg/jam
Pra Rancangan Pembuatan Molases Pada Pabrik Gula dengan kapasitas bahan baku 5000 ton / hari mempunyai komposisi bahan baku dan produk dengan persentase sebagai berikut : •
•
Komposisi Nira Kental : Nira
: 85 %
Air
: 15 %
Komposisi Molases/Produk : Nira
: 89,16 %
Air
: 10,84 %
(Pabrik Gula Sei Semayang, 2007)
(Pabrik Gula Sei Semayang, 2007)
Misal : Nira
:A
Air
:B
Universitas Sumatera Utara
LA-1. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) B
2 A= 85 % B= 15%
1
VP-01
3
A = ... B=…
Gambar LA.1. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 01 Neraca Massa Total : F1 F2
= F2 + F3………………….(1) +
F2 B
F3 = 208.333,33 kg/jam = 5 % x F1 B
Neraca Massa Komponen : F1 X 1 A = 208.333,33 kg/jam x 0,85 = 177.083,33 kg/jam F1 X1 B = 208.333,33 kg/jam x 0,15 = 31.249,99 kg/jam F2 B
= 5 % x F1 B
F2 B
= 5 % x 31.249,99 kg/jam = 1.562,49 kg/jam
F3 X3 A
= F1 X1 A = 177.083,33 kg/jam
F3 X3 B
= F1X1 B – F2X2 B = 31.249,99 kg/jam – 1.562,49 kg/jam = 29.687,5 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-1. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
1
2
3
A
177.083,33
-
177.083,33
B
31.249,99
1.562,49
29.687,5
TOTAL
208.333,33
208.333,33
LA-2. Neraca Massa Pada Centrifugal 01 (C-01)
A= 85,64 % B= 14,36%
3
C-01
5
A = ... B=…
4
A
Gambar LA.2. Neraca Massa Pada Centrifugal 01 Neraca Massa Total : F3 F4
= F4 + F5 ………………….(2) +
F4 A
F5
= 206.770,84 kg/jam = 3 % x F3 A
Neraca Massa Komponen : F4 A
= 3 % x F3 A
F4 A
= 3 % x 177.083,33 kg/jam =.5,312,49 kg/jam
F5 X5 B
= F3 X3 B = 29.687,5 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F5 X5 A
= F3X3 A – F4X4 A = 177.083,33 kg/jam – 5.312,49 kg/jam = 171.770,84 kg/jam Tabel LA-2. Neraca Massa Pada Centrifugal 01 (C-01) Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
3
4
5
A
177.083,33
5.312,49
171.770,84
B
29.678,5
-
29.678,5
TOTAL
206.770,84
206.770,84
LA-3. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 02 (VP-02) B
10 A= 85,26 % B= 14,74%
6
VP-02
8
A = ... B=…
Gambar LA.3. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 02 Neraca Massa Total : F6 F8 F10 B
= F8 + F10 ………………….(3) + F10 = 201.458,35 kg/jam = 5 % x F6 B
Neraca massa komponen : F10 B
= 5 % x F6 B
F10 B
= 5 % x 29.687,5 kg/jam = 1.484,37 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F8 X8 A
= F6 X6 A = 137.416,67 kg/jam
F8 X8 B
= F6X6 B – F10X10 B = 29.687,5 kg/jam – 1.483,37 kg/jam = 28.203,13 kg/jam Tabel LA-3. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 02 (VP-02) Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
6
8
10
A
171.770,84
171.770,84
-
B
29.687,5
28.203,13
1.484,37
TOTAL
201.458,35
201.458,35
LA-4. Neraca Massa Pada Centrifugal 02 (C-02)
A= 85,89 % B= 14,11%
8
C-01
11
A = ... B=…
9
A
Gambar LA.4. Neraca Massa Pada Centrifugal 02 Neraca Massa Total : F8
= F9 + F11 ………………….(4)
F9 + F11
= 199.997,98 kg/jam
F9 A
= 3 % x F8 A
Universitas Sumatera Utara
Neraca Massa Komponen : F9 A
= 3 % x F8 A
F9 A
= 3 % x 171.770,84 kg/jam = 5.153,12 kg/jam
F11 X11 B
= F8 X8 B = 28.203,13 kg/jam
F11 X11 A
= F8X8 A – F9X9 A = 171.770,84 kg/jam – 5.153,12 kg/jam = 166.617,71 kg/jam Tabel LA-4. Neraca Massa Pada Centrifugal 02 (C-02) Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
8
9
11
A
171.770,84
5.153,12
166.617,71
B
28.203,13
-
28.203,13
TOTAL
199.997,98
199.997,98
LA-5. Neraca Massa Pada Mixer 01 (M-01) B 19 5
M-01
9
A
A 7 A = 95 % B=…
Gambar LA.5. Neraca Massa Pada Mixer 01
Universitas Sumatera Utara
Neraca Massa Total : F5 + F9 + F19
= F7 ………………….(5)
5.213,49 kg/jam + 5.153,12 kg/jam + F19
= F7
10.366,61 kg/jam + F19
= F7
F19
= 10% x (F5 + F9)
Neraca Massa Komponen : 10.366,61 kg/jam
= F7 + F19
10.366,61 kg/jam
= F7 + 10% x (F5 + F9)
10.366,61 kg/jam+10%x(10.366,61 kg/jam) = F7 F7
= 11.403,27 kg/jam
F19
= 10% x (10.366,61 kg/jam) = 1.036,66 kg/jam
F7 X7 A = 11.403,27 kg/jam x 0,95 = 10.833,11 kg/jam F7
= F7X7 A + F7X7 B
F7 X7 B = 11.403,27 kg/jam – 10.833,11 kg/jam = 570,16 kg/jam Tabel LA-5. Neraca Massa Pada Mixer 01 (M-01) Komponen
Masuk (kg/jam) 5
9
Keluar (kg/jam) 19
7
A
5.213,49
5.153,12
-
10.833,11
B
-
-
1.036,66
570,16
11.403,27
11.403,2
TOTAL
7
Universitas Sumatera Utara
LA-6. Neraca Massa Pada Mixer 02 (M-02)
A= 95 % B= 5%
7
M-02
A = ... B=…
13
14
A
Gambar LA.6. Neraca Massa Pada Mixer 02 Neraca Massa Total : F7
= F13 + F14 ………………….(6)
F13 + F14
= 11.403,27 kg/jam
F14 A
= 0,01 % x F7 A
Neraca Massa Komponen : F14 A
= 0,01 % x F7 A
F14 A
= 0,01 % x 10.833,11 kg/jam = 1.08 kg/jam
F13 X13 B
= F7 X7 B = 570,16 kg/jam
F13 X13 A
= F7X7 A – F14X14 A = 10.833,11 kg/jam – 1,08 kg/jam = 10.832,03 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Tabel LA-6. Neraca Massa Pada Mixer 02 (M-02) Komponen
Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
7
13
14
A
10.833,11
10.832,03
1,08
B
570,16
570,16
-
TOTAL
11.403,27
11.403,27
LA-7. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 03 (VP-03) B
16 A= 85,52 % B= 14,47%
12
VP-03
15
A = ... B=…
Gambar LA.7. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 03 Neraca Massa Total : F12
= F15 + F16 ………………….(3)
F15 + F16
= 194.844,86 kg/jam
F16 B
= 5 % x F12 B
Neraca Massa Komponen : F16 B
= 5 % x F12 B
F16 B
= 5 % x 28.203,13 kg/jam = 1.410,15 kg/jam
F15 X15 A
= F12 X12 A = 166.617,71 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
F15 X15 B
= F12X12 B – F16X16 B = 28.203,13 kg/jam – 1.410,15 kg/jam = 26.792,97 kg/jam Tabel LA-7. Neraca Massa Pada Vacuum Pan 03 (VP-03) Komponen
Masuk (kg/jam) 12
Keluar (kg/jam) 15
16
A
166.617,71
166.617,71
-
B
28.203,13
26.792,97
1.410,15
TOTAL
194.844,86
194.844,86
LA-8. Neraca Massa Pada Centrifugal 03 (C-03)
A= 94,99 % B= 5,01%
13
C-03
15
A = 88,81% B = 11,19 %
17 A = ... B=…
Gambar LA.8. Neraca Massa Pada Centrifugal 03 Neraca Massa Total : F17
= F13 + F15 ………………….(8)
F17
= 193.434,71 kg/jam + 11.402,19 kg/jam = 204.836,9 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
Neraca Massa Komponen : F17 X17 A
= F13X13 A + F15X15 A = 10.832,03 kg/jam + 166.617,71 kg/jam = 177.449,74 kg/jam
F17 X17 B
= F13X13 B + F15X15 B = 570 16 kg/jam + 26.792,97 kg/jam = 27.363,13 kg/jam Tabel LA-8. Neraca Massa Pada Centrifugal 03 (C-03) Komponen
Masuk (kg/jam) 13
15
Keluar (kg/jam) 17
A
10.832,03
166.617,71
177.449,74
B
570,16
26.792,97
27.363,13
204.836,97
204.836,19
TOTAL
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis Perhitungan
= 1 Jam Operasi
Suhu Referensi
= 250C (298 K)
Satuan Perhitungan
= kJ/jam
B.1.
Sifat Fisik Bahan
B.1.1. Kapasitas Panas/Cp Harga kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing bahan yang digunakan adalah (Perrys, 1997): Cp Nira / A
= 602,81 J/mol.K
Cp Air (H 2 O) / B
= 75,24 J/mol.K
BM Nira / A
= 180 kg/kmol
BM Air (H 2 O) / B
= 18 kg/kmol
LB-1. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) Steam P = 1,013 bar T = 980C A 1 B P = 1,013 bar T = 300C
VP-01
2
B P = 1,013 bar T = 700C
3
Kondensat A P = 1,013 bar B 0 P = 1,013 bar T = 70 C T = 700C
Gambar LB-1. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 01 (VP-01)
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-1. ∆ H Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 01 (VP-01) Komponen
M (kg)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
n (kmol)
n.Cp.dT (kJ)
A
177.083.33
983.79
602,81
5
2.965.192,25
B
31.249.99
1.736.11
75,24
5
653.124,58
TOTAL
3.618.316,83
Tabel LB-2. ∆ H Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 01 (VP-01) Komponen
M (kg)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
n (kmol)
A
177.083,33
983,79
602,81
45
26.686.730,25
B
29.687,50
1.649,30
75,24
45
5.584.199,94
B
1.562,49
86,80
75,24
45
293.887,44
TOTAL
dQ
n.Cp.dT (kJ)
32.564.817,63
= Q out – Q in = (32.564.817,63 – 3.618.316,83) kJ = 28.946.500,80 kJ/jam
Maka panas yang dilepas steam sebesar 28.946.500,80 kJ/jam. Vacuum Pan (VP-01) membutuhkan panas sebesar 28.946.500,80 kJ/jam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan (VP-01) digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 980C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (1983) −
diperoleh bahwa pada suhu 980C; 1,013 bar besar entalpi ( H ) steam adalah 2.673 kJ/kg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 700C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (1983) diperoleh uap air pada suhu 700C; 1,013 bar mempunyai besar entalpi sebesar 293 kJ/kg.
Universitas Sumatera Utara
Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah : m
=
dQ −
H steam − H L =
28.946.500,80 2.673 − 293
= 12.162,39 kg/jam LB-2. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 02 (VP-02) Steam P = 1,013 bar T = 980C A 12 B P = 1,013 bar T = 650C
16
VP-02
B P = 1,013 bar T = 800C
15
Kondensat A P = 1,013 bar B 0 P = 1,013 bar T = 80 C T = 800C
Gambar LB-2. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 02 (VP-02) Tabel LB-3. ∆ H Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 02 (VP-02) Komponen
M (kg)
n (kmol)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
n.Cp.dT (kJ)
A
171.770,84
954,28
602,81
40
23.009.981,07
B
29.687,50
1.649,30
75,24
40
4.963.733,28
TOTAL
27.973.714,35
Tabel LB-4. ∆ H Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 02 (VP-02) Komponen
M (kg)
n (kmol)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
n.Cp.dT (kJ)
A
171.770,84
954,28
602,81
55
31.638,97
B
28.203,13
1.566,84
75,24
55
6.483.897,29
B
1.484,37
82,46
75,24
55
341.235,97
TOTAL
38.463,857,23
Universitas Sumatera Utara
dQ
= Q out – Q in = (38.463.857,23 – 27.973.714,35) kJ = 10.490.142,88 kJ/jam
Maka panas yang dilepas steam sebesar 10.490.142,88 kJ/jam. Vacuum Pan 02 (VP-02) membutuhkan panas sebesar 10.490.142,88 kJ/jam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan 02 (VP-02) digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 980C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, −
Reklaitis (1983) diperoleh bahwa pada suhu 980C; 1,013 bar besar entalpi ( H ) steam adalah 2.673 kJ/kg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 800C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (1983) diperoleh uap air pada suhu 800C; 1,013 bar mempunyai besar entalpi sebesar 334,90 kJ/kg. Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah : m
=
dQ −
H steam − H L =
10.490.142,88 2.673 − 334,90
= 4.486,61 kg/jam
LB-3. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 03 (VP-03) Steam P = 1,013 bar T = 980C A 12 B P = 1,013 bar T = 750C
VP-03
15
B P = 1,013 bar T = 900C
16
Kondensat A P = 1,013 bar B 0 P = 1,013 bar T = 90 C T = 900C
Gambar LB-3. Neraca Energi Pada Vacuum Pan 03 (VP-03)
Universitas Sumatera Utara
Tabel LB-5. ∆ H Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 03 (VP-03) Komponen
M (kg)
n (kmol)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
n.Cp.dT (kJ)
A
166.617,71
925,65
602,81
50
27.899.553,83
B
28.203,13
1.566,84
75,24
50
5.894.452,08
TOTAL
33.794.005,91
Tabel LB-6. ∆ H Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 03 (VP-03) Komponen
M (kg)
n (kmol)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
A
166.617,71
925,65
602,81
65
36.269.419,97
B
26.762,97
1.488,49
75,24
65
7.279.609,19
B
1.410,15
78,34
75,24
65
383.129,60
TOTAL
dQ
n.Cp.dT (kJ)
43.932.159,47
= Q out – Q in = (43.932.159,47 – 33.794.005,91) kJ = 10.138.153,56 kJ/jam
Maka panas yang dilepas steam sebesar 10.138.153,56 kJ/jam. Vacuum Pan 03 (VP-03) membutuhkan panas sebesar 10.138.153,56 kJ/jam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan 03 (VP-03) digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 980C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, −
Reklaitis (1983) diperoleh bahwa pada suhu 980C; 1,013 bar besar entalpi ( H ) steam adalah 2.673 kJ/kg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 900C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis (1983) diperoleh uap air pada suhu 900C; 1,013 bar mempunyai besar entalpi sebesar 377 kJ/kg. Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah : m
=
dQ −
H steam − H L
=
10.138.153,56 2.673 − 377
= 4.415,57 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LB-4. Neraca Energi Pada Kondenser (K-01) Air Pendingin P = 1,013 bar T = 250C A 17 B P = 1,013 bar T = 900C
18
K-01
A B P = 1,013 bar T = 300C
Air Pendingin Bekas P = 1,013 bar T = 300C
Gambar LB-4. Neraca Energi Pada Kondenser (K-01) Tabel LB-7 ∆ H Bahan Masuk Pada Kondenser (K-01) Komponen
M (kg)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
n (kmol)
n.Cp.dT (kJ)
A
177.449,74
985,83
602,81
60
35.656.090,94
B
27.363,13
1.520,17
75,24
60
6.862.655,45
TOTAL
42.518.746,39
Tabel LB-8. ∆ H Bahan Keluar Dari Kondenser (K-01) Komponen
M (kg)
Cp
∆T
(kJ/kmol.K)
(K)
n (kmol)
A
177.449,74
985,83
602,81
5
2.971.340,91
B
27.363,13
1.520,17
75,24
5
571.887,95
TOTAL
dQ
n.Cp.dT (kJ)
3.543.228,86
= Q out – Q in = (3.543.228,86 – 42.518.746,39) kJ = -38.975.517,53 kJ/jam
Maka panas yang diserap air pendingin sebesar -38.975.517,53 kJ/jam.
Universitas Sumatera Utara
Digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 250C (298 K), 1 atm dan keluar pada temperatur 300C (303 K), 1 atm. Cp air = 75,24 Joule/mol.K (Perry, 1997). Q = n x Cp x dT n
=
Q - 38.975.517,53 = = 103.603,18 kmol 75,24 x(298 − 303) Cp.dT
Maka jumlah air pendingin yang digunakan adalah : m
= n x BM = 103.603,18 kmol x 18 kg/kmol = 1.864.857,29 kg/jam
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC-1. Tangki Nira Kental Fungsi
: untuk menampung nira kental selama 30 hari
Jumlah
: 10 unit
Spesifikasi
:
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
:
Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Komponen
M (kg/jam)
Nira Kental
177.083,33
Total
177.083,33
ρ (kg/liter)
V (liter/jam)
0,85
208.333,33 208.333,33
(Sumber : Neraca Massa) ρ = 0,85 kg/liter x 2,2046 lb/kg x 28,317 liter/ft3 = 53,0947 lb/ft3 (Perry, 1997) Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 30 hari maka : t = 30 hari = 30 hari x 24 jam/hari = 720 jam Faktor keamanan, fk = 20% = 0,2 Volume bahan masuk, Vt
=(
m
ρ
)xt
= 208.333,33 liter x 720 = 149.999.997,20 liter = 149.999,99 m3
Universitas Sumatera Utara
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt (1 + fk) = 149.999,99 (1 + 0,2 ) = 179.999,99 m3
Masing-masing tangki memiliki volume sebesar =
179.999,99 = 17.999,99 m3 10
4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs 3 Hh 1 = = , D 2 D 4
Volume silinder, Vs =
1 1 3 3 π .D 2 .Hs = π .D 2 . D = π .D 3 = 1,1775 D3 4 4 2 8
Volume tutup tangki : Vh =
π 24
D 3 = 0,1309 D3
(Brownell, 1959)
Volume tangki = Vs + Vh 17.999,99 m3 = 1,1775 D3 + 0,1309 D3 17.999,99 m3 = 1,3084 D3 17.999,99 = 13.757,25 m3 1,3084
D3
=
D
= 3 13.757,25 m 3 = 23,96 m = 23,96 m x 3,2808 ft/m = 78,61 ft
Universitas Sumatera Utara
5. Tinggi
:
Tinggi tangki, Hs =
3 3 x D = x 23,96 = 35,94 m 2 2
Tinggi tutup, Hh =
1 1 x D = x 23,96 = 5,99 m 4 4
Tinggi total tangki
= Hs + Hh = 35,94 m + 5,99 m = 41,93 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc =
4 xVc πxD 2
=
4 x17.999,99 = 39,94 m 3,14 x 23,96 2
= 39,94 m x 3,2808 ft/m = 131,04 ft
6. Tekanan
:
Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = Poperasi +
ρ ( Hc − 1) 144
=14,696 +
53,0947(131,04 − 1) = 14,696 + 47,95 144
= 62,61 psi Faktor keamanan 20%, maka Tekanan desain alat = 62,61 x (1,2) = 75,13 psi
7. Tebal Dinding
:
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
75,13 x 23,96 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x75,13
(Brownell,1959)
t = 2,02 in + 0,125 in = 2,14 in (dipilih tebal dinding standar 2,15 inchi) LC-2. Vacuum Pan Fungsi
: untuk mengurangi kandungan air pada nira
Jumlah
: 3 unit
Spesifikasi
:
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas kerucut.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
:
Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Vacuum Pan Komponen
M (kg/jam)
Nira Kental
177.083,33
Total
177.083,33
ρ (kg/liter)
V (liter/jam)
0,85
208.333,33 208.333,33
(Sumber : Neraca Massa) ρ = 0,85 kg/liter x 2,2046 lb/kg x 28,317 liter/ft3 = 53,0947 lb/ft3 (Perry, 1997) Waktu tinggal nira dalam vacuum pan (t) = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20% = 0,2
Universitas Sumatera Utara
Volume bahan masuk, Vt
=(
m
ρ
)xt
= 208.333,33 liter x 1 = 208.333,33 liter = 208,33 m3 Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt (1 + fk) = 208,33 (1 + 0,2 ) = 249,99 m3
4. Diameter
:
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas kerucut. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs 3 Hh 1 = = , D 2 D 4
Volume silinder, Vs =
1 1 3 3 π .D 2 .Hs = π .D 2 . D = π .D 3 = 1,1775 D3 4 4 2 8
Volume alas tangki : Va =
π 24
D 3 = 0,1309 D3
(Brownell, 1959)
Volume tangki = Vs + Va 249,99 m3
= 1,1775 D3 + 0,1309 D3
249,99 m3
= 1,3084 D3
D3
=
249,99 = 191,07 m3 1,3084
Universitas Sumatera Utara
= 3 191,07 m 3 = 5,76 m
D
= 5,76 m x 3,2808 ft/m = 18,94 ft
5. Tinggi
:
Tinggi tangki, Hs =
3 3 x D = x 5,76 = 8,64 m 2 2
Tinggi alas, Ha =
1 1 x D = x 5,76 = 1,44 m 4 4
Tinggi total tangki
= Hs + Ha = 8,64 m + 1,44 m = 10,08 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc =
4 xVc πxD 2
=
4 x 249,99 = 9,59 m 3,14 x5,76 2
= 9,59 m x 3,2808 ft/m = 31,49 ft
6. Tekanan
:
Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = Poperasi +
ρ ( Hc − 1) 144
=14,696 +
53,0947(31,49 − 1) = 14,696 + 11,24 144
= 25,94 psi Faktor keamanan 20%, maka Tekanan desain alat = 25,94 x (1,2) = 31,12 psi
Universitas Sumatera Utara
7. Tebal Dinding
:
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
(Brownell,1959)
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
31,12 x5,76 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x31,12
(Brownell,1959)
t = 0,75 in + 0,125 in = 0,87 in (dipilih tebal dinding standar 0,90 inchi) Jacket steam, Kebutuhan steam = 12.162,39 kg/jam Panas steam = 28.946.500,80 kJ/jam
(Neraca Energi)
Temperatur steam masuk = 980C = 176,40 0F Temperatur steam keluar = 700C = 126 0F Diameter luar vacuum pan
= diameter dalam + 2x tebal dinding = 18,94 x 12 in + 2 x 2 in = 231,28 in
Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 231,28 in + 2 x 5 in = 241,28 in
Universitas Sumatera Utara
Luas permukaan perpindahan panas, A =
dQ U D x∆T
Dimana : dQ
= panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTU/jam = 28.946.500,80 kJ/jam = 27.499.175,76 BTU/jam
∆T
= perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar = T 1 = 176,40 0F, T 2 = 126 0F, ΔT = 50,4 = koefisien perpindahan panas, BTU/jam.0F.ft2
UD
Besar U D berada antara 50 – 150 BTU/jam.0F.ft2
(Perry, 1997)
U D yang diambil adalah 50 BTU/jam.0F.ft2 Sehingga, A
27.499.175,76 = 10.912,37 ft2 50 x50,4
=
Tinggi jaket steam, H
=
A 10.912,37 = = 172,89 ft πxD 3,14 x 20,10
Tekanan jaket steam, P
desain
=P
operasi
+
ρ ( Hc − 1) 144
Dimana : ρ = 62,2 lb/ft3, tekanan operasi 14,696 psi P
desain
= 14,696 +
62,2(172,89 − 1) = 88,95 psi 144
Tebal jaket pendingin, t=
PxDx12 + (Cxn) 12.650 x0,85 − 0,6 P
t=
88,95 x 20,10 x12 + (0,0125 x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x88,95
Universitas Sumatera Utara
t = 2,00 in + 0,125 in = 2,12 in (dipilih tebal dinding standar 2,15 inchi) Ejektor, P ob = tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar P oa = tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar P 03 = tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,01325 bar P03 1,01325 Pob 0,5 = = 2,0265 , = = 0,03125 Poa 16 0,5 Pob
Dari figure 10-102 Perrys (1997) diperoleh :
A2 wb = 50 , = 15 A1 wa wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 1.562,49 kg/jam
(Neraca Energi)
Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah : wa =
wb 1.562,49 = = 104,17 kg/jam 15 3,8
Gambar LC-1. Ejektor dan bagian-bagiannya
Universitas Sumatera Utara
LC-3. Centrifugal (C-01) Fungsi
: untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira
Jumlah
: 3 unit
Spesifikasi
:
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas kerucut.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
:
Tabel LC-3. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Centrifugal Komponen
M (kg/jam)
ρ (kg/liter)
V (liter/jam)
Nira
177.083,33
0,850
208.333,33
Air
29.687,50
0,995
31.250,00
Total
206.770,84
219.298,24 (Sumber : Neraca Massa)
ρ=
206.770,84 = 0,94 kg/liter x 2,2046 lb/kg x 28,317 liter/ft3 = 58,86 lb/ft3 219.298,24
Waktu tinggal dalam centrifugal (t) = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20% = 0,2 Volume bahan masuk, Vt
=(
m
ρ
)xt
= 219.968,97 liter x 1 = 219.968,97 liter = 219,97 m3 Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt (1 + fk) = 219,97 (1 + 0,2 ) = 263,96 m3
Universitas Sumatera Utara
4. Diameter
:
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas kerucut. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs 3 Hh 1 = , = D 2 D 4
Volume silinder, Vs =
1 1 3 3 π .D 2 .Hs = π .D 2 . D = π .D 3 = 1,1775 D3 4 4 2 8
Volume alas tangki : Va =
π 24
D 3 = 0,1309 D3
(Brownell, 1959)
Volume tangki = Vs + Va 263,96 m3 = 1,1775 D3 + 0,1309 D3 263,96 m3 = 1,3084 D3 D3
=
263,96 = 201,74 m3 1,3084
D
=
3
201,74 m 3 = 14,20 m
= 14,20 m x 3,2808 ft/m = 46,59 ft
5. Tinggi
:
Tinggi tangki, Hs =
3 3 x D = x 14,20 = 21,30 m 2 2
Universitas Sumatera Utara
Tinggi alas, Ha =
1 1 x D = x 14,20 = 3,55 m 4 4
Tinggi total tangki
= Hs + Ha = 21,30 m + 3,55 m = 24,85 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc =
4 xVc πxD 2
=
4 x 263,96 = 23,68 m 3,14 x14,20 2
= 23,68 m x 3,2808 ft/m = 77,69 ft
6. Tekanan
:
Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = Poperasi +
ρ ( Hc − 1) 144
=14,696 +
71,79(77,69 − 1) = 14,696 + 31,35 144
= 46,04 psi Faktor keamanan 20%, maka Tekanan desain alat = 46,04 x (1,2) = 55,25 psi
7. Tebal Dinding
:
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
(Brownell,1959)
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
Tebal dinding tangki : t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
55,25 x14,20 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x55,25
(Brownell,1959)
t = 0,88 in + 0,125 in = 1,03 in (dipilih tebal dinding standar 1,10 inchi)
LC-4. Mixer Fungsi
: untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira yang tidak terproses di centrifugal
Jumlah
: 2 unit
Spesifikasi
:
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas ellipsoidal.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
: Tabel LC-4. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer
Komponen
M (kg/jam)
ρ (kg/liter)
V (liter/jam)
Nira
10.833,11
0,850
12.744,83
Air
570,16
0,995
573,02
Total
11.403,27
13.317,85 (Sumber : Neraca Massa)
ρ=
11.403,27 = 0,85 kg/liter x 2,2046 lb/kg x 28,317 liter/ft3 = 53,45 lb/ft3 13.317,85
Universitas Sumatera Utara
Waktu tinggal dalam mixer (t) = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20% = 0,2 Volume bahan masuk, Vt
=(
m
ρ
)xt
= 13.415,61 liter x 1 = 13.415,61 liter = 13,41 m3 Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt (1 + fk) = 13,41 (1 + 0,2 ) = 16,09 m3
4. Diameter
:
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs 3 Hh 1 = , = D 2 D 4
Volume silinder, Vs =
1 1 3 3 π .D 2 .Hs = π .D 2 . D = π .D 3 = 1,1775 D3 4 4 2 8
Volume alas tangki : Va =
π 24
D 3 = 0,1309 D3
(Brownell, 1959)
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki = Vs + Va 16,09 m3
= 1,1775 D3 + 0,1309 D3
16,09 m3
= 1,3084 D3 16,09 = 12,30 m3 1,3084
D3
=
D
= 3 12,30 m 3 = 2,30 m = 2,30 m x 3,2808 ft/m = 7,57 ft
5. Tinggi
:
Tinggi tangki, Hs =
3 3 x D = x 2,30 = 3,45 m 2 2
Tinggi alas, Ha =
1 1 x D = x 2,30 = 0,57 m 4 4
Tinggi total tangki
= Hs + Ha = 3,45 m + 0,57 m = 4,02 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc =
4 xVc πxD 2
=
4 x16,09 = 3,87 m 3,14 x 2,30 2
= 3,87 m x 3,2808 ft/m = 12,71 ft
6. Tekanan
:
Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi
Universitas Sumatera Utara
Tekanan desain,
ρ ( Hc − 1)
P desain = Poperasi +
144
=14,696 +
53,45(12,71 − 1) = 14,696 + 4,35 144
= 19,01 psi Faktor keamanan 20%, maka Tekanan desain alat = 19,01 x (1,2) = 22,81 psi
7. Tebal Dinding
:
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
(Brownell,1959)
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
22,81x16,09 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x 22,81
(Brownell,1959)
t = 0,41 in + 0,125 in = 0,53 in (dipilih tebal dinding standar 0,55 inchi) Pengaduk (agitator), Fungsi
: untuk menghomogenkan campuran
Tipe
: helical ribbon
Universitas Sumatera Utara
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : 1 x 7,57 ft = 2,52 ft 3
•
Diameter pengaduk, Da =x Dt =
•
Lebar efektif, J =
•
Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 2,52 ft
•
Kecepatan putaran: 500 rpm →
1 1 x Dt = x 7,57 ft = 0,63 ft 12 12
500 = 8,3333 rps 60
Daya Pengaduk, Sifat-sifat bahan campuran dalam mixer : Densitas, ρ = 53,45 lb/ft3 Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10-4 lb/ft.s = 0,0031 lb/ft.s
(Kern, 1965)
Bilangan Reynold, N Re
=
=
Da 2 xNxρ
µ 2,52 2 x8,3333 x53,45 = 912.078,25 0,0031
Dari figure 8.3 N.Harnby, 1992 diperoleh nilai Np = 0,8 Maka daya pengadukan, P
=
Da 5 xNpxN 3 xρ 32,17 x550
2,52 5 x0,8 x8,33333 x53,45 = = 8,77 hp 32,17 x550 Daya motor, (diasumsikan efisiensi motor 80%) P motor =
P
η
=
8,77 = 10,97 hp 0,8
Untuk desain dipilih motor dengan daya 11,00 hp
Universitas Sumatera Utara
LC-5. Tangki Produk Fungsi
: untuk menampung produk selama 15 hari
Jumlah
: 10 unit
Spesifikasi
:
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
:
Tabel LC-5. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Produk Komponen
M (kg/jam)
ρ (kg/liter)
V (liter/jam)
A
177.449,74
0,850
208.764,40
B
27.363,13
0,995
27.500,63
Total
204.836,90
236.265,03 (Sumber : Neraca Massa)
ρ=
204.836,90 = 0,87 kg/liter x 2,2046 lb/kg x 28,317 liter/ft3 = 54,12 lb/ft3 236.265,03
Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 15 hari maka : t = 30 hari = 15 hari x 24 jam/hari = 360 jam Faktor keamanan, fk = 20% = 0,2 Volume bahan masuk, Vt
=(
m
ρ
)xt
= 235.444,71 liter x 360 = 84.760.096,55 liter = 84.760,09 m3 Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt (1 + fk) = 84.760,09 (1 + 0,2 ) = 101.712,11 m3
Universitas Sumatera Utara
Masing-masing tangki memiliki volume sebesar =
101.712,11 = 1.017,12 m3 10
4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs 3 Hh 1 = , = D 2 D 4
Volume silinder, Vs =
1 1 3 3 π .D 2 .Hs = π .D 2 . D = π .D 3 = 1,1775 D3 4 4 2 8
Volume tutup tangki : Vh =
π 24
D 3 = 0,1309 D3
(Brownell, 1959)
Volume tangki = Vs + Vh 1.017,12 m3 = 1,1775 D3 + 0,1309 D3 1.017,12 m3 = 1,3084 D3 D3
=
1.017,12 = 7.773,78 m3 1,3084
D
=
3
7.773,78 m 3 = 19,81 m
= 19,81 m x 3,2808 ft/m = 64,99 ft
Universitas Sumatera Utara
5. Tinggi
:
Tinggi tangki, Hs =
3 3 x D = x 19,81 = 29,71 m 2 2
Tinggi tutup, Hh =
1 1 x D = x 19,81 = 4,95 m 4 4
Tinggi total tangki
= Hs + Hh = 29,71 m + 4,95 m = 34,66 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc =
4 xVc πxD 2
=
4 x7.773,78 = 25,23 m 3,14 x19,812
= 25,23 m x 3,2808 ft/m = 82,79 ft
6. Tekanan
:
Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = Poperasi +
ρ ( Hc − 1) 144
=14,696 +
54,12(82,79 − 1) = 14,696 + 30,74 144
= 45,43 psi Faktor keamanan 20%, maka Tekanan desain alat = 45,43 x (1,2) = 54,52 psi
7. Tebal Dinding
:
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
54,52 x19,81x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x54,52
(Brownell,1959)
t = 1,21 in + 0,125 in = 1,33 in (dipilih tebal dinding standar 1,35 inchi)
LC-6. Kondenser Fungsi
: untuk menampung mendinginkan produk menjadi suhu kamar
Jumlah
: 1 unit
Spesifikasi
:
1. Tipe
: Silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume
:
Tabel LC-6. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Kondenser Komponen
M (kg/jam)
ρ (kg/liter)
V (liter/jam)
A
177.449,74
0,850
208.764,40
B
27.363,13
0,995
27.500,63
Total
204.836,90
236.265,03 (Sumber : Neraca Massa)
Universitas Sumatera Utara
ρ=
204.836,90 = 0,87 kg/liter x 2,2046 lb/kg x 28,317 liter/ft3 = 54,12 lb/ft3 236.265,03
Waktu tinggal dalam kondenser/t = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20% = 0,2 Volume bahan masuk, Vt
=(
m
ρ
)xt
= 236.265,03 liter x 1 = 236.265,03 liter = 236,26 m3 Kapasitas volume tangki, Vt
= Vt (1 + fk) = 236,26 (1 + 0,2 ) = 283,51 m3
4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : Hs 3 Hh 1 = , = D 2 D 4
Volume silinder, Vs =
1 1 3 3 π .D 2 .Hs = π .D 2 . D = π .D 3 = 1,1775 D3 4 4 2 8
Volume tutup tangki : Vh =
π 24
D 3 = 0,1309 D3
(Brownell, 1959)
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki = Vs + Vh 283,51 m3
= 1,1775 D3 + 0,1309 D3
283,51 m3
= 1,3084 D3
D3
=
283,51 = 216,68 m3 1,3084
D
=
3
216,68 m 3 = 14,72 m
= 14,72 m x 3,2808 ft/m = 48,29 ft
5. Tinggi
:
Tinggi tangki, Hs =
3 3 x D = x 14,72 = 22,08 m 2 2
Tinggi tutup, Hh =
1 1 x D = x 14,72 = 3,68 m 4 4
Tinggi total tangki
= Hs + Hh = 22,08 m + 3,68 m = 25,76 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc =
4 xVc πxD 2
=
4 x 283,51 = 24,53 m 3,14 x14,72 2
= 24,53 m x 3,2808 ft/m = 80,49 ft
6. Tekanan
:
Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi
Universitas Sumatera Utara
Tekanan desain,
ρ ( Hc − 1)
P desain = Poperasi +
144
=14,696 +
54,12(80,49 − 1) = 14,696 + 29,88 144
= 44,57 psi Faktor keamanan 20%, maka Tekanan desain alat = 44,57 x (1,2) = 53,49 psi
7. Tebal Dinding
:
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
(Brownell,1959)
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
53,49 x14,72 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x53,49
(Brownell,1959)
t = 0,88 in + 0,125 in = 1,01 in (dipilih tebal dinding standar 1,10 inchi)
LC-7. Pompa Fungsi
: Mengalirkan bahan
Type
: Pompa sentrifugal
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa, F
= 177.083,33 kg/jam x 2,2046 lb/kg x 2,7778 x 10-4 jam/s = 10,84 lb/s
Densitas, ρ
= 71,79 lb/ft3
(Perhitungan Sebelumnya)
Viskositas, µ
= 9,0 cp x 6,7197 x 10-4 lb/ft.s = 0,00605 lb/ft.s
(Kern, 1965)
Kecepatan aliran, Q
=
F
ρ
=
10,84 lb / s 71,79 lb / ft 3
= 0,15 ft3/s Perencanaan pompa : Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Foust,1979)
= 3,9 (0,15)0,45(71,79)0,13 = 2,90 in Dipilih material pipa comercial steel 3 in schedule 40, dengan : •
Diameter dalam (ID)
= 3,50 in = 0,29 ft
•
Diameter luar (OD)
= 3,068 in = 0,25 ft
•
Luas Penampang pipa (A)
= 7,68 in2 = 0,05 ft2
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V
=
Q 0,15 ft 3 / s = A 0,05 ft 2
= 3,00 ft/s
Universitas Sumatera Utara
Sehingga, Bilangan Reynold, N Re
=
ρVD 71,79 x3,00 x0,25 = 0,00605 µ
= 8.899,59 Material pipa merupakan bahan comercial steel maka diperoleh harga-harga sebagai berikut : ε = 4,6 x 10-5 m = 1,5092 x 10-4 ft ε/D = 1,5092 x 10-4 ft/0,25 ft = 0,0006 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,015 Panjang eqivalen total perpipaan (ΣL) •
Pipa lurus (L1 )
•
1 buah gate valve fully open (L/D = 13),
= 35,00 ft
L 2 = 1 x 13 x 0,25 ft •
= 3,25 ft
2 buah elbow 900 (L/D = 30), L3 L3 = 2 x 30 x 0,25 ft
•
= 15,00 ft
1 buah sharp edge entrance (K = 0,5) (L/D = 25), L 4 = 1 x 25 x 0,25 ft
•
= 6,25 ft
1 buah sharp edge exit (K = 1; L/D = 47) L 5 = 1 x 47 x 0,25 ft
Total panjang ekuivalen (ΣL)
= 11,75 ft = L1 + L 2 + L 3 + L 4 + L 5 = 71,25 ft
Universitas Sumatera Utara
Friksi (Σf), Σf
=
fxV 2 xΣL 0,015 x3,00 2 x71,25 = 2 x32,17 x0,25 2 xgcxD
= 5,97 ft.lb f /lb m Kerja Pompa (W), Persamaan Bernouli ( P1 − P2 ) + ( Z 1 − Z 2 ) +
V1 − V2 + W = Σf 2 xgc
P 1 = P 2 , V 1 = V 2 = 0, Z 1 = 0 dan Z 2 = 35,00 -35,00 + W = 5,97 W f = 5,97 + 35,00 = 40,97 lb.ft/jam Daya, Ws =
WfxQxρ 40,97 x0,15 x71,79 = 550 550
= 0,80 hp Jika efisiensi pompa, η = 80% dan efisiensi motor, η m = 75% P=
Ws 0,80 = = 1,33 hp ηxη m 0,8 x0,75
Jadi digunakan pompa dengan daya 1,35 hp.
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN PERALATAN UTILITAS
LD-01. Bak Penampungan (BP-01) Fungsi
: Tempat menampung air dari sumur pompa
Jumlah
: 1 unit
Spesifikasi
:
1. Tipe
: Bak beton
2. Bahan Konstruksi : Beton Massa air yang dibutuhkan untuk 1 hari, = 1.291.015,67 kg/hari Volume, =
m
ρ
=
1.291.015,67 kg/hari = 1.295,51 m3/hari 3 996,53 kg / m
Faktor keamanan, 20% = (1+0,2) x 1.295,51 m3/hari = 1.554,61 m3/hari Direncanakan :
Panjang bak
= 3 x lebar bak
Tinggi bak
= 2 x lebar bak
Sehingga, volume : = p x l x t = l3 1.554,61 = l3 ⇒ l = 11,58 m
Universitas Sumatera Utara
Maka, Panjang bak
= 3 x 11,58 m = 34,75 m
Lebar bak
= 11,58 m
Tinggi bak
= 2 x 11,58 m = 23,16 m
LD-02. Klarifier (KL-01) Fungsi
: Sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan-kontaminan terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dan penambahan soda abu agar reaksi alum dengan lumpur dapat terjadi dengan sempurna.
Jumlah
: 1 buah
Spesifikasi
:
1. Tipe
: continous thickener
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Jumlah air yang diklarifikasi = 1.291.015,67 kg/hari Reaksi : Al 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 Jumlah Al 2 (SO 4 ) 3 yang tersedia = 2,9691 kg/hari BM Al 2 (SO 4 ) 3 = 342 kg/kmol Jumlah Al 2 (SO 4 ) 3 adalah, 2,9691 = 0,0086 kmol/hari 342
Jumlah Al(OH) 3 yang terbentuk, 2 x 0,0086 kmol/hari = 0,0172 kmol/hari BM Al(OH) 3 = 78 kg/kmol
Universitas Sumatera Utara
Jumlah Al(OH) 3 adalah, 0,0172 = 0,0002 kg/hari 78
Sifat-sifat bahan (Perry, 1997): •
Densitas Al(OH) 3
= 2.420 kg/m3 (pada suhu 300C, tekanan 1 atm)
•
Denssitas Na 2 CO 3
= 2.710 kg/m3
Jumlah Na 2 CO 3 diperkirakan sama dengan jumlah Al(OH) 3 yang terbentuk. •
Massa Na 2 CO 3
= 0,0002 kg/hari
•
Massa Al(OH) 3
= 0,0002 kg/hari
Total massa
= 0,0004 kg/hari
•
Volume Na 2 CO 3
=
0,0002 = 8,2 x 10-8 m3 2.420
•
Volume Al(OH) 3
=
0,0002 = 7,3 x 10-8 m3 2.710
Volume total
= 1,56 x 10-7 m3
Denssitas partikel
=
•
0,0004 = 2.564,1025 kg/m3 = 2,5641 gr/liter 1,56 x10 −7
3. Terminal Setting Velocity dari Hk. Stokes Ut
=
D 2 x( ρ s − ρ ) g 18µ
(Ulrich, 1984)
Dimana, D
= diameter partikel = 20 mikron = 0,002 cm
ρ
= densitas air = 0,999 gr/liter
ρs
= densitas partikel = 2,5641 gr/liter
μ
= viscositas air = 0,007 gr/cm.s
g
= percepatan gravitasi = 980 gr/cm2
(Perry, 1997)
(Kern, 1950)
Universitas Sumatera Utara
Sehingga setting velocity, Ut
=
0,002 2 x(2,5641 − 0,999)980 = 0,04869 m/sek 18 x0,007
4. Diameter Klarifier
D
CxKxm 2 = 12
0 , 25
(Brown, 1978)
Dimana, C
= kapasitas klarifier = 1.291.015,67 kg/hari (2.843.646,85 lb/hari)
K
= konstanta pengendapan = 995
m
= putaran motor direncanakan 1,5 rpm
D
= diameter klarifier, ft
Maka diameter klarifier, 2.843.646,85 x995 x1,5 2 = 12
D
0 , 25
= 17,88 ft
Tinggi klarifier = 1,5 x D H
= 1,5 x 17,88 ft = 26,83 ft
Tinggi konis, h
= 0,33 x 26,83 ft = 8,85 ft
5. Waktu Pengendapan t
=
Hx30,48 26,83 x30,48 = 4,66 jam = U t x3600 0,0487 x3600
Universitas Sumatera Utara
6. Daya Klarifier Wk
=
D 4 xHx(27 + D 2 xm 2 ) 17,72 4 x 26,83x(27 + 17,88 2 x1,5 2 ) = 415 xt 415 x 4,66
= 36,73 hp
7. Tebal dinding klarifier Tekanan cairan dalam klarifier, P
= P operasi + ρgh = 14,696 psi + 0,995 gr/cm3 x 980 cm/s2 x 364,5727 cm = 14,696 psi + 3.554,948 dyne/cm2 = 14,7473 psi
Maka, t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
14,7473 x7,9739 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x14,7473
(Brownell,1959)
t = 0,1313 in + 0,125 in = 0,2563 in (dipilih tebal dinding standar 0,3 inchi)
LD-03. Sand Filter (SF-01) Fungsi
: menyaring kotoran-kotoran air dari klarifier
Jumlah
: 1 buah
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi
:
1. Tipe
: silinder tegak dengan tutup segmen bola
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Direncanakan volume bahan penyaring 0,3 dari volume tangki. Media penyaring adalah : o Lapisan I pasir halus o Lapisan II antrasit o Lapisan batu grafel Laju alir massa = 1.291.015,67 kg/hari = 2.843.646,85 lb/hari Sand filter yang dirancang untuk penampungan 1 hari operasi 3. Volume tangki Volume air, 2.843.646,85 = 45.717,79 ft3 62,2
=
Faktor keamanan 10%, Volume tangki, = 1,1 x 45.717,79 ft3 = 50.289,57 ft3 Sand filter dirancang sebanyak 2 unit dengan kapasitas 25.144,79 ft3 Direncanakan tinggi tangki, H = 2 x D Volume
= ¼ π x D2 x H = ½ π x D3
25.144,79
= ½ π x D3 2x 25.144,79 = 25,21 ft = 7,68 m 3,14
D
=
H
= 2 x 7,68 m = 15,37 m = 50,41 ft
3
Universitas Sumatera Utara
Tinggi total tangki, = 37,87 ft + 50,41 ft = 88,28 ft
4. Tekanan P
= P operasi + ρgh = 14,696 psi + 0,995 gr/cm3 x 980 cm/s2 x 523,99 cm = 14,696 psi + 7,3686 psi = 22,0646 psi
5. Tebal Dinding t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
22,0646 x37,87 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x 22,0646
(Brownell,1959)
t = 0,2119 in + 0,125 in = 0,3369 in (dipilih tebal dinding standar 0,35 inchi)
LD-04. Menara Air (MA-01) Fungsi
: Menampung air untuk didistribusikan sebagai air domestik dan air umpan ketel
Jumlah
: 1 buah
Spesifikasi
:
1. Tipe
: silinder tegak dengan tutup segmen bola
2. Bahan Konstruksi : fiber glass
Universitas Sumatera Utara
Laju alir massa = 1.291.015,67 kg/hari = 2.843.646,85 lb/hari Direncanakan untuk menampung air selama 1 hari. Banyak air yang ditampung, =
1.291.015,67 = 1.296,33 m3 995,9
Faktor keamanan 10% Maka volume menara, = 1,1 x 1.296,33 m3 = 1.425,96 m3 Didesain 4 tangki menara air dengan volume 356,49 m3 Diambil tinggi tangki, H =
3 xD 2
Volume
= ¼ π x D2 x H = 1,1775 x D3
356,49
= 1,1775 x D3 356,49 = 6,71 m = 22,03 ft 1,1775
D
=
3
H
=
3 x 6,71 m = 10,06 m = 33,02 ft 2
LD-05. Kation Exchanger (KE-01) Fungsi
: mengurangi kation dalam air
Bentuk
: silinder tegak dengan tutup ellipsoidal
Bahan
: carbon steel grade B
Jumlah air yang masuk KE = 126.387,34 kg/hari Volume air, Vair
=
126.387,34 =126,91m 3 / hari = 4.481,54 ft 3 / hari 995,9
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel 12-4. Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki
: 5 ft
b. Luas penampang
: 19,6 ft2
c. Jumlah penukar kation
: 1 unit
Resin Total kesadahan
: 3,3125 kg grain/hari
Kapasitas resin
: 20 kg grain/ft3
Kapasitas regeneran
: 2,3838 lb/ft3
Tinggi resin, h
: 2,1 ft
Regenerasi Volume resin, V
: h x A = 2,1 ft x 19,6 ft2 = 41,16 ft3
Siklus regenerasi, t
: 30,1887 hari
Kebutuhan regeneran
: 0,3948 kg/regenerasi
Volume tangki, = Vair + Vresin = (4.481,54 + 41,16) ft3 = 4.522,69 ft3 Faktor keamanan 20% maka : Volume tangki, Vt
= 1,2 x 4.522,69 = 5.427,24 ft3
Vt = ¼ π D2Hs Hs =
5.427,24 x 4 = 276,55 ft 3,14 x 5 2
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D Hh = ¼ (5) = 1,25 ft H T = Hs + Hh = (276,55+ 1,25) ft = 277,79 ft (84,67 m) Tekanan operasi, P = 14,696 psi P hidrostatik = ρ g h 995,9 x 9,8 x 276,55 = 39,15 psi 6.894,745
= Tekanan desain,
P desain = (14,696 + 39,15) psi = 53,84 psi Penentuan tebal dinding tangki •
Bahan
: carbon steel grade B
•
Diameter tangki
: 5 ft = 1,5 m
Maksimum allowed stress, f = 12.750 psi
(Brownell,1959)
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
t=
53,84 x5 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x53,84
(Brownell,1959)
t = 0,30 in + 0,125 in = 0,42 in (dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi)
Universitas Sumatera Utara
LD-06. Anion Exchanger (AE-01) Fungsi
: Mengurangi anion dalam air
Bentuk
: silinder tegak dengan tutup ellipsoidal
Bahan
: carbon steel grade B
Jumlah air yang masuk AE = 126.387,34 kg/hari Volume air, Vair
=
126.387,34 =126,91m 3 / hari = 4.481,54 ft 3 / hari 995,9
Dari tabel 12-4 Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki
: 5 ft
b. Luas penampang
: 19,6 ft2
c. Jumlah penukar kation
: 1 unit
Resin Total kesadahan
: 0,0636 kg grain/hari
Kapasitas resin
: 20 kg grain/ft3
Kapasitas regeneran
: 4,5 lb/ft3
Tinggi resin, h
: 0,6 ft
Regenerasi Volume resin, V
: h x A = 0,6 ft x 19,6 ft2 = 11,76 ft3
Siklus regenerasi, t
: 1.572,3270 hari
Kebutuhan regeneran
: 6,4967 kg/regenerasi
Volume tangki, = Vair + Vresin = (4.481,54 + 11,76) ft3 = 4.493,30 ft3 Faktor keamanan 20% maka :
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki, = 1,2 x 4.493,30 = 5.391,96 ft3
Vt Vt = ¼ π D2Hs Hs =
5.391,96 x 4 = 274,75 ft 3,14 x 5 2
Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D Hh = ¼ (5) = 1,25 ft H T = Hs + Hh = (274,75 + 1,25) ft = 276 ft (84,12 m) Tekanan operasi, P = 14,696 psi P hidrostatik = ρ g h =
995,9 x 9,8 x 276 = 39,87 psi 6894,745
Tekanan desain, P desain = (14,696 + 39,87) psi = 54,56 psi Penentuan tebal dinding tangki •
Bahan
: carbon steel grade B
•
Diameter tangki
: 5 ft = 1,5 m
Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
(Brownell,1959)
Effisiensi sambungan, E = 85%
(Brownell,1959)
Faktor korosi, C = 0,0125 in/tahun Umur alat, n = 10 tahun t=
PxD + (Cxn) fxE − 0,6 P
(Brownell,1959)
Universitas Sumatera Utara
t=
54,56 x5 x12 + (0,0125x10) 12.650 x0,85 − 0,6 x54,56
t = 0,30 in + 0,125 in = 0,42 in (dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi)
LD-07. Cooling Tower (CT-01) Fungsi
: mendinginkan air pendingin bekas
Jumlah
: 1 unit
Jenis
: mechanical induced draft
Laju alir massa air pendingin bekas = 1.864.857,29 kg/hari = 4.107.615,17 lb/hari 0
Suhu air pendingin masuk = 30 C = 111,6 0F Suhu air pendingin keluar = 250C = 102,60F) Wet bulb temperatur udara = 800F Dari fig. 12-14. Perry, 1997 diperoleh konsentrasi air 0,75 gpm/ft2 Laju alir air pendingin, =
1.864.857,29 = 1.872,53 m3/hari = 0,52 m3/menit 995,9
= 0,52 m3/menit x 264,17 gallon/m3 = 137,41 gpm Factor keamanan 20% Laju air pendingin, = 1,2 x 137,41 gpm = 164,89 gpm Luas menara yang dibutuhkan,
Universitas Sumatera Utara
=
164,89 = 219,85 ft2 0,75
Diambil performance menara pendingin 90%, dari fig. 12-15. Perry, 1997 diperoleh tenaga kipas 0,03 hp/ft2 Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kipas, = 0,03 hp/ft2 x 219,85 ft2 = 6,59 hp Dimensi menara, Panjang
= 2 x lebar,
Lebar
= tinggi
Maka, V
=pxlxt = 2 x l3
1.872,53 = 2 x l3 l
=
3
1.872,53 = 9,78 m 2
Sehingga, Panjang
= 19,56 m
Tinggi
= 9,78 m
LD-08. Dearator (DE-01) Fungsi
: memanaskan air yang dipergunakan untuk air umpan boiler dan menghilangkan gas CO 2 dan O 2
Jumlah
: 1 unit
Bentuk tangki : silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal Temperatur air masuk : 250C
Universitas Sumatera Utara
Temperatur air keluar : 900C Banyak air yang dipanaskan : 126.387,42 kg/hari Densitas air : 995,9 kg/m3
(Perry, 1997)
Laju volumetrik, Q
=
126.387,42 = 126,91 m3/hari 995,9
Panas yang dibutuhkan = m.c.∆T = 126,91 x 1 x (90-25) = 8.249,00 kkal Silinder berisi 75% air Volume silinder, = 1,75 x 126,91 = 222,09 m3 Silinder dirancang dengan ketentuan H = 2,5 x D = ¼ π x D2 x H = ¼ π x D2 x 2,5 x D = 1,9625 D3
Vs
π D3
= 0,2616 D 3
Vh
=
VD
= Vs + Vh
12
222,09 = (1,9625 + 0,2616 ) D3 D=
3
222,09 = 4,64 m 2,2241
H = 4,64 (1,6398 m) = 7,61 m
LD-09. Boiler (B-01) Fungsi
: memanaskan air hingga menjadi steam sebagai media pemanas
Tipe
: ketel pipa api
Universitas Sumatera Utara
Diagram alir proses Diagram alir proses secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar :
Uap Asap Ketel Uap Bahan Bakar
Air
Blow Down
Gambar LD.1. Diagram Alir Proses Pada Ketel Uap Luas Perpindahan Panas A=
Q U D x ∆T
A = Ni x a” x L Dimana : A = Luas perpindahan panas (ft2) Q = Jumlah panas yang ditransfer = 7.686,23 Btu/jam U D = Koefisien perpindahan panas overall = 350 Btu/jam.ft2.0F (Kern, 1965) ∆T = Perbedaan temperatur (∆T = T 2 – T 1 ) Uap air keluar boiler (steam), T 2 = 980C (208,40F) Air masuk boiler, T 1 = 900C (1940F) Ni
= jumlah tube
A” = luas permukaan tube per in ft (ft2/ft) L
= Panjang tube (ft)
Universitas Sumatera Utara
A =
7.686,23 Btu / jam =1,52 ft 2 2 0 0 350 Btu / jam. ft . F x (208,4 − 194) F
Digunakan OD tube = 1 in L = 20 ft A” = 0,2618 ft2/ft Jumlah tube, 1,52 ft 2 Ni = =1 0,2618 ft 2 / ft x 20 ft Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/1hp Daya boiler, = 1,52 ft2 x 1 hp/10 ft2 = 0,15 hp Dipilih boiler dengan daya 0,15 hp
LD-09. Pompa Fungsi
: Mengalirkan air ke bak penampungan
Type
: Pompa sentrifugal
Laju alir massa, F
= 1.291.015,67 kg/jam x 2,2046 lb/kg x 2,7778 x 10-4 jam/s = 31,2336 lb/s
Densitas, ρ
= 62,2 lb/ft3
(Perry, 1997)
Viskositas, µ
= 8,9 cp x 6,7197 x 10-4 lb/ft.s = 0,0059 lb/ft.s
(Kern, 1965)
Kecepatan aliran,
Universitas Sumatera Utara
Q
=
F
ρ
=
31,2336 lb / s 62,2 lb / ft 3
= 0,502 ft3/s Perencanaan pompa : Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De
= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13
(Foust,1979)
= 3,9 (0,502)0,45(62,2)0,13 = 4,8936 in Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 40, dengan : •
Diameter dalam (ID)
= 6,065 in = 0,5054 ft
•
Diameter luar (OD)
= 6,625 in = 0,5521 ft
•
Luas Penampang pipa (A)
= 28,9 in2 = 0,2007 ft2
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V
=
Q 0,502 = A 0,2007
= 2,5012 ft/s Sehingga, Bilangan Reynold, N Re
=
ρVD 62,2 x 2,5012 x0,5054 = µ 0,0059
= 14.040,6113 Material pipa merupakan bahan commercial steel maka diperoleh harga-harga sebagai berikut : ε = 4,6 x 10-5 m = 1,5092 x 10-4 ft
Universitas Sumatera Utara
ε/D = 1,5092 x 10-4 ft/0,5054 ft = 0,0002 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,017 Panjang eqivalen total perpipaan (ΣL) •
Pipa lurus (L1 )
•
1 buah gate valve fully open (L/D = 13),
= 25,888 ft
L 2 = 1 x 13 x 0,5054 ft •
3 buah elbow 900 (L/D = 30), L3 L3 = 3 x 30 x 0,5054 ft
•
= 30,324 ft
1 buah sharp edge entrance (K = 0,5) (L/D = 25), L 4 = 1 x 25 x 0,5054 ft
•
= 6,5702 ft
= 12,635 ft
1 buah sharp edge exit (K = 1; L/D = 47) L 5 = 1 x 47 x 0,5054 ft
= 23,754 ft
Total panjang ekuivalen (ΣL) = L 1 + L 2 + L 3 + L 4 + L5 = (25,888 + 6,5702 + 30,324 + 12,635 + 23,754) ft = 99,1712 ft Friksi (Σf), Σf
=
fxV 2 xΣL 0,017 x 2,5012 2 x99,1712 = 2 xgcxD 2 x32,17 x0,5054
= 0,3243 ft.lb f /lb m Kerja Pompa (W), Persamaan Bernouli ( P1 − P2 ) + ( Z 1 − Z 2 ) +
V1 − V2 + W = Σf 2 xgc
P 1 = P 2 , V 1 = V 2 = 0, Z 1 = 0 dan Z 2 = 25,888 -25,888 + W = 0,3243
Universitas Sumatera Utara
W f = 0,3243 + 25,888 = 26,2123 lb.ft/jam Daya, Ws =
WfxQxρ 26,2123 x0,502 x62,2 = 550 550
= 1,4881 hp Jika efisiensi pompa, η = 80% dan efisiensi motor, η m = 75% P=
Ws 1,4881 = = 2,4802 hp ηxη m 0,8 x0,75
Jadi digunakan pompa dengan daya 2,5 hp.
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
LE-1. Modal Investasi Tetap 1.
Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)
1.1.
Biaya Tanah Lokasi Pabrik
Harga tanah untuk lokasi pabrik diperkirakan Rp. 350.000 /m2
(KIM, 2007)
Luas tanah seluruhnya 11.050 m2 Harga tanah seluruhnya
= 11.050 m2 x Rp. 350.000/m2 = Rp. 3.867.500.000,-
Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % dari harga tanah seluruhnya (Timmerhaus, 1991). = 0,05 x Rp. 3.867.500.000,= Rp. 193.375.000,Total biaya tanah
= Rp. 3.867.500.000,- + Rp. 193.375.000,= Rp. 4.068.875.000,-
Universitas Sumatera Utara
1.2. Perincian Harga Bangunan Tabel LE-1. Perincian Harga Bangunan No
Nama Bangunan
Luas (m2)
Harga
Jumlah (Rp)
(Rp/m2) 1
Daerah proses dan kontrol
3.000
550.000
1.650.000.000,-
2
Laboratorium
250
500.000
125.000.000,-
3
Pengolahan air
2.500
200.000
500.000.000,-
4
Perkantoran
200
500.000
100.000.000,-
5
Bengkel
300
500.000
150.000.000,-
6
Pemadam Kebakaran
100
500.000
50.000.000,-
7
Pembangkit listrik
100
500.000
50.000.000,-
8
Tempat ibadah
100
500.000
50.000.000,-
9
Poliklinik
100
500.000
50.000.000,-
10
Kantin
100
500.000
50.000.000,-
11
Gudang bahan baku
150
500.000
75.000.000,-
12
Gudang produk
800
500.000
400.000.000,-
13
Pos keamanan
50
500.000
20.000.000,-
14
Parkir dan taman
400
100.000
40.000.000,-
15
Jalan
500
100.000
50.000.000,-
16
Rencana perluasan
17
Unit pembangkit uap
200
300.000
60.000.000,-
18
Ruang diklat
200
200.000
40.000.000,-
TOTAL
2.000
11.050
-
-
-
3.460.000.000,-
Universitas Sumatera Utara
1.3. Perincian Harga Peralatan Tabel LE-2. Perkiraan Harga Peralatan Proses No
Nama Alat
Jumlah
Harga/unit (Rp)
Total Harga (Rp)
1
Tangki Nira Kental
10
400.000.000,00
4.000.000.000,00
2
Tangki Molases
1
350.000.000,00
350.000.000,00
3
Vacumm Pan
3
150.000.000,00
750.000.000,00
4
Centrifugal
3
35.000.000,00
105.000.000,00
5
Mixer
2
89.000.000,00
178.000.000,00
6
Kondenser
1
25.000.000,00
25.000.000,00
7
Pompa 1,22 Hp
2
12.000.000,00
24.000.000,00
SUB TOTAL
5.432.000.000,00
Tabel LE-3. Perkiraan Harga Peralatan Utilitas No
Nama Alat
Jumlah
Harga/unit (Rp)
Total Harga (Rp)
1
Sumur Pompa
1
55.000.000,00
55.000.000,00
2
Bak Pengendapan
1
29.000.000,00
29.000.000,00
3
Klarifier
1
78.000.000,00
78.000.000,00
4
Sand filter
1
289.000.000,00
289.000.000,00
5
Menara air
1
67.000.000,00
67.000.000,00
6
Kation Exchanger
1
183.000.000,00
183.000.000,00
7
Anion Exchanger
1
183.000.000,00
183.000.000,00
8
Pompa
7
12.000.000,00
84.000.000,00
9
Cooling tower
1
68.000.000,00
68.000.000,00
10
Boiler + Dearator
1
6.500.000.000,00
6.500.000.000,00
TOTAL
7.468.000.000,00
Jumlah harga peralatan = Rp. 12.900.000.000,Biaya pemasangan diperkirakan 15 % dari harga peralatan (Timmerhaus 1991). = 0,15 x Rp 12.900.000.000,- = Rp. 1.935.000.000,-
Universitas Sumatera Utara
Harga alat terpasang, = Rp 12.900.000.000,- + Rp. 1.935.000.000,= Rp 14.835.000.000,-
1.4.
Instrumentasi dan Alat control Diperkirakan biaya alat instrumentasi dan alat control serta biaya
pemasangannya sebesar 10 % dari harga alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,1 x Rp 14.835.000.000,= Rp 1.483.500.000,-
1.5.
Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan sebesar 55 % dari harga alat terpasang
(Timmerhaus, 1991). = 0,55 x Rp 14.835.000.000,= Rp 8.159.250.000,-
1.6.
Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi sebesar 10 % dari harga alat terpasang
(Timmerhaus, 1991). = 0,1 x Rp 14.835.000.000,= Rp 1.483.500.000,-
Universitas Sumatera Utara
1.7.
Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik sebesar 20% dari harga alat terpasang
(Timmerhaus, 1991). = 0,2 x Rp 14.835.000.000,= Rp 2.967.000.000,-
1.8.
Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor sebesar 45 % dari harga alat
terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,45 x Rp 14.835.000.000,= Rp 6.675.750.000,-
1.9.
Biaya Perlengkapan dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan dan keamanan sebesar 40% dar harga
alat terpasang (Timmerhaus, 1991). = 0,4 x Rp 14.835.000.000,= Rp 5.934.000.000,-
Universitas Sumatera Utara
1.10.
Sarana Transportasi Tabel LE-4. Perkiraan Biaya Sarana Transportasi Kenderaan
Jumlah
Harga @
Total Harga
(Rp)
(Rp)
Direktur Utama
1
300.000.000,-
300.000.000,-
Staf Ahli
2
200.000.000,-
400.000.000,-
Manajer
2
200.000.000,-
400.000.000,-
Karyawan
2
150.000.000,-
300.000.000,-
Truk Bahan Baku Dan Produk
4
200.000.000,-
800.000.000,-
Mobil Bahan Bakar
1
200.000.000,-
200.000.000,-
Mobil Pemadam Kebakaran
1
250.000.000,-
250.000.000,-
Ambulans
1
100.000.000,-
100.000.000,-
14
-
2.750.000.000,-
TOTAL
Total Modal Investasi Tetap (MITL), = Rp 51.816.875.000,-
2.
Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL)
2.1.1. Pra Investasi Pra investasi diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus1991). = 0,1 x Rp 51.816.875.000,= Rp 5.181.687.500,-
2.2.
Engineering Meliputi
meja
gambar
dan
alat–alatnya,
inspeksi,
pengawasan
pembangunan pabrik. Engineering diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991).
Universitas Sumatera Utara
= 0,1 x Rp 51.816.875.000,= Rp 5.181.687.500,-
2.3.
Supervisi Meliputi survei lokasi, perizinan dan studi lingkungan. Supervisi
diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991). = 0,1 x Rp 51.816.875.000,= Rp 5.181.687.500,-
2.4.
Biaya Kontraktor Diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991). = 0,1 x Rp 51.816.875.000,= Rp 5.181.687.500,-
2.5.
Biaya Tak Terduga Diperkirakan sebesar 10% dari MITL (Timmerhaus 1991). = 0,1 x Rp 51.816.875.000,= Rp 5.181.687.500,Total Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL), = Rp 25.908.437.500,Total Modal Investasi Tetap (MIT), = MITL + MITTL = Rp 51.816.875.000,- + Rp 25.908.437.500,= Rp 77.725.312.500,-
Universitas Sumatera Utara
LE-2. Modal Kerja Modal kerja untuk 3 bulan pertama operasi pabrik. 1.
Bahan Baku Untuk Proses dan Utilitas
1.1.
Bahan-bahan Proses
Nira Kental Kebutuhan Harga
: 208.333,33 kg/jam
Lampiran A
: Rp. 500,00/kg
(PG Sei Semayang, 2007)
Biaya 3 bulan, = 90 hari x 24 jam/hari x 208.333,33 kg/jam x Rp. 500,00/kg = Rp. 224.999.996.400,-
1.2. Bahan – bahan Utilitas Alum, Al 2 (SO 4 ) 2 Kebutuhan
: 74,88 kg/hari
Lampiran C
Harga
: Rp 8.000 /kg
(CV. Rudang Jaya, 2007)
Biaya 3 bulan, = 90 hari x 74,88 kg/hari x Rp 8.000,-/kg = Rp 53.913.600, Soda abu Kebutuhan
: 39,68 kg/hari
Lampiran C
Harga
: Rp 6.000 /kg
(CV. Rudang Jaya, 2007)
Biaya 3 bulan, = 90 hari x 39,68 kg/jam x Rp 6.000,-/kg = Rp 20.887.200,-
Universitas Sumatera Utara
Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) Kebutuhan
: 8,96 kg/hari = 4,84 l/hari
Harga
: Rp 22.000,-/liter
Lampiran C (CV. Rudang Jaya, 2007)
Biaya 3 bulan, = 90 hari x 4,84 l/hari x Rp 22.000/liter = Rp 9.583.200, NaOH Kebutuhan
: 944,96 kg/hari
Lampiran C
Harga
: Rp 8.000,-/kg
(CV. Rudang Jaya, 2007)
Biaya 3 bulan, = 90 hari x 944,96 kg/hari x Rp 8.000,-/kg = Rp 680.371.200, Kaporit Kebutuhan
: 0,16 kg/hari
Lampiran C
Harga
: Rp 8.000,-/kg
(CV. Rudang Jaya, 2007)
Biaya 3 bulan, = 90 hari x 0,16 kg/hari x Rp 8.000,-/kg = Rp 115.200, Solar Kebutuhan
: 292,78 l/jam
Lampiran D
Harga
: Rp 4.300,-/lit
(CV. Rudang Jaya, 2007)
Biaya 3 bulan, = 90 hari x 24 jam/hari x 292,78 l/jam x Rp 4.300,-/lt = Rp 2.719.340.640,-
Universitas Sumatera Utara
Total biaya persediaan bahan baku dan utilitas selama 3 bulan = Rp 228.784.134.240,Total biaya pesediaan bahan baku dan utilitas selama 1 tahun = Rp 915.136.536.960,-
LE-3. Biaya Kas 1.
Gaji Pegawai Tabel. LE-5. Perincian Gaji Pegawai Untuk 1 bulan Jabatan
Jumlah
Gaji/orang (Rp)
Total
Direktur
1
15.000.000
15.000.000
Sekretaris
1
2.000.000
2.000.000
Manajer
5
6.000.000
30.000.000
Kepala seksi
6
2.500.000
15.000.000
Karyawan proses
15
1.800.000
27.000.000
Karyawan Lab.
6
1.800.000
10.800.000
Karyawan utilitas
12
1.800.000
21.600.000
Karyawan Pemasaran
6
1.800.000
10.800.000
Karyawan gudang
6
1.800.000
10.800.000
Karyawan administrasi dan
17
1.800.000
30.600.000
Karyawan transportasi
7
1.000.000
7.000.000
Karyawan kebersihan
10
900.000
9.000.000
Karyawan keamanan
12
1.500.000
18.000.000
Karyawan kesehatan
2
1.800.000
3.600.000
keuangan
TOTAL
Gaji pegawai untuk 3 (tiga) bulan
106
211.200.000
= 3 x Rp 211.200.000,= Rp 633.600.000,-
Universitas Sumatera Utara
2.
Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum diperkirakan sebesar 5% dari gaji pegawai = 0, 5 x Rp 633.600.000,- = Rp 31.680.000,-
3.
Biaya Pemasaran Biaya pemasaran diperkirakan sebesar 5 % dari persediaan bahan baku
selama 3 bulan yaitu, = 0,5 x Rp 228.784.134.240,- = Rp 11.439.206.712,-
4.
Pajak Bumi dan Bangunan Menurut undang-undang No. 20 Tahun 2000 dan undang-undang No. 21
Tahun 1997 : Objek pajak
Luas (m2)
NJPO (Rp) Per m2
Jumlah
Bumi
11.050
150.000
1.657.500.000
Bangunan
11.050
200.000
2.210.000.000
Nilai jual Objek Pajak (NJOP) sebagai dasar pengenaan PBB = Rp 1.657.500.000,- + Rp 2.210.000.000,= Rp 3.867.500.000,NJOP tidak kena pajak : Rp 8.100.000,- (PerDa SuMut, 2000) NJOP untuk perhitungan PBB = (Rp 3.867.500.000,-) – (Rp 8.100.000,-) = Rp 3.859.400.000,-
Universitas Sumatera Utara
Nilai Jual Kena Pajak (NJKP) Nilai jual kena pajak 20 % x NJOP = 0,2 x Rp 3.859.400.000,- = Rp 771.880.000,Pajak Bumi dan Bangunan terutang 0,5 % NKJP = 0,5 % x Rp 771.880.000,- = Rp 385.940.000,(Berdasarkan UU No. 21 tahun 1997 pasal 6 ayat 3, PP No. 48 tahun 1994 dan Peraturan Pemerintah No. 27 tahun 1996). Total biaya kas : = gaji pegawai + gaji administrasi + biaya pemasaran + PBB = Rp. 12.490.426.712,-
LE-4. Biaya Start Up Biaya satart up diperkirakan 10 % dari Modal Investasi Tetap (MIT) = 0,1 x Rp 77.725.312.500,= Rp 777.253.125,-
LE-5. Piutang Dagang Piutang dagang = (IP/12) x HPT Dimana IP = jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan) HPT = hasil penjualan produk tahun Produksi Molases
: 208.333,33 kg/jam
Lampiran A
Harga jual
: Rp. 1.500,00/kg
(PG Sei Semayang, 2007)
Produksi Molases setahun : 208.333,33 kg/jam x 330 x 24 = 1.678.017.290 kg/thn
Universitas Sumatera Utara
Hasil penjualan Molases per tahun = 1.678.017.290 kg x Rp. 1.500,00/kg = Rp 369.163.803.000,Piutang dagang = 3 / 12 x Rp 369.163.803.000,= Rp 92.290.950.950,Sehingga Total Modal Kerja (MK) = Rp 334.342.765.027,Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap (MIT) + Modal Kerja (MK) = Rp 77.725.312.500,- + Rp 334.342.762.027,= Rp 412.068.077.527,Modal ini berasal dari : 1. Modal sendiri 60 % dari total modal investasi
= 0,6 x Rp 412.068.077.527,= Rp 247.240.846.516,-
2. Modal pinjaman Bank 40% dari total modal investasi = 0,4 x Rp 412.068.077.527,= Rp 164.827.231.011,-
LE-6. Biaya Produksi Total (Total Cost) 1.
Biaya Tetap (Fixed Cost ) A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan = gaji tetap tiap bulan + 3 bulan gaji tunjangan. = Rp. 633.600.000,- + Rp. 1.900.800.000 = Rp. 2.534.400.000,-
Universitas Sumatera Utara
B. Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank diperkirakan 19 % dari pinjaman bank (Bank BNI Cab. USU Medan, 2007) = 0,19 x Rp 164.827.231.011,- = Rp 31.317.173.892,-
C. Depresiasi dan Amortisasi Depresiais dihitung dengan garis lurus dengan harga akhir nol. D = (P – L) / n Dimana : D = Depresiasi per tahun P = Harga awal peralatan L = Harga akhir peralatan n = Usia peralatan Semua modal investasi langsung kecuali tanah, mengalami penyusutan yang disebut depresiasi sedangkan modal investasi tidak langsung juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Biaya amortisasi diperkirakan 10 % dari MITTL : = 0,1 x Rp 51.816.875.000,- = Rp 5.181.687.500,-
Universitas Sumatera Utara
Tabel. LE-6. Perkiraan Depresiasi Komponen
Biaya (Rp)
Umur
Depresiasi (Rp)
(tahun) Bangunan
3.460.875.000
15
230.666.667
Peralatan Proses + Utilitas
14.835.000.000
15
989.000.000
Instrumentasi dan Kontrol
1.483.500.000
10
148.350.000
Perpipaan
8.159.250.000
10
815.925.000
Instalasi Listrik
2.967.000.000
10
296.700.000
Inventaris Kantor
6.675.750.000
5
667.575.000
Sarana Transportasi
2.750.000.000
10
275.000.000
Sarana Insulasi
1.483.500.000
10
148.350.000
Perlengkapan Pemadam
5.934.000.000
10
593.400.000
Kebakaran dan Keamanan TOTAL
Depresiasi dan amortisasi
4.164.966.667
= Rp 5.181.687.500,- + 4.164.966.667,= Rp 9.346.659.167,-
D. Biaya Tetap Perawatan (Maintenance) Perawatan mesin dan alat-alat proses Diperkirakan 10 % dari harga alat terpasang 0,1 x Rp 14.835.000.000,- = Rp. 1.483.500.000,-
Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan = 0,1 x Rp 3.460.000.000,- = Rp 346.000.000,-
Universitas Sumatera Utara
Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan = 0,1 x Rp 2.750.000.000,- = Rp 275.000.000,-
Perawatan Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan 10 % dari instrumentasi dan alat kontrol = 0,1 x Rp 1.483.500.000,- = Rp 148.350.000,-
Perawatan Perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan = 0,1 x Rp 8.159.250.000,- = Rp 815.925.000,-
Perawatan Instalasi Listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik = 0,1 x Rp 2.967.000.000,- = Rp 296.700.000,-
Perwatan Insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi = 0,1 x Rp 1.483.500.000,- = Rp 148.350.000,-
Perawatan Inventaris Kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor = 0,1 x Rp 6.675.750.000,- = Rp 667.575.000,-
Universitas Sumatera Utara
Perawatan Perlengkapan Pemadam Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan = 0,1 x Rp 5.934.000.000,- = Rp 593.400.000,Total biaya tetap perawatan = Rp 4.774.800.000,Biaya tambahan (Plant Overhead Cost) Diperkirakan 10% dari modal investasi tetap (MIT)
(Timmerhaus,
1991). = 0,1 x Rp 77.725.312.500,- = Rp 7.772.531.250,-
E. Biaya Tetap Administrasi Umum Diperkirakan 10 % dari biaya gaji karyawan = 0,1 x Rp 211.200.000,- = Rp 21.120.000,-
F. Biaya Tetap Pemasaran dan Distributor Diperkirakan 10 % dari biaya tetap tambahan = 0,1 x Rp 7.772.531.250,- = Rp 777.253.125,-
G. Biaya Tetap Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan Diperkirakan 10 % dari biaya tetap tambahan = 0,1x Rp 7.772.531.250,- = Rp 777.253.125,-
Universitas Sumatera Utara
H. Biaya Asuransi Asuransi pabrik diperkirakan 10 % dari modal investasi tetap = 0,1 x Rp 77.725.312.500,- = Rp 7.772.531.250, Asuransi karyawan diperkirakan 10 % dari gaji total karyawan Diperkirakan 10 % dari biaya gaji karyawan = 0,1 x Rp 211.200.000,- = Rp 21.120.000,Total asuransi = Rp. 7.793.651.250,-
I. Pajak Bumi dan Bangunan Pajak bumi dan bangunan = Rp 385.940.000,Total Biaya Tetap (Fixed Cost) adalah : Rp 65.500.776.809,-
LD-7. Biaya Variabel (Variable Cost) A. Biaya Variabel Bahan Baku dan Utilitas Diperkirakan 20 % dari biaya bahan baku utilitas = 0,2 x Rp. 915.136.536.960 = Rp 183.027.307.392,-
B. Biaya Variabel Pemasaran Diperkirakan 10 % dari biaya tetap pemasaran = 0,1 x Rp 777.253.125,- = Rp 77.725.312,-
C. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 10 % dari biaya perawatan = 0,1x Rp 4.774.800.000,- = Rp 477.480.000,-
Universitas Sumatera Utara
D. Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 20 % dari biaya tetap tambahan = 0,2 x Rp 7.772.531.250,- = Rp 1.554.506.250,Total Biaya Variabel (Variable Cost) = Rp 185.137.018.955,Total Biaya Produksi (Total Cost) = Biaya Tetap (Fixed Cost) + Biaya Variabel (Variable Cost) = (Rp 65.500.776.809,-) + (Rp 185.137.018.955,-) = Rp 250.637.795.763,-
LE-8. Perkiraan Laba / Rugi Usaha A.
Laba sebelum pajak = total penjualan - total biaya produksi = (Rp 369.163.803.800,-) – (Rp 250.637.795.763,-) = Rp 118.526.008.037,-
B.
Pajak Penghasilan Berdasarkan Keputusan Menteri Keuangan RI Tahun 2000, tarif pajak
penghasilan adalah : Penghasilan s/d Rp 50.000.000,-
: 10 %
Penghasilan Rp 50.000.000,- s/d Rp 100.000.000,- : 15 % Penghasilan diatas Rp 100.000.000
: 30 %
Universitas Sumatera Utara
Perincian pajak penghasilan (PPh) : 10 % x Rp 50.000.000,-
= Rp.
15 % x (Rp 100.000.000 – Rp 50.000.000)
= Rp. 7.500.000,-
5.000.000,-
30 % x (Rp 158.550.819.293 – Rp 100.000.000) = Rp 35.445.402.411,Total Pajak Penghasilan (PPh) adalah
= Rp 35.445.302.411,-
C. Laba Setelah Pajak Laba setelah pajak
= Laba sebelum pajak – pajak penghasilan = (Rp 118.526.008.037,-) – (Rp 35.445.302.411,-) = Rp 83.080.705.626,-
LE-9. Analisa Aspek Ekonomi A.
Profit Margin (PM) PM =
=
B.
laba sebelum pajak x 100 % total penjualan Rp 118.526.008.037,− x 100 % = 32,11 % Rp 369.163.803.800,−
Break Even Point (BEP)
BEP =
=
Biaya tetap x 100 % ( total penjualan − biaya var iabel
Rp 65.500.776.809,− x 100 % [( Rp 369.163.803.800,−) − ( Rp185.137.018.955,−)
= 35,59 %
Universitas Sumatera Utara
Kapasitas produksi pada saat BEP : Molases
= 0,359 x 1.678.017.290 kg/thn = 602.408.207,1 kg/tahun
Total penjualan pada saat BEP : Molases
= 602.408.207,1 kg/tahun x Rp 1500/kg = Rp 903.612.310.650,-
C.
Return on Investment (RoI) laba setelah pajak x 100 % total mod al investasi
RoI =
=
Rp 83.080.705.626,− x 100 % Rp 412.068.077.527,−
= 20,16 %
D.
Pay Out Time (POT) POT =
=
1 RoI
1 0,2016
= 4,96 tahun
E.
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 :
Universitas Sumatera Utara
-
Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan sebesar 10 % tiap tahun
-
Masa pembangunan disebut tahun ke nol
-
Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke10
-
Cash flow = laba sebelum pajak-pajak
Dari hasil perhitungan diperoleh IRR = 43,44 %
Universitas Sumatera Utara