LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Hasil perhitungan neraca massa pra rancangan pabrik pembuatan polihidroksibutirat pada bakteri Alcaligenes Eutrophus dengan substrat glukosa adalah sebagai berikut: Kapasitas produksi

:

4.500 ton/tahun

Basis perhitungan

:

1 jam operasi

Waktu kerja per tahun

:

330 hari

Satuan operasi

:

kg.jam-1

Kapasitas produksi per jam =

(4.500

1 hari 1.000 kg ton 1 tahun ) x( ) x( )x( ) tahun 330 hari 24 jam 1 ton

= 568.182 kg.jam-1 Kemurnian produk

:

98%

Perhitungan neraca massa dilakukan pada: -

Fermentor (R-101)

-

Disk Centrifuge (CF-101)

-

Tangki Pencuci (V-105)

-


-

Tangki Ekstraksi (V-106)

-


-

Tangki Pengendapan (V-107)

-

Dekanter (DC-101)

-

Spray Dryer (SPD-101)

1. Fermentor (R-101)

Alcaligenes Eutrophus

1

Udara 6

2 Universitas Sumatera Utara

32±20 C 1 atm

Kultur Medium

7 3

(NH4)2SO4

Kultur Medium sisa Non-PHB

4

KOH

PHB

5 Udara Dalam fermentor diketahui bahwa : 

Perbandingan massa bakteri A. Eutrophus dengan glukosa pada umpan masuk yaitu 7 : 10 (Sayed dkk, 2009)



Fermentasi berlangsung selama 50 jam.



Nutrisi pembatas (NH4)2SO4 dimasukkan mulai dari jam pertama hingga 24 jam.



Kg substrat / Kg PHB = 3,33 kg glukosa / kg PHB



Komposisi

sel

Bakteri

A.

Eutrophus

pada

alur

keluar

terdiri

dari

Polihidroksibutirat (PHB) dan Non-PHB dimana persentase PHB pada sel bakteri A. Eutrophus ialah 76% massa sel. 

Glukosa yang tersisa 10% dari glukosa mula – mula (Kim dkk, 1995)



Asumsi Kultur medium sisa kecuali glukosa dan air ialah 0,1% massa.

Tahapan pembentukan Polihidroksibutirat (PHB) ditunjukkan pada sintesa enzimatis berikut:

Universitas Sumatera Utara

Gambar L A-1. Biosintesis PHB pada A. Eutrophus

Laju alir masuk fermentor (R-101): - Alcaligenes Eutrophus (F1): Umpan masuk Alcaligens Eutrophus kedalam fermentor (R-101): F1 = 662,216 kg / jam

- Kultur Medium (F2): Adapun kultur medium terdiri atas : Tabel A.1 Komposisi Kultur Medium


No

Komposisi

Laju (kg/jam)

1

Na2HPO4

160,824

2

KH2PO4

122,983

3

C6H12O6

1.892,298

4

MgSO4 7H2O

113,523

5

H2O

92.872,037

6

FeCl3

9,176

7

CaCl2

7,379

8

CuSO4

0,147

9

CoCl2

0,112

10

NiCl2

0,111

11

CrCl2

0,023

Total

95.178,363 kg/jam (Sayed, dkk 2009)

- (NH4)2SO4 (F3): F3 = 378,409 kg/jam - KOH (F4): F4 = 90,061 kg/jam Udara (F5):

F5

= 0,0083 v/v jam-1 = 0,0083 x 92.959,898 x 0,00116 kg/jam = 0,895 kg/jam

Neraca massa masuk total: Fin total = F1 + F2 + F3 + F4 + F5 = (662,216 + 95.178,363+ 378,409 + 90,061 + 0,895) kg/jam = 96.309,944 kg/jam

Laju alir keluar fermentor (R-101) : F6Udara = F5Udara F7PHB

=

= 0,895 kg/jam F 2 Glukosa kg/jam 3,33


=

1.892,298 kg/jam 3,33

= 568,182 kg/jam

F7non-PHB

=

24 7 xF PHB 76

=

24 x568,182 kg/jam 76

= 179,426 kg/jam F7Glukosa

= 10% x F2Glukosa = 0.1 x 1.892,298 kg/jam = 189,229 kg/jam

F7Kultur Medium* = 0,1 % x F2Kultur Medium = 0,001 x 414,280 kg/jam = 0,414 kg/jam * : komposisi kultur medium selain glukosa dan air F7Air

= Fin total – F6 - F7Kultur Medium* - F7Glukosa - F7PHB - F7non-PHB = 96.309,944 – 0,895 - 0,414 - 189,229 - 568,182 -179,426 kg/jam = 96.309,944 kg/jam

Neraca massa keluar total : Fout total

= F6 + F7PHB + F7non-PHB + F7Glukosa + F7Air + F7Kultur Medium* =44,751+ 28.409,091+8.971,300+ 9.460,227+4.768.589,904+ 20,714 kg/jam

Fout total

= 96.309,944 kg/jam

2. Disk Centrifuge (CF-101) Kultur medium sisa

PHB

9

Non-PHB Glukosa Air Kultur medium sisa

Glukosa Air

7

Disk Centrifuge 8

PHB Non-PHB Air Pengotor


Untuk efisiensi alat disk centrifuge 98% dan di dalam air pengotor terkandung glukosa dan kultur medium sisa masing - masung 2% dari umpan masuk, sehingga diperoleh neraca massa sebagai berikut:

Laju alir masuk Disk Centrifuge: F7PHB

= 568.182 kg/jam

F7non-PHB

= 179,426 kg/jam

F7Glukosa

= 189.229 kg/jam

7

F

= 95.371,798 kg/jam

Air

F7Kultur Medium Sisa*

= 0,414 kg/jam

* = kultur medium sisa: komposisi kultur medium selain glukosa dan air Neraca massa masuk total: Fin total

= F7PHB + F7non-PHB + F7Glukosa + F7Air + F7Kultur Medium* = 568,182+179,426+ 189.229+95.371,798 + 0,414

in

F total

= 96.309,049

Laju alir keluar Disk Centrifuge : F8PHB

= F7PHB

= 568,182 kg/jam

F8non-PHB

= F7non-PHB

= 179,426 kg/jam

Laju alir glukosa dalam F8Air Pengotor ialah :

2 x 189.229 = 3,784 kg/jam 100

Laju alir kultur medium sisa dalam F8Air Pengotor ialah :

2 x0,414 = 0,008 kg/jam 100

Laju alir Air dalam F8Air Pengotor ialah =(

2 2 2 x(568,182 + 179,426)) − ( x0,414 + x 189.229 )kg/jam 98 100 100

= 15,257 – (0,008 + 3,784) kg/jam = 11,464 kg/jam F8Air Pengotor

= 11,464 + 0,008 + 3,784 kg/jam = 15,257 kg/jam

Maka total laju alir pada alur 8,


F8 total

= F8PHB + F8non-PHB + F8Air Pengotor = 568,182 kg/jam + 179,426 kg/jam + 15,257 kg/jam = 762,865 kg/jam

F9Kultur Medium* = 98 % x F7Kultur Medium sisa*

=

98 x0,414 kg/jam 100

=

98 x189.229 kg/jam 100

F9Kultur Medium* = 0,406 kg/jam F9Glukosa

= 98 % x F7Glukosa

F9Glukosa

= 185.444 kg/jam

F9Air

= F7Air – F8Air Pengotor = 95.371,798 kg/jam –11,464kg/jam = 95.360,334 kg/jam

Maka total laju alir pada alur 9, F9 total

= F9Kultur Medium* + F9Glukosa + F9Air = 0,406 kg/jam + 185,444 kg/jam + 95.360,334 kg/jam = 95.546,184 kg/jam

Fout total

= F8 total + F9 total = 762,865 kg/jam + 95.546,184 kg/jam = 96.309,049 kg/jam

3. Tangki Pencuci (V-105)

PHB Non-PHB Air Pengotor


8

11 10

Air

PHB Non-PHB Air

Pada tangki pencuci ditambahkan air destilasi untuk mengurangi konsentarsi air pengotor yang terikut saat proses pemisahan pada sentrifusi. Air pencuci ditambahkan sebanyak 200 L/ 8 kg sel Alcaligenes Eutrophus (Lee, 1997)

Laju alir masuk pada tangki pencuci: F8PHB 8

F

non-PHB

F8Air Pengotor

= 568,182 kg/jam = 179,426 kg/jam =

2 x747.426 kg/jam 98

= 15,257 kg/jam 8

F

= F8PHB + F8non-PHB + F8Air = 762,865 kg/jam

F10

=

747.608 x 200 kg/jam 8

= 18.690,200 kg/jam Maka laju alir total masuk ialah: Fin total

= F8 + F10 = 762,865 kg/jam + 18.690,200 kg/jam = 19.453,065 kg/jam

Laju alir keluar pada tangki pencuci: F11PHB

= F8PHB

= 568,182 kg/jam

F11non-PHB

= F8non-PHB

= 179,426 kg/jam


F11Air

= F8Air Pengotor + F10 = 15,257 kg/jam + 18.690,200 kg/jam = 18.705.457 kg/jam

Fout total

= F11PHB + F11non-PHB + F11Air = 568,182 kg/jam +179,426 kg/jam + 18.705.457 kg/jam = 19.453.065 kg/jam

4. Disk Centrifuge (CF-102) 12 PHB Non-PHB

Air

11

Disk Centrifuge 13

Air

PHB Non-PHB

Air

Untuk efisiensi alat disk centrifuge 98% diperoleh neraca massa sebagai berikut: Laju alir masuk Disk Centrifuge : F11PHB 11

F

non-PHB

= 568,182 kg/jam = 179,426 kg/jam

F11Air

= 18.705.457 kg/jam

Fin total

= F11PHB + F11non-PHB + F11Air = 568,182 kg/jam + 179,426 kg/jam + 18.705.457 kg/jam = 19.453.065 kg/jam

Laju alir keluar Disk Centrifuge: F12

= F11Air – F12Air = 18.705.457 kg/jam –

2 x747,608 kg/jam 98


= 18.705.457 kg/jam – 15,257 kg/jam = 18.690.200 kg/jam F13PHB

= F11PHB

= 568,182 kg/jam

F13non-PHB

= F11non-PHB

= 179,426 kg/jam

F13Air

=

2 x747,608 kg/jam 98

= 15,257 kg/jam Maka total laju alir pada alur 13, F13 total

= F13PHB + F13non-PHB + F13Air = 568,182 kg/jam +179,426 kg/jam + 15,257 kg/jam = 762,865 kg/jam

Fout total

= F12 + F13 total = 18.690.200 kg/jam + 762,865 kg/jam = 19.453.065 kg/jam

5. Tangki Ekstraksi (V-106)

PHB

13

Non-PHB Air CHCl3

14

16

PHB Air

Air

15

60 0C 1 atm

CHCl3

Non-PHB

Pada tangki ekstraksi ini ditambahkan air proses dan CHCl3 dengan perbandingan sebagai berikut: Air : CHCl3 : Biomassa = 100 L : 100 L : 8 kg (Lee, 1997) Laju alir masuk pada tangki ekstraksi : F13PHB

= 568,182 kg/jam

F13non-PHB

= 179,426 kg/jam

13

F

Air

= 15,257 kg/jam

Maka total laju alir pada alur 13,


F13 total


F14CHCl3

=

747.608 x100 x 1,48 kg/jam 8

= 13.830,748 kg/jam F15Air

=

747.608 x100 x 1 kg/jam 8

= 9.345,100 kg/jam Maka laju alir total masuk ialah: Fin total

= F13 +F14 + F15 = 762,865 kg/jam + 13.830,748 kg/jam + 9.345,100 kg/jam = 23.938,713 kg/jam

Laju alir keluar pada tangki ekstraksi: F16PHB

= 568,182 kg/jam

F16non-PHB

= 179,426 kg/jam

F16Air

= F13Air + F15 = 15,257 kg/jam + 9.345,100 kg/jam = 9.360,357 kg/jam

F16CHCl3

= F14 = 13.830,748 kg/jam

Fout total

= F16PHB + F16non-PHB + F16Air + F16CHCl3 = 568,182 kg/jam + 179,426 kg/jam + 9.360,357 kg/jam + 13.830,748 kg/jam = 23.938,713 kg/jam

6. Disk Centrifuge (CF-103)


PHB

18

PHB

Non-PHB Air

Air

16

CHCl3

CHCl3

Disk Centrifuge 17

Non-PHB

Non-PHB Air

Untuk efisiensi alat centrifuge 98% diperoleh neraca massa sebagai berikut: Laju alir masuk Disk Centrifuge : F16PHB

= 568,182 kg/jam

F16non-PHB

= 179,426 kg/jam

F16Air

= 9.360,357 kg/jam

F16CHCl3

= 13.830,748 kg/jam

Fin total

= F16PHB + F16non-PHB + F16Air + F16CHCl3 = 568,182 kg/jam + 179,426 kg/jam + 9.360,357 kg/jam + 13.830,748 kg/jam = 23.938,713 kg/jam

Laju alir keluar Disk Centrifuge: F17non-PHB

= F16non-PHB - F18non-PHB = 179,426 kg/jam – 11,595 kg/jam = 167,830 kg/jam

F17Air

=

2 x167,830 kg/jam 98

= 3,425 kg/jam

Maka total laju alir pada alur 17, F17

= F17non-PHB + F17Air = 167,830 kg/jam + 3,425 kg/jam = 171,255 kg/jam

F18PHB

= F16PHB = 568,182 kg/jam

F18non-PHB

=

2 xF18 PHB 98


=

2 x568,182 kg/jam 98

= 11,595 kg/jam 18

F

= F16Air – F17Air

Air

= 9.360,357 kg/jam – 3,425 kg/jam = 9.363,782 kg/jam F18CHCl3

= F16CHCl3 = 13.830,748 kg/jam


= F18PHB + F18non-PHB + F18Air + F18CHCl3

F18

= 568,182 kg/jam +11,595 kg/jam+9.363,782 kg/jam+13.830,748 kg/jam

F18

= 23.774,308 kg/jam

Fout total


7. Tangki Pengendapan (V-107) PHB yang masih terlarut dalam larutan kloroform akan mengkristal setelah penambahan air 900 C ke dalam tangki pengendapan. Dengan waktu tinggal 15 menit dan perbandingan antara air panas yang ditambahkan dengan kloroform ialah 2 : 1. (Flickinger, 1999) PHB Non-PHB

18

Air

20

CHCl3 Air (900C)

19

PHB Non-PHB Air CHCl3

Maka neraca massa pada tangki pengendapan ialah: Laju alir masuk pada tangki pengendapan : F18PHB 18

F

non-PHB

= 568,182 kg/jam = 11,595 kg/jam


F18Air

= 9.363,782 kg/jam

F18CHCl3

= 13.830,748 kg/jam


= F18PHB + F18non-PHB + F18 Air + F18CHCl3 =568,182 kg/jam +11,595 kg/jam+ 9.363,782 kg/jam+13.830,748 kg/jam = 23.774,308 kg/jam

F19Air Panas

= 2 x F15CHCl3 = 27.661,496 kg/jam

Fin total

= F18 + F19 = 23.774,308 kg/jam + 27.661,496 kg/jam = 51.435,804 kg/jam

Laju alir keluar pada tangki pengendapan : F20PHB

= F18PHB

F20non-PHB

= F18non-PHB

20

F

18

=F

Air

Air

= 568,182 kg/jam = 11,595 kg/jam

19

+F

= 9.363,782 kg/jam + 27.661,496 kg/jam = 37.025,278 kg/jam F20CHCl3

= F18CHCl3 = 13.830,748 kg/jam

Maka total laju alir pada alur 20, Fout total = F20PHB + F18non-PHB + F20 Air + F20CHCl3 =568,182 kg/jam+11,595 kg/jam+37.025,278 kg/jam+13.830,748 kg/jam = 51.435,804 kg/jam

8 Dekanter (DC-101) PHB

20

22

Non-PHB Air CHCl3

21

Air CHCl3

PHB Non-PHB Air


Efisiensi pemisahan PHB dari larutan kloroform ini adalah sebesar 98 %. Sehingga masih terdapat kandungan air sebesar 2 % yang terikut pada PHB. Maka perhitungan neraca massa ada alat dekanter ialah :

Laju alir masuk Dekanter: F20PHB

= 568,182 kg/jam

F20non-PHB

= 11,595 kg/jam

F20Air

= 37.025,278 kg/jam

F20 CHCl3

= 13.830,748 kg/jam

Fin total= F20PHB + F20non-PHB + F20Air + F20CHCl3 = 568,182 kg/jam+11,595 kg/jam+37.025,278 kg/jam +13.830,748 kg/jam = 51.435,804 kg/jam

Laju alir keluar Dekanter: F21PHB

= F20PHB

= 568,182 kg/jam

F21non-PHB

= F20non-PHB

= 11,595 kg/jam

F21Air

=

2 x(568,182 + 11,595) kg/jam 98

= 11,832 kg/jam Maka total laju alir pada alur 21, F21

= F21PHB + F21non-PHB + F21Air = 568,182 kg/jam + 11,595 kg/jam + 11,832 kg/jam = 591,609 kg/jam

F22Air

= F20Air – F21Air = 37.025,278 kg/jam – 11,832 kg/jam = 37.013,446 kg/jam

F22 CHCl3

= F20 CHCl3 = 13.830,748 kg/jam


= F22Air + F22CHCl3 = 37.013,446 kg/jam + 13.830,748 kg/jam = 50.844,194 kg/jam


Fout total


9. Spray Dryer (SPD-101) Air Steam PHB

Air

24

PHB

25

Non-PHB

Non-PHB

1300C

Maka Neraca Massa pada Spray Dryer (SPD-101): Laju alir masuk Spray Dryer (SPD-101): F25PHB

= 568,182 kg/jam

F25non-PHB

= 11,595 kg/jam

F25Air

= 11,832 kg/jam

Maka total laju alir masuk pada alur 25, F25


Laju alir keluar Spray Dryer (SPD-101) : Fsteam 26

F

PHB

= F25Air 25

=F

PHB

= 11,832 kg/jam = 568,182 kg/jam

F26non-PHB

= F25non-PHB

Fout total

= 591,609 kg/jam

= 11,595 kg/jam


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Kapasitas

: 4.500 ton/tahun

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Operasi pabrik

: 330 hari/tahun

Satuan

: kJ/jam

Suhu referensi

: 25oC (298 K)

Perhitungan neraca panas menggunakan rumus sebagai berikut: Perhitungan beban panas pada masing-masing alur masuk dan keluar. Q=H=

∫

T

Tref

n x Cp x dT ……………………

(Smith, 1975)

Perhitungan Cpl (kal/g0C) dengan menggunakan metode Chueh dan Swanson dimana konstribusi gugusnya adalah: Tabel LB.1 Kapasitas Panas Liquid Gugus

-CH (ring) -OH -C=O H -CH2-

Cpl (kal/g0C) 4,4 10,7 12,66 7,2 (Perry, 1997)

Perhitungan C padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison, ps

dimana nilai kontribusi unsur atom :


Tabel LB.2 Tabel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison Unsur Atom ∆ Ei C

10.89

H

7.56

O

13,42

N

18,74

S

12,36

K

28,87

Cl

24,69

Na

26,19

P

26,63

Mg

22,69

Fe

29,08

Ca

28,25

Cr

26,63

Co

25,71

Ni

25,46

Cu

26,92

CoA

26,63 (Perry, 1997)

Rumus metode Hurst dan Harrison : n

CpS =

∑ Ν .∆ i =1

i

Ei

Dimana : Cp = Kapasitas panas padatan pada 298,15 K (J/mol.K) S

n

= Jumlah unsur atom yang berbeda dalam senyawa

N = Jumlah unsur atom i dalam senyawa i

∆ Ei = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada Tabel LB.2 Perhitungan panas penguapan Q = n. ∆Hvb

(Smith dan Van Ness, 1975)

Perhitungan ∆Hfo (kkal/mol) dengan menggunakan metode Verma dan Doraiswamy, dimana kontribusi gugusnya adalah


Tabel LB.3 Panas Pembentukan [J/mol] Gugus -CH2-

-CH O

Rumus:

∆Hfo (kkal/mol) -20,64 8,67

-133,22

C O

-132,22

CH3

-76,45

CoA

-29,71

(298,15 K) = 68,29 +

(Perry, 1997)

Menghitung ∆Η 0f 298 PHB :

O

∆Η 0f 298 = 68,29 + {(-O-) + (-CH3) +(

CH ) + (-CH2-)+ (

C

)}n

∆Η 0f 298 = 68,29 + {(132,22 + (-76,45) + 8,67 + (-20,64) + (-133,22)} 4.651,1627 ∆Η 0f 298 = -1.645,792 kkal/mol

∆Η 0f 298 = -6.890,602 kJ/mol

Menghitung ∆Η 0f 298 Acetyl-CoA : O ∆Η 0f 298 = 68,29 + {2(-CH3) +2(

C

) + 2(-CoA)}

∆Η 0f 298 = 68,29 + {2(-76,45) + 2(-133,22) + 2(-29,71)

∆Η 0f 298 = -0,41047 kkal/mol ∆Η 0f 298 = -1,718 kJ/mol


Reaksi :

A. Eutrophus

(C4H6O2) 4.651 ∆Hr25oC = =

9.302 C2H3OCoA

[∑σ .∆Η ] − [∑σ ∆Η [∆Η (C H O ) ]− [.∆Η i

0 f 250 C

0 f 250 C produk

4

6

2 4.651

i.

]

0 f 250 C reak tan

0 f 250 C

9.302(C 2 Η 3 OCoA)

=

1 x (-6.890,602 kJ/mol) – 9.302 x ( -1,7187 kJ/mol)

=

(-6.890,602 kJ/mol + 15.986,565 kJ/mol

=

9.095,963 kJ/mol

]

Nilai kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing komponen : 1. Polihidroksibutirat = (C4H6O2)n


Dengan berat molekul PHB = 400.000 gram/mol (Bioprocess Technology, 1999) dan bentuk umum struktur PHB yaitu [ – O – CH(CH3) – CH2 – CO – ]n Maka nilai n adalah : [ – O – CH(CH3) – CH2 – CO – ]n {(2 x 16) + (6 x 1) + (4 x 12)} x n (32 + 6 + 48) x n 86 x n n sehingga, rumus molekul PHB adalah :

= 400.000 = 400.000 = 400.000 = 400.000 = 4.651

[ – O – CH(CH3) – CH2 – CO – ] 4.651 Maka, estimasi Cps PHB adalah: Cps PHB = ∆EC (n . 4) + ∆EH (n . 6) + ∆EO (n. 2) =10,89(4.651 x 4) + 7,56(4.651 x 6) + 13,42(4.651 x 2) = 538,418 kJ/mol K 2. Glukosa (C6H12O6)

Cpl = 5(-OH-) + 1(-C=O) + 4(-CH-) + 1(-CH2-) H = 5(10,7) + 1 (12,66) + 4 (4,4) + 1 (7,26) = 91.02 kal/mol.K = 0,381 kJ/mol.K 3. Air (H2O) Cpl = 0,0748781kJ/mol.K

(Reklaitis, 1983)

Cpg = 0,0335944 kJ/mol.K

(Reklaitis, 1983)

4. Kalium Hidroksida (KOH) Cps = 0,04985 kJ/mol.K 5. Kloroform (CHCl3) Cpl = 0,09252 J/mol.K 6. Ammonium Sulfat ((NH4)2SO4) Cp

= 51,6 kal/mol.K

(Perry, 1997)

= 0,21672 kJ/mol.K 7. Monopottasium phospat (KH2PO4) Cps = 0,1243 kJ/mol.K 8. Natrium phospat (Na2HPO4)


Cps = 0,14025 kJ/mol.K 9. Magnesium sulfat heptahidrat (MgSO4 7H2O ) Cps = 0,20799 kJ/mol.K 10. Besi(III) klorida (FeCl3) Cps = 0,10315 kJ/mol.K 11. Kalsium Klorida (CaCl2) Cps = 0,07763 kJ/mol.K 12. Cupric Sulfat (CuSO4) Cps = 0,09296 kJ/mol.K 13. Cobalt Klorida (CoCl2) Cps = 0,07509 kJ/mol.K 14. Nikel Klorida (NiCl2) Cps = 0,07484 kJ/mol.K 15. Crom klorida (CrCl2) Cps = 0,07601 kJ/mol.K 16. Udara Cpg = 0,0358 kJ/mol.K (Geankoplis, 2003) 17. Alcaligenes Eutrophus Kapasitas Panas dari bakteri Alcaligenes Eutrophus diasumsikan sama dengan Kapasitas Panas dari Protein karena sebagian besar bakteri terdiri dari protein.

Cps

= 0,191 kJ/mol.K

18. Acetyl CoA (C2H3OCoA) Cps

= 0.0845 kJ/mol.K

Nilai panas laten penguapan/entalpi penguapan (∆Hvl) untuk komponen : 1. Air (H2O) ∆Hvl = 40,6562 kJ/mol

(Reklaitis, 1983)

2. Kloroform (CHCl3) ∆Hvl = 29,470 kJ/mol

(Reklaitis, 1983)


Steam Steam yang digunakan adalah superheated steam 1300C pada tekanan 100 kPa Hvl (1300C) = 2.734,7 kJ/kg (Reklaitis, 1983)

Air Pemanas Air Pemanas yang digunakan air pada suhu 900C dan keluar pada suhu 340C. Air (saturated): H(34oC) = 139,11 kJ/kg

(Smith, 1987)

H(90oC) = 376,92 kJ/kg

(Smith, 1987)

L.B. 1 Fermentor

A. Eutrophus

Reaksi : 9.302 C2H3OCoA

(C4H6O2) 4.651

Untuk berat molekul (MR) dari PHB = 400.000 gr/mol. Diperoleh haraga n = 4.651 Maka, r1 =

gram MR

r1 =

568,182 kg/jam 400.000 gram/mol

r1 = 1,420 mol/jam


Dari perhitungan sebelumnya diperoleh: Alur

Komponen

Massa (kg)

BM (kg/kmol)

∫Cp dT

N (kmol)

Q(kJ/jam)

∆Hr25oC = 9.095,963 kJ/mol 307 ,15

∆Hr34oC

=

∆Hr25oC +

∫

σproduk

307 ,15

∫

Cp dT + σreaktan

298,15

Cp dT

298,15

∆Hr34oC = 9.095,963 kJ/mol + 1 (538.418,6 x 9) + 9.302 (0,0845 x 9) ∆Hr34oC = 21.016,985 kJ/mol Panas Reaksi = 1,420 mol/jam x 21.016,985 kJ/mol = 29.853.683,021 kJ/jam

303,15

Panas masuk = N1A.Eutrophus

∫

∫

298,15

303,15

N2Na2HPO4

∫

∫

CrCl2

∫

298,15

∫

Cp dT + N

(NH4)2SO4

∫

298,15

∫

KOH

∫

298,15

Cp dT +

298,15

303,15

Cp dT + N

Cp dT +

303,15

Cp dT + N2NiCl2

298,15

4

∫

298,15

303,15

Cp dT + N2CoCl2 303,15

3

∫

303,15

Cp dT + N2FeCl3

298,15

298,15

303,15

N

Cp dT + N2MgSO4.7H2O

303,15

Cp dT + N2CuSO4

298,15

2

303,15

298,15

303,15

∫

∫

Cp dT +

298,15

298,15

Cp dT + N2KH2PO4

∫

Cp dT + N2Air

303,15

298,15

N2CaCl2

303,15

303,15

Cp dT + N2Glu

303,15

5

Cp dT + N

Udara

∫

Cp dT

298,15

Tabel LB.4 Perhitungan Panas Masuk pada Fermentor


1

A.Eutrophus 662,216 140 4,730 0,179 4.517,259 C6H12O6 1.892,298 180 10,503 1.905,413 20.013,367 Air 92.872,040 18 5.195,558 374,390 1.931.689,354 Alur Komponen Massa (kg) BM N (kmol) ∫Cp dT Q(kJ/jam) Na2HPO4 141,960(kg/kmol) 142 1,132 701,250 794,433 KH2PO4 136,086 136 0.904 621,500 561,659 6 Udara 0,895 28,951 0,031 0,323 0,009 MgSO .7H O 113,523 246 0,461 1.039,950 478,996 4 2 PHB 568,182 400.000 0.00157 4.845.767,347 6.883,194 2 FeCl3 9,176 162 0.057 515,750 29,177 CaCl2 7,379 110 0,066 388,150 25,807 CuSO4 0,147 160 0,001 464,800 0,428 CoCl2 0,112 130 0,001 375,450 0,323 NiCl2 0,111 130 0,001 374,200 0,320 CrCl2 0,023 123 0,0002 380,050 0,071 3 (NH4)2SO4 378,409 132 2,864 1.083,600 3.103,102 4 KOH 90,061 56 1,605 249,25 400,097 5 Udara 0,895 28,951 0,031 0,179 0,005 1.961.614,404 Total 303,15

6

Panas keluar = N

Udara

∫

307 ,15

7

Cp dT + N

307 ,15

∫

FeCl3

∫

Cp dT + N

CaCl2

307 ,15

∫

298,15

∫

Cp dT + N

∫

Cp dT + N

CuSO4

∫

298,15

Cp

307 ,15

298,15

7

∫

298,15

Cp dT + N7MgSO4.7H2O

∫

Cp dT

298,15

307 ,15

298,15

Glu

307 ,15

Cp dT + N7KH2PO4

307 ,15

7

298,15

N7NiCl2

∫

∫

non-PHB

307 ,15

7

298,15

298,15

307 ,15

+N

Cp dT + N

307 ,15

Cp dT + N7Na2HPO4

298,15

7

∫

298,15

298,15

dT + N7Air

PHB

307 ,15

7

307 ,15

7

Cp dT + N

CoCl2

∫

Cp dT +

298,15

307 ,15

Cp dT + N7CrCl2

∫

Cp dT

298,15

Tabel LB.5Perhitungan Panas Keluar pada Fermentor


Non-PHB 179,426 Glukosa 189,229 Air 1.098.267,10 Na2HPO4 0,160 KH2PO4 0,123 MgSO4.7H2O 0,113 FeCl3 0,009 CaCl2 0,007 CuSO4 0,0001 CoCl2 0,0001 NiCl2 0,0001 CrCl2 0,000023

7

140 180 18 142 136 246 162 110 160 130 130 123

1,424 1,1668 61.014,841 0.00125 0.0010041 0.00051 5,66 E-05 6,68 E-05 9,21 E-06 8,62 E-07 8,56 E-07 1,85 E-07

1.791,000 3.429,743 673,903 1.262,25 1.118,700 1.871,910 928,350 698,670 836,640 675,810 673,560 684,090

Total Maka Qc, Qc = Qin - Qout + Panas Reaksi

2.203,093 3.602,406 37.030.567,580 1.4299 1.0109 0.8621 0.0525 0.0464 0.00077 0.00058 0.00057 0.00013 37.043.259,685

= (1.961.614,404 – 37.043.259,685+ 29.853.683,021) kJ/jam = -5.227.962,260 kJ/jam Air pemanas yang diperlukan adalah :

Qc H(90°C) − H(34°C) 5.227.962,260 kJ/jam = (376,92 − 139,11) kJ/kg 5.227.962,260 = kg/jam 237,81 = 21.983,778 kg/jam

m=

Tabel LB.6 Neraca Panas Fermentor Komponen Umpan Produk Panas Reaksi Air Panas Total

Masuk (kJ/jam) Keluar (kJ/jam) 1.961.614,404 - 37.043.259,685 29.853.683,021 5.227.962,260 37.043.259,685 37.043.259,685

L.B. 2 Tangki Ekstraksi


303,15

13

Panas Masuk = N

PHB

∫

303,15

13

Cp dT + N

Non-PHB

303,15

N

∫

Kloroform

Cp dT + N

Air

298,15

298,15

14

∫

303,15

13

∫

Cp dT +

298,15

303,15

15

Cp dT + N

298,15

Air

∫

Cp dT

298,15

Tabel LB.7 Perhitungan Panas Masuk pada Tangki Ekstraksi Alur

13 14 15

Komponen

Massa BM (kg) (kg/kmol) 568,182 400.000 179,426 140 15,257 18 13.830,748 119,38 9.345,100 18 Total

PHB Non-PHB Air Kloroform Air

N (kmol)

∫

Q(kJ/jam)

0,0014 2.692.092,971 1,281 955,000 0,848 374,391 115,855 462,600 519,019 374,391

333,15

Panas Keluar = N16PHB

∫Cp dT

333,15

Cpl dT + N16Non-PHB

298,15

∫

3.823,997 1.223,941 347,390 53.594,438 194.373,148 253.332,862

333,15

Cpl dT + N16Air

298,15

∫

Cpl dT +

298,15

333,15

16

N

Kloroform

∫

Cpl dT

298,15

Tabel LB.8 Perhitungan Panas Keluar pada Tangki Ekstraksi Alur

Komponen

Massa (kg)

BM (kg/kmol)

N (kmol)

∫Cp dT

Q(kJ/jam)


16

PHB Non-PHB Air Kloroform

568,182 179,426 9.360,357 13.830,748

400.000 0,0014 18.844.650,800 140 1,424 6.658,000 18 854,691 2.620,733 119,38 128,727 3.238,200 Total

26.767,979 8.567,591 1.362.883,398 375.161,067 1.773.330,035

Panas yang dibutuhkan : Qc

= Qout – Qin = (1.773.330,035 – 253.332,862) kJ/jam = 1.519.997,173 kJ/jam

Steam yang dibutuhkan adalah : Q m = H VL =

1.519.997,173 kJ/jam 2.734,7 kJ/kg

= 555,814 kg/jam Tabel LB.9 Neraca Panas Tangki Ekstraksi Komponen Umpan Produk Steam Total

Masuk (kJ/jam) 253.332,862 1.519.997,173 1.773.330,035

Keluar (kJ/jam) 1.773.330,035 1.773.330,035

L.B.3 Vaporizer (VE-101)


333,15

21

Panas masuk = N

Kloroform

333,15

∫

21

Cpl dT + N

298,15

Air

∫

Cpl dT

298,15

Tabel LB.10 Perhitungan Panas Masuk pada Tangki Vaporizer Alur

Komponen

21

Kloroform Air

Massa BM N (kmol) ∫Cp dT (kg) (kg/kmol) 13.830,748 119,38 115,854 3.238,200 37.025,278 18 2.056,959 2.620,7335 Total

Q(kJ/jam) 375.161,067 5.390.743,689 5.765.904,756

353,15

Panas keluar = N22Kloroform

∫

353,15

Cpl dT + ∆H vl Kloroform + N23Kloroform

298,15

∫

Cpl dT

298,15

Tabel LB.11 Perhitungan Panas Keluar pada Tangki Vaporizer Alur

Komponen

22 23

Kloroform Air

Massa BM N (kmol) (kg) (kg/kmol) 13.830,748 119,38 115,854 37.025,278 18 2.056,959 Total

∫Cp dT

Q(kJ/jam)

6.013,800 4.867,077

696.727,694 10.011.381,140 10.708.108,832

Panas yang dibutuhkan : Qc

= Qout – Qin + ∆H vl Kloroform = (10.708.108,832 – 2.656.763,656 + 29,470) kJ/jam = 4.942.233,547 kJ/jam

Steam yang dibutuhkan adalah : Q m = H VL


=

4.942.233,547 kJ/jam 2.734.7 kJ/kg

= 1.807,217 kg/jam Tabel LB.12 Neraca Panas Tangki Vaporizer Komponen Umpan Produk ∆H vl Kloroform Steam Total

Masuk (kJ/jam) 5.765.904,756 -

Keluar (kJ/jam) 10.708.108,832 29,470

4.942.233,547 10.708.138,302

10.708.138,302

L.B.4 Spray Dyer (SPD-101)

303,15

∫

Panas Masuk = N24PHB

303,15

Cp dT + N13Non-PHB

298,15

∫

303,15

Cp dT + N13Air

∫

Cp dT

298,15

298,15

Tabel LB.13 Perhitungan Panas Masuk pada Spray Dryer Alur

24

Komponen PHB Non-PHB Air

Massa (kg) 568,182 11,595 11,832

BM N (kmol) ∫Cp dT (kg/kmol) 400.000 0,0014 2.692.092,971 140 0,083 850.134,622 18 0,657 374,391 Total

333,15

25

Panas Keluar = N

PHB

∫

298,15

Q(kJ/jam) 3.823,997 79,094 246,099 4.149,191

333,15

25

Cp dT + N

Non-PHB

∫

CpdT + ∆H vl Air

298,15

Tabel LB.14 Perhitungan Panas Keluar pada Spray Dryer Alur

25

Komponen Massa (kg) PHB Non-PHB

568,182 11,595

BM N (kmol) ∫Cp dT (kg/kmol) 400.000 0,0014 51.149.766,440 140 0,1498 7.113,419

Q(kJ/jam) 72.655,949 4.675,888


74.158,737

Total

Panas yang dibutuhkan : = Qout – Qin + ∆H vl Air

Qc

= (74.158,737 - 4.149,191+ 40,6562) kJ/jam = 70.050,203 kJ/jam

Steam yang dibutuhkan adalah : Q m = H VL =

70.050,203 kJ/jam 2.734,7 kJ/kg

= 25,615 kg/jam

Tabel LB.15 Neraca Panas Spray Dryer Komponen Umpan Produk ∆H vl Air Steam Total

Masuk (kJ/jam) 4.149,191 -

Keluar (kJ/jam) 74.158,737 40,656

70.050,203 74.199,393

74.199,393


LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN L.C.1 Tangki Penyimpanan Biomassa A. Eutrophus (V-101) Fungsi

: Menyimpan A. Eutrophus untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan Konstruksi

: Carbon Steel SA-285 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan

: Temperatur Tekanan

= 30°C = 1 atm = 14,696 psia

Laju massa A. Eutrophus

= 662,216 kg/jam

Densitas A. Eutrophus

= 120 kg/m3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor Keamanan

= 20%

Perhitungan : a. Volume bahan,

kg 24 jam x x30hari jam 50 hari = 120kg / m 3 = 18,542 m3 662,216

Vl

Faktor kelonggaran 20% Volume tiap tangki, Vt

= (1 + 0,2) x 3.973,295 m3 = 22,350 m3

b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume tangki (Vt) : Vt = 22,350 m3 =

Asumsi: Dt : Ht = 2: 3 3 πDt 3 4

Dt = 2,663 m = 104,863 in Ht = 3,995 m

c. Tebal shell tangki (Perry,1997)


di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia

(Peters et.al., 2004)

E = joint efficiency = 0,85


C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume bahan = 18,542 m3 Volume tangki = 22,350 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

18,542 m3 x3,995 m = 3,329 meter 22,350 m3

Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik

=ρxgxh = 120 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 3,329 m = 3,915 kPa = 0,575 psia

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesain

= 1,2 x (14,696 psia + 0,575 psia) = 18,325 psia

Tebal shell tangki:

t=

18,325 psia x 104,863 in + 10 tahun x 0,0125 in/tahun 2 (13700 psia x 0,85 - 0,6 x 18,325 psia

t = 0,207 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,207 in = 0,527 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

L.C.2 Tangki Amonium Sulfat (V-102) Fungsi

: menyimpan (NH4)2SO4 untuk kebutuhan 7 hari

Bentuk


Bahan Konstruksi



Jumlah

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan


= 30°C = 1 atm = 14,696 psia

Laju massa (NH4)2SO4

= 378,409 kg/jam

Densitas (NH4)2SO4

= 1770 kg/m3


= 30 hari

Faktor Keamanan

= 20%


378,409 Vl

=

jam kg x7 hari x 24 hari jam 1770 kg/m 3

= 35,916 m3 Faktor kelonggaran 20% Volume tiap tangki, Vt

= (1 + 0,2) x 35,916 m3 = 43,100 m3

b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume tangki (Vt) : Vt = 184,715 m3 =

Asumsi: Dt : Ht = 1: 3 3 πDt 3 4

Dt = 2,635 m = 103,751 in Ht = 7,905 meter c. Tebal shell tangki (Perry,1997)





C = faktor korosi


= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume bahan = 35,916 m3 Volume tangki = 43,100 m3

35,916 m3 x7,906 m = 6,588 meter Tinggi bahan dalam tangki = 43,200 m3 Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik



= 1,2 x (14,696 psia + 16,795 psia) = 37,788 psia

Tebal shell tangki:

t=



= 0,293 in = 0,746 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959) d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

L.C.3 Tangki Kalium Hidroksida (V-103) Fungsi

: menyimpan KOH untuk kebutuhan 30 hari

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup datar

Bahan Konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan


= 30°C = 1 atm = 14,696 psia

Laju massa KOH

= 90,061 kg/jam

Densitas KOH

= 2.044 kg/m3



= 30 hari

Faktor Keamanan

= 20%


90,061 Vl

=

kg jam x 24 x30hari jam hari 2.044 kg/m 3

= 31,724 m3 Faktor kelonggaran 20% = (1 + 0,2) x 31,724 m3

Volume tangki, Vt

= 38,069 m3 b Diameter dan tinggi Tangki - Volume tangki (Vt) : Asumsi: Dt : Ht = 1: 3

Vt = 38,069 m3 =

3 πDt 3 4

Dt = 2,528 m = 99,546 in Ht = 7,585 meter c. Tebal shell tangki (Perry,1997)





C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume bahan

= 31,724 m3

Volume tangki

= 38,069 m3


Tinggi bahan dalam tangki =

31,724 m 3 x7,585 m = 6,321 meter 38,069 m 3


=ρxgxh = 2.044 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 6,321 m = 126,621 kPa = 18,608 psia


= 1,2 x (14,696 psia + 18,608 psia) = 39,965 psia

Tebal shell tangki:

t=



= 0,296 in = 0,752 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell,1959) d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

L.C.4 Tangki Kloroform (V-104) Fungsi

: Penyimpanan bahan baku kloroform (CHCl3)

Jenis

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Kondisi operasi : Temperatur Tekanan

= 30°C = 1 atm = 14,696 psia

Laju massa Kloroform

= 13.830,75 kg/jam

Densitas Kloroform

= 1480 kg/m3


= 1 hari

Faktor Keamanan

= 20%

Jumlah

= 1 unit

Perhitungan


a. Volume bahan, Vl

=

13.830,75 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari 1480 kg/m 3

= 224,282 m3 Faktor kelonggaran 20% = (1 + 0,2) x 224,282 m3

Volume tangki, Vt

= 269,139 m3 b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) : Vs =

Asumsi: Ds : Hs = 4: 5

Vs =

5 xπDs 3 16

- Volume tutup tangki (Ve) Asumsi: Ds : He = 4 : 1

- Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve V=

17 xπDs 3 48

269,139 m 3 =

17 xπDs 3 48

Ds = 7,438 m = 292,816 in Hs = 9,297 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 7,438 m Tinggi head, He =

1 x DS = 1,859 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 11,156 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia)


D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 224,282 m3 Volume tangki = 269,139 m3

224,282 m 3 x 11,156 m = 9,297 meter Tinggi larutan dalam tangki = 269,139 m 3 Tekanan Hidrosatatik : PHidrostatik



= 1,2 x (14,696 psia + 19,816 psia) = 7,902 psia

Tebal shell tangki:

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 1,1086 in = 0,569 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1 1/4 in

(Brownell,1959)

e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell. Maka tebal shell standar yang digunakan = 11/4 in

(Brownell,1959)

L.C.5 Tangki Pencuci (V-105) Fungsi

: Tempat untuk pencucian biomassa

Jenis

: Continuous Stirred Tank

Bentuk


Bahan Konstruksi



Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


= 30°C = 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.1 Komposisi bahan masuk ke tangki pencuci (V-105) Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

Volume (m3/jam)

PHB

568,182

1.200

0,473

Non-PHB

179,426

1.110

0,161

Air

18.690,200

1.000

18.690,200

Jumlah

19.453,065

Bahan

19,341

Laju massa = 19.453,065 kg/jam ρ Camp =

=

19.453,065 kg/jam 19,341 kg/jam


= 1 jam

Faktor Keamanan

= 20%

= 1.005,815 kg/m3

Perhitungan : a. Volume bahan, Vl

= = 19,341 m3


= (1 + 0,2) x 19,341 m3 = 23,209 m3

b. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) : Vs =



- Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve



1 x DS = 0,285 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 1,424 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997)





C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun

Volume larutan = 19,341 m3 Volume tangki = 23,209 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

= 1,187 meter


=ρxgxh = 1.005,815 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,187 m = 11.696,53 kPa = 1,719 psia


= 1,2 x (14,696 psia + 1,719 psia) = 19,698 psia


Tebal shell tangki:


= 0,128 in = 0,326 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell,1959)


(Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : High efficiency impeller Untuk impeller standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,139 m = 0,379 m

L/Da = 1/4

; L = 1/4 x 0,379 m = 0,09475 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,379 m= 0,0758 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,139 m = 0,0949 m Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 0,5 putaran/detik Densitas campuran = 1.005,815 kg/m3 Viskositas campuran μc (pada 30oC): Viskositas larutan pada 30 0C adalah 0,8146 cp Viskositas slurry pada 30oC didekati melalui persamaan berikut (Perry,1997) C=1


Qs =

= 0,0244

μc = 0,867 cP = 0,000867 kg/m s Bilangan Reynold,

=

NRe =

= 83.555,915

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Geankoplis, 2003) Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk High efficiency impeller (kurva 6) dan NRe = 60.694,0451, maka diperoleh Np = 0,4 P = 0,4 .(0,1)3.( 0,397)5.( 1.005,815) = 0,397 hp

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 0,397 hp / 0,8 = 0,496 hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/2 hp.

L.C.6 Tangki Ekstraksi (V-106) Fungsi

: Tempat mengekstraksi PHB dari sel bakteri A. Eutrophus

Jenis

: Continuous Stirred Tank Reactor

Bentuk


Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade A Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


= 60°C = 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.2 Komposisi bahan masuk ke tangki ekstraksi (V-106) Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

Volume (m3/jam)

PHB

568,182

1200

8,9879

Non-PHB

179,426

1110

6,8686

Kloroform

13.830,100

1480

6,4504

Bahan


Air

9.345,197

1000

9,350

Laju massa = 23.938,065 kg/jam ρ Camp =

= 1.237,739 kg/m3

=


= 1 jam

Faktor Keamanan

= 20%


= = 19,340 m3


= (1 + 0,2) x 19,340 m3 = 23,208 m3





Ds = 1,165 m = 45,892 in Hs = 1,748 m c. Diameter dan tinggi tutup


Diameter tutup = diameter tangki = 1,165 m Tinggi head, He =

1 x DS = 0,291 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 2,039 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997)





C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun


= 1,699 meter


=ρxgxh = 1.237,739 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,699 m = 20,619 kPa = 3,030 psia


= 1,2 x (14,696 psia + 3,030 psia) = 21,271 psia

Tebal shell tangki:


= 0,131 in = 0,332 cm


Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

f. Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : turbin impeller daun enam Untuk turbin standar (Geankoplis, 2003), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,165 m = 0,388 m

L/Da = 1/4

; L = 1/4 x 0,388 m = 0,097 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,388 m= 0,077 m

J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 1,165 m = 0,032 m Dimana: Dt = diameter tangki Da = Diameter impeller L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle Kecepatan pengadukan, N = 3,3 putaran/detik Densitas campuran = 1.237,739 kg/m3 Viskositas campuran μc (pada 60oC): Viskositas larutan pada 60 0C adalah 0,5 cp Viskositas slurry pada 60oC didekati melalui persamaan berikut (Perry,1997) C=1 Qs =

= 0,0244

μc = 0,5589 cP = 0,00055 kg/m s Bilangan Reynold,


NRe =

=

= 1.721,446 (Geankoplis, 2003)

Berdasarkan fig 3.4-5 Geankoplis (2003), untuk flat six blade turbine (kurva 1) dan NRe = 1.721,446, maka diperoleh Np = 5 P = 5 (3,3)3.(0,388)5.(1.237,739) = 2.029,879 W = 2,722 hp

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 2,722 hp / 0,8 = 3,403 hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 3 1/2 hp. g. Menghitung Jaket Pemanas Jumlah steam (130oC) = 699,267 kg/jam = 5,16 kg/m3

Densitas steam

= 135,517 m3/jam

Laju alir steam (Qs) = Diameter dalam jaket (d)

= diameter dalam + (2 x tebal dinding ) = (45,892) + 2 (0,131) = 46,153 in = 1,172 m

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 1,748 m Asumsi tebal jaket = 5 in Diameter luar jaket (D) = 46,153 in + ( 2 x 5 )in = 56,153 in = 1,426 m Luas yang dilalui steam ( A ) A=

π 4

=

π (1,4262 – 1,1722) = 0,519 m2 4

Kecepatan superficial steam ( v ) v=

Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340


=ρxgxh

PHidrostatis

= 5,16 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 1,748 m = 0,103 kPa = 0,0149 psia Pdesign = 1,2 x (0,0149 psia + 14,696 psia) = 17,653

Dipilih tebal jaket standar = 1/4 in

L.C.7 Tangki Pengendapan (V-107) Fungsi

: Untuk tempat mengendapkan PHB

Jenis

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup datar


= 60°C = 1 atm

Laju massa campuran

= 51.435,804 kg/jam

Densitas campuran

= 1.063,451 kg/m3


= 1 hari

Faktor Keamanan

= 20%

Jumlah

= 2 unit

Perhitungan c. Volume bahan, Vl

=

51.435,804 kg/jam x 24 jam/hari x 1hari 1.063,451 kg/m 3

= 1.160,805 m3 Faktor kelonggaran 20% Volume tiap tangki, Vt

= 0,5(1 + 0,2) x 1.160,805 m3 = 696,483 m3

d. Diameter dan tinggi Tangki Volume shell tangki (Vs);

Vs = 14 πDi 2 H


Direncanakan :

- diameter silinder : tinggi tangki; Ds : Hs = 1 : 1

Volume shell tangki (Vs) :

Vs = 14 πDs 2 H Vs = 14 πDs 3 Ds = 9,609 m H = 9,609 m e. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 9,609 m f. Tebal shell tangki t=

P.R + n.c SE − 0,6P

(Brownell,1959)

di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress = 94500 kPa

(Timmerhaus, 2004)


(Timmerhaus, 2004)

C = faktor korosi

= 0,125 in/tahun

(Brownell,1959)

n = umur tangki

= 10 tahun

Tinggi cairan dalam tangki =

580,403 x 9,609 m = 8,007 m 696,483




= 1,2 x (14,696 psia + 12,264 psia) = 32,352 psia

Tebal shell tangki:



= 1,654 in = 0,651 cm


(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

L.C.8 Tangki Penampung Kloroform Bekas (V-108) Fungsi

: Penampung kloroform (CHCl3) keluaran Vaporizer.

Jenis



= 30°C = 1 atm = 14,696 psia

Laju massa Kloroform

= 13.830,75 kg/jam

Densitas Kloroform

= 1480 kg/m3


= 1 hari

Faktor Keamanan

= 20%

Jumlah

= 1 unit

Perhitungan g. Volume bahan, Vl

=

13.830,75 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari 1480 kg/m 3

= 224,282 m3 Faktor kelonggaran 20% Volume tangki, Vt

= (1 + 0,2) x 224,282 m3 = 269,139 m3

h. Diameter dan tinggi Tangki - Volume shell tangki (Vs) : Vs = Vs =

Asumsi: Ds : Hs = 4: 5 5 xπDs 3 16

- Volume tutup tangki (Ve)


Asumsi: Ds : He = 4 : 1

- Volume tangki (V) Vt = Vs + Ve V=

17 xπDs 3 48

269,139 m 3 =

17 xπDs 3 48


1 x DS = 1,859 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 11,156 m d. Tebal shell tangki (Perry,1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun


224,282 m 3 x 11,156 m = 9,297 meter 269,139 m 3


=ρxgxh


= 1480 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 9,297 m = 134,843 kPa = 19,816 psia


= 1,2 x (14,696 psia + 19,816 psia) = 7,902 psia

Tebal shell tangki:


= 1,1086 in = 0,569 cm


(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

L.C.9 Gudang Produk PHB (V-109) Fungsi

: Tempat penyimpanan PHB selama 7 hari

Bentuk

: Prisma segi empat beraturan

Bahan konstruksi

: Beton

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30 0C Tekanan

= 1 atm

Tabel LC.3 Komposisi bahan masuk ke gudang produk Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

Volume (m3/jam)

PHB

568,182

1.200

0,473

Non-PHB

11,595

1.110

0,010

Jumlah

579,777

Bahan

Produk

0,484

= 579,777 kg/jam = 579,777 kg/jam × 24 jam/hari × 7 hari = 97.402,536 kg


97.402,536 kg = 81,300 m3 1.198,057 kg/m3

Volume Produk

=

Faktor kelonggaran

= 100 %

Volume gudang

= 2 × 81,300 m3 = 162,600 m3

Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 1,5 x tinggi (t) Volume gudang (V)

= p×l×t = 1,5t × 1,5t × t = 2,25 t3

Tinggi gudang (t)

=

3

=

3

V 162,600 2,25

= 4,165 m Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 1,5 x Tinggi gudang (t) = 6,248 m

L.C.10 Fermentor (R-101) Fungsi

: Tempat terjadi reaksi sintesis glukosa menjadi PHB

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas datar tanpa tutup

Bahan konstruksi: Carbon Steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Kondisi operasi : -Temperatur - Tekanan

= 34°C = 1 atm = 14,696 psia

Laju massa masuk

= 96.309,299 kg/jam

Faktor Keamanan

= 20%

Jumlah

= 50 unit

Tabel LC.4 Komposisi bahan masuk ke fermentor Bahan Udara A. Eutrophus Na2HPO4

Laju alir (kg/jam) 0,895 662,216 160,824

ρ (kg/m3) 0.00116 1.200 1.000

Volume (m3/jam) 771,552 0,55185 0,16082


KH2PO4 MgSO4 7H2O C6H12O6 FeCl3 CaCl CuSO4 CoCl2 NiCl2 CrCl2 KOH (NH4)2SO4 H2O Jumlah

122,983 113,523 1.892,298 9,176 7,379 0,147 0,112 0,111 0,023 90,061 378,409 92.872,037 96.309,299

2.338 1.680 1.540 2.898 2.150 3.603 3.356 3.550 2.900 2.044 1.679 1.000

0.0526 0,06757 1,22876 0,00317 0,00343 4,1E-05 3,3E-05 3,1E-05 7,9E-06 0,04406 0,22538 92,872 95,209

Densitas campuran umpan masuk ke dalam fermentor ρ Camp =

= 1.011,548 kg/m3

=


= 1 jam

Faktor Keamanan

= 20%


= = 1,904 m3


= [(1 + 0,2) x 1,904 m3} = 2,285 m3







1 x DS = 0,135 m 4

Jadi total tinggi tangki, Ht = Hs + He = 0,942 m d. Tebal shell tangki (Perry, 1997) di mana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (psia) D = diameter dalam tangki (in) S = allowable stress = 13700 psia




C = faktor korosi

= 0,0125 in/tahun


n = umur tangki

= 10 tahun


= 0,785 meter




= 1,2 x (14,696 psia + 1,143 psia) = 19,007 psia

Tebal shell tangki:



= 0,126 in = 0,320 cm

Maka tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in e.

(Geankoplis, 2003)

Perancangan Sistem Pengaduk Jenis pengaduk : paddle daun dua, tiga tingkat Untuk impeller bertingkat (Walas,1990), diperoleh : W/Dt = 1/12 ; W = 1/12 x 0,538 m = 0,045 m 0,3 ≤ Da/Dt ≤ 0,6

untuk Da/Dt = 0,3 ; Da = 0,3 x 0,538 m = 0,161 m

l/Da = 1/8 ; l = 1/8 x 0,161 m = 0,020 m Sbottom / H= 2/12 ;

Sbottom= 2/12 x 0,785 = 0,130 m

Smid / H= 5/12 ;

Smid= 5/12 x 0,785 = 0,327 m

Stop /H = 8/12 ;

Stop= 8/12 x 0,785= 0,523 m

Dimana: Dt

= Diameter tangki

Da

= Diameter impeller

l

= Lebar impeller

S

= Jarak antar impeller

W

= Lebar baffle

H

= Tinggi Larutan

Kecepatan pengadukan, N = 0,33 putaran/detik Densitas campuran = 1.011,567 kg/m3 Viskositas campuran μc (pada 30oC): Viskositas larutan pada 30 0C adalah 0,55 cp Viskositas slurry pada 30oC didekati melalui persamaan berikut: (Perry, 1997) C=1 Qs =

= 0,007


μc = 0,545 cP = 0,000545 kg/m s Bilangan Reynold, NRe =

=

= 16.129,958

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: (Geankoplis, 2003) Berdasarkan fig 10.5c Walas (1990), untuk two blade paddle, four baffles (kurva 10) dan NRe = 16.129,958, maka diperoleh Np = 3 P = 3 .(0,33)3.(0,161)5.(1102,1) 2 = 0,0246 W = 3,3E-05 hp

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak = 3,3E-05 hp / 0,8 = 4,1E-05 hp Maka dipilih daya motor dengan tenaga 1/4 hp. f. Menghitung Jaket Pemanas Jumlah air pemanas (90oC) = 21.983,778 kg/jam Jumlah air pemanas/unit = 21.983,778 kg/jam/50 unit = 439,675 kg/jam Densitas air pemanas

= 965,34 kg/m3 = 0,455 m3/jam

Laju alir air pemanas (Qw) = Diameter dalam jaket (d)

= diameter dalam + (2 x tebal dinding ) = (21,191) + 2 (0,126) = 21,442 in = 0,545 m

Tinggi jaket = tinggi reaktor = 0,942 m Asumsi tebal jaket = 5 in Diameter luar jaket (D) = 21,442 in + ( 2 x 5 )in = 31,443 in = 0,798 m Luas yang dilalui steam ( A ) A=

π 4

=

π (0,7982 – 0,5452) = 0,268 m2 4


Kecepatan air pendingin ( v ) v= Tebal dinding jaket ( tj ) Bahan Stainless Steel Plate tipe SA-340 PHidrostatis

=ρxgxh = 965,34 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,807 m = 7,638 kPa = 1,108 psia

Pdesign = 1,2 x (1,108 psia + 14,696 psia) = 18,964 psia

Dipilih tebal jaket standar = 1/4 in

L.C.11 Pompa Bahan CHCl3 (E-101) Fungsi

: memompa CHCl3 ke tangki ekstraksi (V-106)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur = 30°C

Laju massa CHCl3

= 13.830,748 kg/jam = 8,467 lbm/s

Densitas CHCl3

= 1480 kg/m3 = 92,393 lbm/ft3

Viskositas CHCl3

= 0,5 cp = 0,00037 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik, Q

= 9,345 m3/jam = 0,092 ft3/s


Desain pompa: Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Geankoplis, 2003)

= 3,9 (0,092 ft3/s)0,45(92,393 lbm/ft3)0,13 = 2,396 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi: Ukuran nominal

: 2 1/2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,469 in = 0,206 ft = 0,062 m

Diameter Luar (OD)

: 2,857 in = 0,239 ft

Inside sectional area

: 0,033 ft2

Kecepatan linier, v =

=

= 2,759 ft/s

Bilangan Reynold: NRe =

= = 141.903,967 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc =0,55

= 0,55 (1-0) = 0,0651 ft.lbf/lbm 2 elbow 90° :

hf = n.Kf.

=2 (0,75)

1 check valve:

hf = n.Kf.

= 1 (2)

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 4f

= 0,1775 ft.lbf/lbm

= 0,2366 ft.lbf/lbm

= 4 (0,01068)

= 0,221 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit:

hex

=

= (1-0)


= 0,1183 ft.lbf/lbm ∑ F = 0,8184 ft.lbf/lbm

Total friction loss :

Dari persamaan Bernoulli: Σ F + Ws =0

(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 tinggi pemompaan ∆Z = 45 ft maka: Ws = 45,818 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws 45,818

= η × Wp = 0,8 × Wp

Wp = 57,273 ft.lbf/lbm Daya pompa: P

= m × Wp = 8,467 lbm / s x 57,273 ft.lbf/lbm = 12,1236 ft. lbf/s . = 0,881 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp. L.C.12 Pompa Campuran Hasil Fermentasi (E-102) Fungsi

: memompa campuran hasil fermentasi ke disk centrifuge (CF-101)

Jenis

: Pompa slurry

Bahan Konstruksi : commercial steel Jumlah

: 10 unit

Kondisi Operasi : Temperatur

= 34°C

Laju massa campuran = 9.637,090 kg/jam = 5,900 lbm/s Densitas campuran

= 1011,55 kg/m3 = 63,132 lbm/ft3

Viskositas campuran = 0,8007 cp = 0,00053 lbm/ft.s


= 9,527 m3/jam = 0,0934 ft3/s

Desain pompa:


Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Geankoplis, 2003)


: 2 1/2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,469 in = 0,206 ft = 0,062 m

Diameter Luar (OD)

: 2,857 in = 0,239 ft


: 0,033 ft2


=

= 2,8132 ft/s


= = 67.918,433

Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

=0,55 = 0,55 (1-0) = 0,1352 ft.lbf/lbm

1 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

= 1 (0,75)

1 check valve:

hf

= n.Kf.

= 1 (2)

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 4f

= 0,092 ft.lbf/lbm = 0,2459 ft.lbf/lbm

= 4 (0,0048)


hex

=

= (1-0)

Total friction loss :

= 0,1229 ft.lbf/lbm ∑ F = 0,8260 ft.lbf/lbm



(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 tinggi pemompaan ∆Z = 45 ft maka: Ws = 45,8260 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= η × Wp

45,8260 = 0,8 × Wp Wp

= 57,282 ft.lbf/lbm

Daya pompa: P


Maka dipilih pompa dengan daya motor 3/4 hp. L.C.13 Pompa Campuran Air dan Biomassa (E-103) Fungsi

: memompa campuran ke disk centrifuge (CF-102)

Jenis

: Pompa slurry

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


Laju massa campuran = 19.453,065 kg/jam = 11,909 lbm/s Densitas campuran

= 1.005,816 kg/m3 = 62,774 lbm/ft3

Viskositas campuran = 0,8 cp = 0,00053 lbm/ft.s Laju alir volumetrik, Q

= 19,341 m3/jam = 0,189 ft3/s


(Geankoplis, 2003)

= 3,9 (0,189 ft3/s)0,45(62,774 lbm/ft3)0,13 = 3,161 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi:


Ukuran nominal

: 3 1/2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,548 in = 0,295 ft = 0,090 m

Diameter Luar (OD)

: 4 in = 0,333 ft


: 0,0687 ft2


=

= 2,762 ft/s


= = 95.348,753 Friction loss: 1 Sharp edge entrance: hc

=0,55

= 0,55 (1-0) = 0,1303 ft.lbf/lbm 1 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

= 1 (0,75)

1 check valve:

hf

= n.Kf.

= 1 (2)

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 4f

= 0,088 ft.lbf/lbm

= 0,2370 ft.lbf/lbm

= 4 (0,005)


hex

=

= (1-0)

= 0,1185 ft.lbf/lbm Total friction loss :

∑ F = 0,7351 ft.lbf/lbm


(Geankoplis,2003)



= η × Wp

45,7351 = 0,8 × Wp Wp = 57,1689 ft.lbf/lbm Daya pompa: P


Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 1/2 hp. L.C.14 Pompa Larutan PHB (E-104) Fungsi

: memompa larutan PHB ke disk centrifuge (CF-103)

Jenis

: Pompa slurry

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


Laju massa larutan

= 23.938,731 kg/jam = 14,656 lbm/s

Densitas larutan

= 1237,739 kg/m3 = 77,249 lbm/ft3

Viskositas larutan

= 0,558 cp = 0,000375 lbm/ft.s


= 19,340 m3/jam = 0,189 ft3/s


(Geankoplis, 2003)


: 3 1/2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,548 in = 0,295 ft = 0,090 m


Diameter Luar (OD)

: 4 in = 0,333 ft


: 0,0687 ft2


=

= 2,762 ft/s



=0,55

= 0,55 (1-0) = 0,1303 ft.lbf/lbm 1 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

= 1 (0,75)

1 check valve:

hf

= n.Kf.

= 1 (2)

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 4f

= 0,088 ft.lbf/lbm

= 0,2370 ft.lbf/lbm

= 4 (0,0077)


hex

=

= (1-0)


∑ F = 0,8217 ft.lbf/lbm


(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 tinggi pemompaan ∆Z = 45 ft maka:


Ws = 45,82173 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws

= η × Wp

45,82173 = 0,8 × Wp Wp = 57,277 ft.lbf/lbm Daya pompa: P


Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 3/4 hp. L.C.15 Pompa Air Panas (E-105) Fungsi

: memompa air panas ke tangki pengendapan (V-107)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


Laju massa air

= 27.661,496 kg/jam = 16,9349 lbm/s

Densitas air

= 965,34 kg/m3 = 60,248 lbm/ft3

Viskositas air

= 0,3165 cp = 0,00021 lbm/ft.s


= 28,65 m3/jam = 0,281 ft3/s


(Geankoplis, 2003)


: 3 1/2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,548 in = 0, 2956 ft = 0,090 m

Diameter Luar (OD)

: 4 in = 0,333 ft


: 0,0687 ft2


=

= 4,091 ft/s




=0,55

= 0,55 (1-0) = 0,2861 ft.lbf/lbm 1 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

= 2 (0,75)

1 check valve:

hf

= n.Kf.

= 1 (2)

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 4f

= 0,390 ft.lbf/lbm

= 0,5203 ft.lbf/lbm

= 4 (0,0048)


hex

=

= (1-0)


∑ F = 1,794 ft.lbf/lbm


(Geankoplis,2003)


= η × Wp

46,794 = 0,8 × Wp




Maka dipilih pompa dengan daya motor 2 hp.

L.C.16 Pompa Larutan Air dan Kloroform (E-106) Fungsi

: memompa larutan ke vaporizer (VE-101)

Jenis

: Pompa sentrifugal

Bahan Konstruksi

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


Laju massa larutan

= 12.711,048 kg/jam = 7,782 lbm/s

Densitas larutan

= 1.096,759 kg/m3 = 68,450 lbm/ft3

Viskositas larutan

= 0,8007 cp = 0,00053 lbm/ft.s


= 11,589 m3/jam = 0,11368 ft3/s


(Geankoplis, 2003)


: 3 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,068 in = 0, 255 ft = 0,078 m

Diameter Luar (OD)

: 3,5 in = 0,291 ft


: 0,0457 ft2


=

= 2,478 ft/s




=0,55

= 0,55 (1-0) = 0,105 ft.lbf/lbm 1 elbow 90° :

hf

= n.Kf.

= 2 (0,75)

1 check valve:

hf

= n.Kf.

= 1 (2)

Pipa lurus 20 ft:

Ff

= 4f

= 0,143 ft.lbf/lbm

= 0,190 ft.lbf/lbm

= 4 (0,0048)


hex

=

= (1-0)


∑ F = 0,684 ft.lbf/lbm


(Geankoplis,2003)

dimana: v1 = v2 tinggi pemompaan ∆Z = 45 ft maka: Ws = 45,683 ft.lbf/lbm Efisiensi pompa, η= 80 % Ws 45,683

= η × Wp = 0,8 × Wp




Maka dipilih pompa dengan daya motor 1 hp.

L.C.17 Vaporizer (VE-101) Fungsi

: menguapkan kloroform dari air

Jenis

: tangki dengan tutup dan alas ellipsoidal

Bahan

: carbon steel SA-283 grade C

Kondisi operasi T

: 80oC

P

: 1 atm Tabel LC.5 Komposisi bahan masuk ke vaporizer (VE-101) Komponen

ρ (kg/m3)

F (kg/jam)

CHCl3

13.830,748

1.375,343

H2O

37.025,278

978,812

Σ

50.856,026

Volume total umpan masuk, Q

13.830,748 37.025,278  m 3 + =  978,812  jam  1.375,343 = 47,883 m3/jam

Densitas campuran, ρ =

50.856,026 = 1.062,090 kg/m3 = 66,286 lbm/ft3 47,883

Ukuran Tangki, Faktor kelonggaran

= 20%

Volume tangki

= (laju volumetrik) (1,2) = (47,883) (1,2) = 57,459 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 1 : 1


π 2 π D Hs = D3 4 4

Volume silinder (Vs) =

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor adalah 2 : 1, sehingga Tinggi head (Hh) =

1 D .................................(hal. 80, Brownell dan Young. 1959) 6

Volume 2 tutup ellipsoidal (Vh) =

π 3 π 2 π 1  D Hh 2 = D2  D  2 = D 12 4 4 6 

Vt = Vs + Vh

  π π Vt =  D 3  +  D 3   4   12  Vt =

(hal. 80, Brownell dan Young. 1959)

4π 3 D 12

Diameter tangki (D) =

3

12Vt = 4π

Tinggi silinder (Hs) = D

3

(12)(3,8057) = 3,799 m = 149,584 in 4π

= 3,799 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = (1/6) (D) = (1/6) (3,799) = 0,633 m Tinggi tangki (HT)

= Hs + (2Hh) = 3,799 + [(2) (0,633)] = 5,066 m

Tekanan Desain, Tinggi cairan dalam tangki, Volume tangki

= 57,459 m3

Volume cairan

= 47,883 m3

Tinggi tangki

= 5,066 m

Tinggi Cairan dalam tangki = = Phidrostatis

(Volume cairan dalam tangki) (Tinggi tangki) Volume tangki (47,883)(5,066) = 4,222 m (57,459)

= ρgh = (1.062,090 kg/m3) (9,8 m/s2) (4,222 m) = 43,940 kPa


Faktor keamanan = 20% Pdesign

= (1,2) (101,325 + 43,940) = 174,318 kPa = 25,289 psi

Tebal Dinding Tangki (Bagian Silinder), •

Efisiensi sambungan (E)

= 0,85

•

Allowable working stress (S)

= 12.560 lb/in2 (Brownell dan Young. 1959)

•

Faktor korosi (C)

= 0,042 in/tahun

•

Umur alat direncanakan (A)

= 10 tahun

Tebal silinder (d) =

(Timmerhaus, dkk. 2004)

PR +(CA) .......................... (Timmerhaus, dkk. 2004) SE − 0,6 P

Dengan, d

= tebal dinding tangki bagian silinder (in)

P

= tekanan desain (psi)

R

= jari-jari dalam tangki (in) = ½ D

S

= stress yang diizinkan

E

= efisiensi pengelasan

1 (25,289 ) ( x149,584 ) 2 d= + (0,042 . 10) = 0,567 in (12.560 ⋅ 0,85) − (0,6 x 25,289 ) Dipilih tebal silinder standar 3/4 in. Tebal Dinding Head (Tutup tangki), •

Efisiensi sambungan (E)

= 0,85

•

Allowable working stress (S)

= 12.560 lb/in2 (Brownell dan Young. 1959)

•

Faktor korosi (C)

= 0,042 in/tahun

•

Umur alat direncanakan (A)

= 10 tahun

Tebal head (dh) = dh =

(Timmerhaus, dkk. 2004)

P ⋅ Di + (CA) ............... (hal.537, Timmerhaus, dkk.2004) 2 SE − 0,2 P

(25,289 ) (149,584) + (0,042 . 10) = 0,597 in (2 ⋅ 12.560 ⋅ 0,85) − (0,2 x 25,289 )

Dipilih tebal head standar 3/4 in. Koil Pemanas,


 L Nρ  hc D  = 0,87  k  µ  2

2 3

1

 Cpµ 3    k 

 µ     µ ⋅w

0 ,14

............................................(Kern. 1950)

Direncanakan, Koil berupa tube dengan OD = 11/2 in (0,125 ft) Diameter lingkar koil (Dk)

= 59,05511 in (4,9212 ft)

Dimana, Diameter pengaduk (L)

= 1,266 m (4,921 ft)

Diameter dalam tangki (D)

= 3,799 m (12,465 ft)

Putara pengaduk (N)

= 1 rps = 3.600 rph

Densitas campuran (ρ)

= 66,286 lbm/ft3

Viskositas campuran (μ)

= 0,8 Cp = 1,935 lbm/ft,jam

Konduktivitas termal (k)

= 0,3743390 btu/jam.ft.oF

Kapasitas panas (Cp)

= 1,02 btu/lbm.oF

Beban panas (Q)

= 4.942.233,547 kJ/jam

Jumlah steam (1300C)

= 2.273,650 kg/jam

Tcampuran di luar koil

= 80oC

= 140oF

Tsteam di dalam koil

= 130oC

= 266oF

Perbedaan temperatur

= 266oF – 140oF = 126oF

Rej =

L2 Nρ (4,921) 2 (3600)(66,286) = = 197.742,842 1,935 µ

Estimasi harga j dari Figure 20.2 (Hal. 718, Kern. 1950) diperoleh j = 1780 1

 (1,02)(1,935)  3 =  = 1,740 0,3743390   0

 µ     µw 

0 ,14

= 1,0002042 1

k  Cp ⋅ µ 3   hc = j D  k 

 µ     µw 

0 ,14

 0,3743390  = (1780)   (1,741) (1,0002042)  3,799  = 305,328

Untuk steam : hoi = 1.500 Rd = 0,001

(Appendix Tabel 12, Hal. 845, Kern. 1950)

Maka,


hd =

1 1 = 0,001 Rd

= 1.000

Uc =

(hc ) ⋅ (hoi ) (hc ) + (hoi )

=

(305,328)(1.500) (305,328) + (1.500)

= 253,689

Ud =

(U c ) ⋅ (hd ) (U c ) + (hd )

=

(253,689)(1.000) (253,689) + (1.000)

= 202,354

btu ⋅ ft 2 ⋅0 F jam

Maka, Luas permukaan perpindahan panas (A), A=

Qs (4.942.233,547) = = 193,838 ft2 (202,354)(162) U D ⋅ ∆T Nilai surface per lin ft,ft2 pada OD tube 11/2 in 12 BWG (a’ = 0,3925 ft/ft2) diperoleh

dari Appendix Tabel 10 (Hal. 843, Kern. 1950). Luas permukaan lilitan koil (Ak)

= πDka’ = 6,070 ft2

Jumlah lilitan koil (n)

= A/Ak = 31,930 = 32 lilitan

Jarak antar lilitan koil (j)

= 2Dtube = 0,25 ft = (nπDk) – [(1/2)πj(n-1)2]

Panjang pipa koil (l)

= 117,402 ft Tinggi koil dari dasar tangki

= [(n+1) Dtube ] + (nj) = 16,25 ft

L.C.18 Conveyor Slurry Biomassa (SC-101) Fungsi

: mengangkut produk PHB yang masih berupa lumpur menuju Spray Dryer (SPD-101)

Jenis

: Screw conveyor

Bahan Konstruksi

: carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


Laju alir

: 591,609 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20%

= 30°C = 1 atm

Kapasitas total conveyor = 1,2 × Laju massa komponen


= 1,2 × 591,609 kg/jam =

709,931 kg/jam = 1.565,448 lbm/jam

Densitas Campuran = 1.193,330 kg/m3 = 74,477 lb/cuft Untuk conveyor dengan kapasitas operasi, dipilih spesifikasi : - Panjang ( L )

= 40 ft

- Tinggi ( Z )

= 6 ft

- Lebar

= 14 in

- Putaran Maksimal

=

45 rpm

(Walas,1990)

- Kapasitas Maksimal = 950 ft3/jam - Efisiensi daya ( η )

= 85%

Perhitungan daya: P = {(S x ω + 0.7 x Q x 60) x 100 + (0.51 x Z x m)}/106 dengan : S

(Walas,1990)

= bearing factor = 350

ω

= Rpm conveyor

Q

= Laju alir volumetrik (ft3/jam)

Z

= tinggi conveyor (ft)

m

= massa bahan baku (lbm/jam)

Q

= 1.565,448 lbm/jam / 74,477 lbm/ ft3

= 21,009 ft3/jam Dipakai 1 unit conveyor maka laju alir volumetrik larutan PHB yang diangkut oleh conveyor = 21,009 ft3/jam ω = = 21,009 ft3/jam x 45 rpm / 950 ft3/jam = 0,995 ≈ 1 rpm Maka : P

= [(350 x 1 rpm + 0,7 x 21,009 ft3/jam x 60) x 100 + {0,51 x 12 ft x (1.565,448 lbm/jam / 2)}] /106 = 0,752 hp

Pa (Daya aktual) = P / η = 0,752 Hp / 0,85 = 0,885 hp Digunakan daya standar 1 hp.


L.C.19 Kompressor (C-101) Fungsi : Menaikkan tekanan udara sebelum dimasukkan ke fermentor (R–101). Jenis

: multistage reciprocating compressor

Jumlah :1 unit  P 3,03 × 10 −5 k hp = P1q fmi  2 (k - 1).η  P1

dimana:

qfm i

  

( k −1) / k

 − 1 

(Timmerhaus,1991)

= laju alir (ft3/menit) = 2.112,155 lbf/ft2

P1

= tekanan masuk = 1 atm

P2

= tekanan keluar = 5 atm = 10.560,78 lbf/ft2

k

= rasio panas spesifik = 1,4

η

= efisiensi kompresor = 75 %

Data: Laju alir massa = 0,895 kg/jam ρudara= 0,0012 kg/m3 = 0,0026 lbm/ft3 Laju alir volum (qfm i) =

0,895 kg/jam = 771,551 m 3 /jam 3 0,0012 kg/m

= 7,570 ft3/detik  2.112,155  (1, 4−1) / 1, 4  3,03 × 10 −5 × 1,4 2 3 hp = (2.112,155 lbf/ft ) × (79,845 ft /mnt)  − 1  (1,4 − 1) × 0,75  10.560,78  

= 0,181 hp. Jika efisiensi motor adalah 75 %, maka : P=

0,181 = 0,242 hp 0,75

P = ¼ hp Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De

=3,9(Q)0,45( ρ )0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (7,570 ft3/detik)0,45(0,0026 lbm/ft3) 0,13 = 4,463 in Dipilih material pipa commercial steel 5 inci Sch 40 : 

Diameter dalam (ID)

= 5,047 in

= 0,420 ft



Diameter luar (OD)

= 5,563 in

= 0,463 ft



Luas penampang (A)

= 0,1390 ft2

(Geankoplis, 1983)

L.C.20 Disk Centrifuge (CF-101)


Fungsi

: memisahkan kultur medium sisa dari biomassa

Jenis

: Nozzel discharge centrifuge

Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi

: Temperatur = 34°C Tekanan

= 1 atm = 14,696 psia

Tabel LC.6 Komposisi bahan masuk ke Disk Centrifuge (CF-101) Bahan

Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

Volume (m3/jam)

PHB

568,182

1200

0,473

Non-PHB

179,426

1110

0,161

995,68

95,561

Air Pengotor

95.561,438

Jumlah

96.309,049

ρ Camp =

=

96,196

= 1001,169 kg/m3

sg campuran = 1,107 Perhitungan : Q = 96,196 m3/jam = 26,492 l/s = 349,654 gal/min Spesifikasi dari Tabel 18-12 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997). Untuk harga Q (gal/min), diperoleh : Tipe yang sesuai : Nozzel Discharge Bowl Diameter

= 30 in

Kecepatan

= 3300 rpm

G/g

= 4600

Menggunakan gambar 18-140 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997), diperoleh: v

= 500 ft/s = 0,000559 N2 rp

(Perry, 1997)

rp = 0,755 m Daya centrifuge : P = 5,984 . 10-10 .sg . Q. ( N. rp)2

(Perry,1997)


Dimana: sg = spesific gravity campuran Q

= Laju alir volumetrik ( l/s)

N

= Laju putar rotor (rpm)

rp

= radius bucket (m)

Diameter bucket

= 30 in

Radius bucket (rp)

= 0,755 m

Laju putar rotor (N) = 3300 rpm P = 5,984 . 10-10.( 1,107). (22,2593) .( 3300. 0,755)2 = 1,440 hp Maka dipilih centrifuge dengan daya 1 1/4 hp.

L.C.21 Disk Centrifuge (CF-102) Fungsi

: memisahkan air pencuci dari biomassa

Jenis


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi


= 1 atm = 14,696 psia


Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

Volume (m3/jam)

PHB

568,182

1200

0,473

Non-PHB

179,426

1110

0,161

995,68

18,799

Air

18.705,457

Jumlah

19.453,065

ρ Camp =

=

19,434

= 1000,951 kg/m3

sg campuran = 1,107 Perhitungan : Q = 19,434 m3/jam = 5,398 l/s


= 71,251 gal/min Spesifikasi dari Tabel 18-12 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997). Untuk harga Q (gal/min), diperoleh : Tipe yang sesuai : Nozzel Discharge Bowl Diameter

= 30 in

Kecepatan

= 3300 rpm

G/g

= 4600


= 500 ft/s = 0,000559 N2 rp

(Perry, 1997)

rp = 0,755 m Daya centrifuge : P = 5,984 . 10-10 .sg . Q. ( N. rp)2

(Perry,1997)

Dimana: sg

= spesific gravity campuran

Q


N


rp

= radius bucket (m)

Diameter bucket

= 30 in

Radius bucket (rp)

= 0,755 m

Laju putar rotor (N) = 3300 rpm P = 5,984 . 10-10.( 1,107). (5,398) .( 3300. 0,755)2 = 0,293 hp Maka dipilih centrifuge dengan daya 1/2 hp.

L.C.22 Disk Centrifuge (CF-103) Fungsi

: memisahkan larutan CHCl3 dari biomassa

Jenis


Bahan konstruksi


Jumlah

: 1 unit


Kondisi Operasi


= 1 atm = 14,696 psia


Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

Volume (m3/jam)

PHB

568,182

1200

0,473

Non-PHB

179,426

1110

0,161

13.830,748

1370

10,095

9.360,357

995,68

9,407

CHCl3 Air Jumlah

ρ Camp =

23.945,564

=

20,138

= 1.188,736 kg/m3

sg campuran = 1,107

Perhitungan : Q = 20,138 m3/jam = 5,594 l/s = 73,830 gal/min Spesifikasi dari Tabel 18-12 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997). Untuk harga Q (gal/min), diperoleh : Tipe yang sesuai : Nozzel Discharge Bowl Diameter

= 30 in

Kecepatan

= 3300 rpm

G/g

= 4600


= 500 ft/s = 0,000559 N2 rp

(Perry, 1997)

rp = 0,755 m

Daya centrifuge : P = 5,984 . 10-10 .sg . Q. ( N. rp)2

(Perry,1997)


Dimana: sg = spesific gravity campuran Q


N


rp

= radius bucket (m)

Diameter bucket

= 30 in

Radius bucket (rp)

= 0,755 m

Laju putar rotor (N) = 3300 rpm P = 5,984 . 10-10.( 1,107). (5,594) .( 3300. 0,755)2 = 0,304 hp Maka dipilih centrifuge dengan daya 1/2 hp.

L.C.23 Dekanter (DC-101) Fungsi

: memisahkan kloroform (CHCl3) dan air dari PHB

Bentuk

: Cylindrical - Conical

Jenis

: Decanter Centrifuges (solid bowl centrifuge)

Bahan konstruksi : carbon steel SA-285 grade C Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Tabel LC.9 Komposisi bahan masuk ke Dekanter (DC-101) Bahan PHB

Laju alir (kg/jam)

ρ (kg/m3)

Volume (m3/jam)

568,182

1200

0,473

11,595

1110

0,010

CHCl3

13.830,748

1370

10,095

Air

37.025,278

995,68

37,211

Jumlah

50.435,803

Non-PHB

47,790


ρ Camp =

= 1.076,272 kg/m3

=

sg campuran = 1,107 Perhitungan :

Gambar LC.1 Prototipe Decanter Centrifuges (solid bowl centrifuge) Desain Silinder Dekanter 13.830,748 kg / jam 37.025,803kg / jam Volume cairan = + 1000 1480 kg / m 3 3 = 46,370 m

568,182 kg / jam 11,595kg / jam + 1110 1200 kg / m 3 3 = 0,483 m

Volume Padatan =

Berdasarkan spesifikasi dari Tabel 18-12 (Bab 18, Hal. 112, Perry. 1997), diperoleh: Untuk umpan masuk solids = 0,5 – 1,5 ton/jam dan liquid = hingga 70 gal/menit


Tipe

: Helical Conveyor

Bowl Diameter

: 14 in

Kecepatan

: 4.000 rpm

Daya Motor

: 20 hp

L.C.24 Spray Dryer (SPD-101) Fungsi

: Menguapkan H2O yang masih terikut pada produk PHB yang keluar dari conveyor yang merupakan produk akhir

Jenis

: Co-Current with Rotary Atomizer (FSD-4)

Beban panas

= 70.050,203 kJ/jam = 66.398,297 btu/jam

Jumlah steam yang dibutuhkan

= 32,226 kg/jam

Jumlah campuran umpan

= 591.609 kg/jam

Densitas campuran umpan

= 1.193,344 kg/m3 = 421,522 kg/ft3

Volume campuran umpan

=

591,609 kg/jam 421,522 kg/ft 3

= 1,403 ft3 Perhitungan volume Spray Dryer, Faktor kelonggaran

= 8%

(Schweitzer,1979)

Volume spray dryer

= 1,403 ft3 × 1,08 = 1,516 ft3

Perhitungan luas permukaan spray dryer, = 130 0C

Temperatur saturated steam

= 266 0F

Temperatur umpan masuk spray dryer = 30 0C

= 86 0F

Temperatur umpan keluar spray dryer = 120 0C

= 248 0F

Ud

= 110 btu/jam.0F.ft2

LMTD =

(Perry dan Green,1999)

(266 − 248) − (266 − 86)  266 − 248  ln   266 − 86 

= 70,355 0F

Luas permukaan spray dryer, A=

Q Ud × LMTD


=

66.398,297 110 × 70,355

= 290,116 ft2 Perhitungan waktu tinggal (retention time), θ θ

=

0,075 × V × ρs S

(Schweitzer,1979)

Dimana : V = Volume spray dryer (ft3) ρs = Densitas campuran umpan S = Laju massa campuran umpan Maka, θ

=

0,075 × 1,516 × 421,522 591,609

= 0,081 jam = 4,86 menit

Desain spray dryer Q=

ρ 10,98Kf v 2 / 3 ∆t Ds t 2 ρs Dm

(Perry ,1999)

Dimana : Q

= Laju perpindahan panas (Btu/jam)

Kf

= Konduktifitas panas (Btu/(h×ft2)(°F×ft)

V

= Volume Dryer Chamber (ft3)

Δt

= Selisih suhu (0 F)

Dm

= Diameter maksimum (ft)

Ds

= Diamater Nozzel

Ws

= Laju alir umpan masuk (lb/h)

ρs

= Densitas cairan (lbm/ft3)

ρt

= Densitas udara keluar (lbm/ft3)

- Volume Dryer Chamber: Vm =

1 xπDm 2 Hm 4

Vm =

3 xπDm 3 8

Asumsi: Dm : Hm = 2: 3


3 xπDm 3 8

1,516 =

Dm = 0,863 m Hm = 3/2 x 0,894 m = 1,341 m

Q=

ρ 10,98Kf v 2 / 3 ∆t Ds t 2 ρs Dm

Dari persamaan di atas diperoleh harga Ds, QD 2m

Ds =

10,98 Kf v 2 / 3 ∆t

Ds =

ρt ρs

66.398,296 x (0,863) 2 421,522 10,98 x88 x (1,684) 2 / 3180 40,872

Ds = 0,147 ft Ds = 4,4 cm


Gambar LC-2. Prototipe Spray Dryer jenis Co (FSD-4)


LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

D.1

Screening (SC)

Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar.

Jenis

: Bar screen

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Kondisi operasi: = 300C

-

Temperatur

-

Densitas air (ρ) =

995,68

kg/m3

(Geankoplis, 1997) -

Laju alir massa (F) = 64.000 kg/jam 64.000 kg/jam x 1 jam/3600 s Laju alir volumetrik (Q) 3 = 995,68 kg/m

= 0,01785 m3/s

(Dari tabel 5.1. Punmia & Ashok, Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater, 1991) Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 300

Direncanakan ukuran screening: Panjang screen = 2 m Lebar screen

= 2m

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 64.000 40x = 63.980 x = 1599,5 ≈ 1600 buah

Luas bukaan (A2) = 20(1600 + 1) (64.000) = 2.049.280.000 mm2 = 2.049 m2 Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss (Δh) =

Q2 2 g C=d2 A22

0,01785 2 2,96.10-11 m dari air 2 x 9,8 x 0,62 x= 2.049 2


2m

20 mm 2m

20 mm

Gambar LD – 1. Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas)

D.2 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.

Jumlah

:1

Jenis

: Grift Chamber Sedimentation

Aliran

: Horizontal sepanjang bak sedimentasi.

Bahan kontruksi

: Beton kedap air

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 300C

-

Tekanan

= 1 atm

-

Laju alir massa (F) = 64.000 kg/jam

-

= 995,68 kg/m3 F 64000 kg/jam Laju alir volumetrik, Q995,68 = =kg/m3 ρ = 0,0179 m3/jam

-

Densitas air

(Geankoplis, 1997)

= 37,83 ft3/mnt

Desain Perancangan: Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif.

(Kawamura, 1991)

Perhitungan ukuran tiap bak: Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah:

υ 0 = 1,57 ft/min atau 8 mm/s

(Kawamura, 1991)

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi:


Kedalaman tangki

= 15 ft

Lebar tangki

= 1 ft 37,83 ft3/mnt Kecepatan aliran, v = 15 ft x 1 ft  h Desain panjang ideal bak : L = K   υ0

= 2,52 ft/mnt   v 

(Kawamura, 1991)

dengan : K = faktor keamanan = 1,25 h = kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 10 ft. Maka :

L = 1,25 × (15/1,57) × 2,52 = 30,12 ft

Diambil panjang bak = 31 ft Uji desain: Va (31 x 1 x 10) = = 8,19 menit Q 37,83 ft3 3 Desain diterima, dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991) Waktu retensi, t =

Surface loading :

Q laju volumetrik = A luas permukaan masukan air (37,83 ft3/mnt)(7,481 gal/ft3) = = 9,13 gpm/ft2 1 ft x 31 ft

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2 Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : V2 [(2,52 ft/mnt)(1 mnt/60 s)(0,3048 m/ft)]2 Δh = K =1,25 2g 2 (9,8 m/s2) -5 = 9,6.10 ft

D.3 Klarifier (CL) Fungsi

:

Memisahkan

endapan

(flok-flok)

yang

terbentuk

karena

penambahan alum dan soda abu. Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 283, Grade C


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air (F1) Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 64000 kg/jam = 0,115 kg/jam

(Perhitungan BAB VII)


Laju massa Na2CO3 (F3)

= 0,061 kg/jam


Laju massa total, m

= 64.000,176 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 2,71 gr/ml

(Perry, 1997)

Densitas Na2CO3

= 2,533 gr/ml

(Perry, 1997)

Densitas air

= 0,99568 gr/ml

(Perry, 1997)

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh: Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3 – 5 m Settling time = 1– 3 jam Dipilih : Kedalaman air (H) = 1 m Settling time = 1 jam

Diameter dan Tinggi Clarifier Densitas larutan, ρ

= 995,753 kg/m3 64000,176 kg/jam x 1=jam 64,28 m3 995,753 kg/m3

Volume cairan, V = V = 1/4 π D2H 4V D2 = = πH D = 9,05 m

4 x 64,28 3,14 x 3

Maka, diameter clarifier = 9,05 m Tinggi clarifier = 1,5 × D = 13,57 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ × g × l = 995,753 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1 m = 9,758 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 9,758 kPa + 101,325 kPa = 111,0832 kPa Faktor kelonggaran = 5%


Maka, Pdesign = (1,05) × (111,0832) kPa = 116,637 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t = 2SE – 1,2P (116,637 kPa)(1 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(116,637 kPa) = 0,0076 m = 0, 298 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,298in + 1/8 in = 0,423 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in

(Brownell,1959)

Daya Clarifier P = 0,006D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (1)2 = 0,4913 kW = 0,659 hp Dipilih pompa dengan daya 3/4 hp

D.4 Sand Filter (SF) Fungsi

: Menyaring partikel – partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari

klarifier Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA – 283, Grade C

Kondisi operasi : Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air (F1)

= 64.000 kg/jam

Densitas air = 995,753 kg/m3

(Geankoplis, 1997) Faktor keamanan

= 20 % Sand filter dirancang untuk penampungan 1/4 jam operasi. Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki Perhitungan:


a. Volume tangki 64.000 kg/jam x 0,25 jam 3 995,753 kg/m3 = 16,069 m

Volume air, Va =

Volume tangki = 1,2 × 16,069 m3 = 19,283 m3 Volume total, Vt = (1 + 1/3) × 19,283 = 25,711 m3 b.

Diameter dan tinggi tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi, D : H = 3 : 4 V = ¼πD2H = ¼πD2(4D/3) = (πD3)/3 D = (3V/π)1/3 = (3 x 25,711 m3/3,14)1/3 = 2,906 m = 3 m H = 4D/3 = 4 m

c.

Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 3 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1 × 3 = 0,75 m 4

Tinggi tangki total = 4 + 2(0,75) = 5,5 m d. Tebal shell dan tutup tangki Tinggi penyaring Tinggi cairan dalam tangki = P air

=

1 ×4 = 1 m 4

16,069 m3 x4m 25,711 m3= 2,5 m

= ρ×g×l = 995,723 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 2,5 m = 24394,202 Pa = 24,394 kpa

Ppenyaring

=ρ×g×l = 2089,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1 m = 20.477,1 Pa = 20,477 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 24,394 kPa + 20,477 kPa + 101,325 kPa = 146,196 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (146,196 kPa) = 153,506 kPa


Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (153,506 kPa)(3 m) (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(153,506 kPa)

=

= 0,0032 m = 0,126 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,126 in + 1/8 in = 0,25 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

D.5

Tangki Penampungan – 01 (TU – 01)

Fungsi

: Menampung air sementara dari klarifier.

Bentuk


Bahan konstruksi



: 30 0C

Tekanan

: 1 atm

Laju massa air Densitas air

: 64.000 kg/jam : 995,68 kg/m3


: 6 jam

Faktor keamanan

: 20%

(Geankoplis, 1997)

Perhitungan: a. Volume tangki 64.000 kg/jam x 6 jam 3 995,68 kg/m3 = 385,666 m Volume tangki, Vt = 1,2 × 385,666 m3 = 462,799 m3

Volume air, Va =

b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (8V/3π)1/3


= (8 x 462,799 /3. 3,14)1/3 = 7,33 m H = 11 m

385,66 m3 Tinggi air dalam tangki = 462,799 m3 x 11 = 9,16 m c.

Tebal tangki

Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 9,16 m = 89,344 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 89,344 kPa + 101,325 kPa = 190,669 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (190,669 kPa) = 200,203 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kP

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (200,203 kPa)(7,33 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(200,203 kPa) = 0,01 m = 0,414 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,414 in + 1/8 in = 0,539 in Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in

D.6

(Brownell,1959)

Tangki Penampungan– 02 (TU – 02)

Fungsi

: Menampung air sebelum menuju menara pendingin.

Bentuk


Bahan konstruksi



: 300C

Tekanan

: 1 atm


Laju massa air

: 64.000 kg/jam

Densitas air

: 995,68 kg/m3


: 12 jam

Faktor keamanan

: 20%

(Geankoplis,1997)

Perhitungan: a. Volume tangki 64.000 kg/jam x 12 jam 3 995,68 kg/m3 = 771,332 m Volume tangki, Vt = 1,2 × 771,332 m3 = 925,598 m3

Volume air, Va =

b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H =2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (8V/3π)1/3 = (8 x 925,598/3. 3,14)1/3 = 9,23 m H = 13,84 m

13,84 m3 Tinggi air dalam tangki = 925,598 m3 c.

x 771,332 = 11,54 m

Tebal tangki

Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 995,7278 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 11,54 m = 112,566 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 112,566 kPa + 101,325 kPa = 213,892 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (213,892 kPa) = 224,586 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (224,586 kPa)(9,23 m) (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(224,586 kPa) Universitas Sumatera Utara

= = 0,0149 m = 0,586 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,586 in + 1/8 in = 0,7109 in Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in

D.7

(Brownell,1959)

Tangki Penampungan – 03 (TU – 03)

Fungsi

: Menampung air untuk keperluan domestik.

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar.

Bahan konstruksi: Carbon steel SA – 283, Grade C


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 991 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan

= 20%

Perhitungan: a.

Volume tangki Volume air, Va =

991 kg/jam x 24 jam = 23,887 m3 995,68 kg/m3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 23,887 m3 = 28,665 m3

b. Diameter tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (8V/3π)1/3 = (8 x 28,665 /3. 3,14)1/3 = 2,9 m H = 4,35 m

23,887 m3 28,665 m3 Universitas Sumatera Utara

Tinggi air dalam tangki =

c.

x 4,35 m = 3,62 m

Tebal tangki

Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3,62 m = 35,349 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 35,349 kPa + 101,325 kPa = 136,675 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) × (136,675 kPa) = 143,508 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kP

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P =

(143,508 kPa)(2,9 m) (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(143,508 kPa)

= 0,00298 m = 0,117 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,117 in + 1/8 in = 0,2425 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell,1959)

D.8 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi



= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa total

= 64.000- 991 kg/jam = 63.009 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Geankoplis, 1997)



= 1 jam

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan: a.

Ukuran Cation Exchanger

Dari Tabel 12.4.,Kanman, F.N, The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh: −

Diameter penukar kation

= 2 ft = 0,6096 m

−

Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

−

Tinggi resin dalam cation exchanger

= 2,5 ft = 0,762 m

Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup =

1 × (0,6096 m) = 0,1524 m 4

Tinggi tangki total = 0,9144 + 2(0,1524) = 1,2192 m

b.

Tebal tangki Tekanan hidrostatis

P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,762 m = 7,4354 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,4353 kPa + 101,325 kPa = 108,7603 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (108,7603) = 114,1983 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (114,1983 kPa)(0,6096 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(114,1983 kPa) = 0,0005 m = 0,0196 in Faktor korosi = 1/8 in


Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0196 in + 1/8 in = 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

D.9

Penukar Anion/Anion Exchanger (AE)

Fungsi

: Mengurangi kesadahan air.

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal.

Bahan konstruksi



= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 63.009 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 1 jam

Faktor keamanan

= 20 %

(Geankoplis, 1997)

Perhitungan a. Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.4., The Nalco Water Handbook, 1988 diperoleh: −

Diameter penukar anion

= 2 ft = 0,6096 m

−

Luas penampang penukar anion

= 3,14 ft2

−

Tinggi resin dalam anion exchanger

= 2,5 ft = 0,7620 m

Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 1 Tinggi tutup = × (0,6096 m) = 0,1524 m 4 Tinggi tangki total = 0,9144 + 2( 0,1524 ) = 1,2192 m b.

Tebal tangki Tekanan hidrostatis

P = ρxgxl = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,762 m = 7,4353 kPa


Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 7,4353 kPa + 101,325 kPa = 108,7603 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (108,7603) = 114,1983 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (114,1983 kPa)(0,6096 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(114,1983 kPa) = 0,0005 m = 0,0196 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0196 in + 1/8 in = 0,1447 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

D.10

Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP – 01)

Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]..

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 283, Grade C.


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Al2(SO4)3 yang digunakan

= 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30% (% berat) Laju massa Al2(SO4)3

= 3,2 kg/jam


Densitas Al2(SO4)3 30%

= 1.363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

(Perry, 1997)

Perhitungan:


a. Ukuran Tangki (3,2 kg/jam)(24 jam/hari)(30 hari) = 5,635 m3 1.363 kg/m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 5,635 m3 = 6,762 m3

Volume larutan, Vl =

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (8V/3π)1/3 = (8 x 6,762/3. 3,14)1/3 = 1,79 m H = 2,69 m Tinggi cairan dalam tangki =

b.

5,635 m3 2,69 m = 2,24 m 6,762 m3

Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik P = ρ× g × l = 1.363 kg/m3 × 9,8 m/det2 2,24 m = 29,899 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 29,899 kPa + 101,325 kPa = 132,224 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (132,224 kPa ) = 137,785 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)



Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,069 in + 1/8 in = 0,194 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

c.

(Brownell,1959)

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 × 1,79 m = 0,6 m = 1,96 ft

E/Da = 1

; E

= 0,60 m

1

L/Da = /4

; L

= 1/4 × 0,60 m = 0,15 m

W/Da = 1/5

;W

= 1/5 × 0,60 m = 0,12 m

J/Dt

= 1/12 ; J

= 1/12 × 1,79 m = 0,15 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 Al2(SO4)3 30% = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1968)

Bilangan Reynold, ρ N (D a )2 (Geankoplis, 1997) N Re = μ (85,0898)(3)(1,96)2 6 = 6,72.10-4=1,46.10 = 1.460.000 NRe > 10.000, maka perhitungan daya menggunakan rumus: K T .n 3 .D a ρ P= gc 5

KT = 6,3 P=

(McCabe,1999)

6,3(3 put/dtk)3(1,96 ft)5(85,0898 lbm/ft3) x 32,174 lbm.ft/lbf.dtk2

(McCabe,1999) 1 hp 550 ft.lbf/dtk

= 2,6 Hp Efisiensi motor penggerak = 80 % 2,6 0,8 Universitas Sumatera Utara

Daya motor penggerak =

= 3,27 hp

Digunakan motor dengan daya 3 3/4 hp

D.11

Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP – 02)

Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na2CO3).

Bentuk


Bahan konstruksi



= 300C

Tekanan

= 1 atm

Na2CO3 yang digunakan

= 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30% (% berat) Laju massa Na2CO3

= 1,728 kg/jam


Densitas Na2CO3 30%

= 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

(Perry, 1997)

Perhitungan a.

Ukuran Tangki

(1,728 kg/jam)(24 jam/hari)(30 hari) = 3,125 m3 1.327 kg/m3 x 30% Volume tangki, Vt = 1,2 × 3,125 m3 = 3,75 m3 Volume larutan, Vl =

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (8V/3π)1/3 = (8 x 3,75 /3. 3,14)1/3 = 1,47 m H = 2,21 m Tinggi cairan dalam tangki =

b.

3,125 m3 x 2,21 3,75 m3 m = 1,84 m =6.03 ft

Tebal tangki


Tekanan hidrostatik P

= ρ× g × l = 1.327 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1.84 m = 23,917 kPa

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 23,917 kPa + 101,325 kPa = 125,242 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) × (125,242 kPa) = 131,504 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (131,504 kPa)(1,47 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(131,504 kPa) = 0,00139 m = 0,055 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,055 in + 1/8 in = 0,179 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c.

(Brownell,1959)

Daya Pengaduk

Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller.

Jumlah baffle

: 4 buah


; Da

= 1/3 x 1,47 m = 0,49 m = 1,61 ft

E/Da = 1

; E

= 0,49 m

1

L/Da = /4

; L

= 1/4 x 0,49 m = 0,12 m

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 0,49 m = 0,1 m

J/Dt

= 1/12 ; J

= 1/12 x 1,47 m = 0,12 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W



J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 3 putaran/det Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1968)

Bilangan Reynold, ρ N (D a )2 (Geankoplis, 1997) μ (82,8423)(3)(1,61)2 6 = 3,69.10-4= 1,74.10 = 1.740.00 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: N Re =

K T .n 3 .D a ρ gc 5

P=

( McCabe, 1999)

KT

= 6,3 6,3(3 put/dtk)3(1,61 ft)5(82,8423 lbm/ft3) P= x 32,174 lbm.ft/lbf.dtk2 = 0,954 hp

(McCabe, 1999) 1 hp 550 ft.lbf/dtk

Efisiensi motor penggerak = 80 % 0,954 = 0,8 1,19 hp 1 Maka daya motor yang dipilih 1 /4 hp. Daya motor penggerak =

D.12

Tangki Pelarutan Natrium Klorida [NaCl] (TP – 03)

Fungsi

: Membuat larutan natrium klorida (NaCl).

Bentuk


Bahan konstruksi


Kondisi operasi: Temperatur Tekanan

= 300C = 1 atm

NaCl yang digunakan mempunyai konsentrasi 50% (% berat) Laju massa NaCl

= 3,75 kg/jam


Densitas NaCl 50%

= 1.575 kg/m3 = 98,3246 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1997)

Perhitungan a. Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

(3,75 kg/jam)(24 jam/hari)(30 hari) = 3,424 m3 1.575 kg/m3


Volume tangki, Vt = 1,2 × 3,424 m3 = 4,108 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (3V/π)1/3 = (8 x 4,108/3. 3,14)1/3 = 1,52 m H = 2,28 m Tinggi cairan dalam tangki =

b.

3,424 m3 x 2,28 4,108 m3 m = 1,9 m

Tebal tangki

Tekanan hidrostatik P = ρ× g × l = 1.575 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,9 m = 29,263kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 29,263 kPa + 101,325 kPa = 130,588 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (130,588 kPa) = 137,117 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (137,117 kPa)(1,52 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(137,117 kPa) = 0,00149 m = 0,0587 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,012 in + 1/8 in = 0,1837 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c.

(Brownell,1959)

Daya Pengaduk

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:


Da/Dt = 1/3

; Da

= 1/3 x 1,52 m = 0,51 m = 1,66 ft

E/Da = 1

; E

= 0,51 m

L/Da = 1/4

; L

= 1/4 x 0,51 m = 0,13 m

W/Da = 1/5

; W

= 1/5 x 0,51 m = 0,1 m

= 1/12 ; J

J/Dt

= 1/12 x 0,51 m = 0,13 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W


J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 3 putaran/det Viskositas NaCl 50% = 4,1175⋅10-3 lbm/ft⋅detik

(Kirk Othmer, 1968)

Bilangan Reynold, ρ N (D a )2 (Geankoplis, 1997) μ (98,3246)(3)(1,66)2 = = 1,97 . 105 4,1175.10-3 NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: N Re =


P=

( McCabe,1999)

KT

= 6,3 6,3(3 put/dtk)3(1,66 ft)5(98,33246 lbm/ft3) P= x 32,174 lbm.ft/lbf.dtk2 = 1,318

(McCabe,1999) 1 hp 550 ft.lbf/dtk

Efisiensi motor penggerak = 80 % 1,318 =0,8 1,648 hp Maka daya motor yang dipilih 1 3/4 hp Daya motor penggerak =

D.13

Tangki Pelarutan NaOH (TP – 04)

Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH.

Bentuk


Bahan konstruksi



Kondisi operasi: = 300C

Temperatur Tekanan

= 1 atm

NaOH yang dipakai berupa larutan 50% (% berat)

(Perry, 1997)

Laju alir massa NaOH

= 1,5 kg/jam


Densitas larutan NaOH 4%

= 1.518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3


= 30 hari

Faktor keamanan Perhitungan:

= 20%

a. Ukuran Tangki (1,5 kg/jam)(24 jam/hari)(30 hari) = 1,422 m3 1.518 kg/m3 = 1,2 × 1,422 m3 = 1,707 m3

Volume larutan, Vl = Volume tangki

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (8V/3π)1/3 = (8 x 1,707/3. 3,14)1/3 = 1,13 m H = 1,7 m Tinggi cairan dalam tangki = b.

1,422 m3 x 1,7 1,707 m3m = 1,41 m

Tebal tangki

Tekanan hidrostatik P

= ρ× g × l = 1.518 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,41 m

= 21,044 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 21,044 kPa + 101,325 kPa = 122,369 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign = (1,05) × (122,369 kPa) = 128,488 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)


(Brownell,1959)


Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (128,488 kPa)(1,13 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(128,488kPa) =0,00104 m = 0,041 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,041 in + 1/8 in = 0,1661 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c. Daya Pengaduk Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

(Brownell,1959)


; Da = 1/3 × 1,13 m = 0,38 m = 1,24 ft

E/Da = 1

; E

= 1,24 m

L/Da = 1/4

; L

= 1/4 × 1,24 m = 0,09 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 × 1,24 m = 0,08 m

J/Dt

= 1/12 ; J

= 1/12 × 1,13 m = 0,09 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W


J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 3 putaran/det Viskositas NaOH 4% = 4,302 . 10-4 lbm/ft.det

( Kirk Othmer, 1968)

Bilangan Reynold, ρ N (D a )2 (Geankoplis, 1997) μ (94,7662)(3)(1,24)2 6 -4 1,01.10 = 1.010.000 = 4,302.10= NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: N Re =


P=

KT

= 6,3 6,3(3 put/dtk)3(1,24 ft)5(94,7662 lbm/ft3) 32,174 lbm.ft/lbf.dtk2

( McCabe,1999) (McCabe,1999) 1 hp 550 ft.lbf/dtk Universitas Sumatera Utara

P=

x

= 0, 294 hp Efisiensi motor penggerak = 80 % 0,294 = 0,367 hp 0,8m Maka daya motor yang dipilih 3/4 hp.

Daya motor penggerak =

D.14

Tangki Pelarutan Kaporit [Ca(ClO)2] (TP – 05)

Fungsi

: Membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2].

Bentuk


Bahan konstruksi



= 300C

Tekanan

= 1 atm

Ca(ClO)2 yang digunakan

= 2 ppm

Ca(ClO)2 yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa Ca(ClO)2

= 0,0028 kg/jam


Densitas Ca(ClO)2 70 %

= 1.272 kg/m = 79,4088 lbm/ft3


= 90 hari

Faktor keamanan

= 20 %

3

(Perry, 1997)

Perhitungan a. Ukuran Tangki (0,0028 kg/jam)(24 jam/hari)(90 hari) = 0,0069 m3 1.272 kg/m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,0069 m3 = 0,0082 m3

Volume larutan, Vl =

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(4D/3) = (πD3)/3 D = (3V/π)1/3 = (3 x 0,0082/3,14)1/3 = 0,19 m H = 0,29 m Tinggi cairan dalam tangki = b.

0,0069 m3 x 0,29 0,0082 m3 m = 0,24 m

Tebal tangki


Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 1.272 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 0,24 m = 2,98 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 2,8 kPa + 101,325 kPa = 104,305 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) × (104,305 kPa) = 109,521 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (109,521 kPa)(0,19 m) (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(109,521 kPa)

=

= 1,5.10-4 m = 0,00592 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,00592 in + 1/8 in = 0,1309 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in c.

(Brownell,1959)

Daya Pengaduk

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh: Da/Dt = 1/3; Da = 1/3 × 0,19 m = 0,06 m = 0,21 ft E/Da = 1;

E

L/Da = 1/4; L

= 0,06 m = 1/4 × 0,06 m = 0,02 m

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 × 0,06 m = 0,01 m J/Dt

= 1/12; J

= 1/12× 0,19 m = 0,02 m

dengan : Dt

= diameter tangki

Da

= diameter impeller

E


L


W



J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 3 putaran/det = 6,7197⋅10-4 lbm/ft⋅detik

Viskositas kaporit

(Kirk Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, N Re =

ρ N ( D a )2 µ

(Pers. 3.4–1, Geankoplis, 1997)

(79,4088)(3)(0,21)2 6,7197.10=-45.170 NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus: =

P=

K T .n 3 .D a ρ N Re g c

KT

= 63

5

63(3 put/dtk)3(0,21 ft)5(79,4088 lbm/ft3) P= (5170)(32,174 lbm.ft/lbf.dtk2) x = 2,19.10-9 hp

1 hp 550 ft.lbf/dtk

Efisiensi motor penggerak = 80%

2,19.10-9 Daya motor penggerak = = 2,73.10-9 hp 0,8 Maka daya motor yang dipilih 1 3/4 hp

D.15

Deaerator (DE)

Fungsi

: Menghilangkan gas–gas yang terlarut dalam air umpan ketel.

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–283 Grade C.


= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 34.158,615 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3


= 1 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Geankoplis, 1997)

Perhitungan: a. Ukuran tangki Volume air, Va =

(34.158,615 kg/jam)(24 jam) 3 995,68 kg/m3 = 823,364 m


Volume tangki, Vt = 1,2 × 823,364 m3 = 988,036 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H = ¼πD2(4D/3) = (πD3)/3 D = (3V/π)1/3 = (3 x 988,036 /3,14)1/3 = 9,43 m H = 14,15 m Tinggi cairan dalam tangki = i.

823,364 m3 x 14,15 988,037 m3 m = 11,79 m

Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 9,43 m Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup, D : H = 4 : 1 Tinggi tutup

= (9,43 m)/4 = 2,358 m

(Brownell,1959)

Tinggi tangki total = 14,15 + 2(2,358) = 18,864 m j.

Tebal tangki

Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 11,79 m = 115,043 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 115,043 kPa + 101,325 kPa = 216,368 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign

= (1,05) × (216,368 kPa) = 227,186 kPa


(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kP

(Brownell,1959)



Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,605 in + 1/8 in = 0,73 in Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in

(Brownell,1959)

Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 3/4 in.

D.16

Ketel Uap (KU)

Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses.

Jenis

: Water tube boiler

Bahan konstruksi : Carbon steel

Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 130 0C dan tekanan 270,1 kPa. Dari Tabel uap (Reklaitis, 1983), diperoleh panas laten steam 2.173,7 kJ/kg

= 1164,598

Btu/lbm. Kebutuhan uap = 3.906,686 kg/jam = 1.722,562 lbm/jam Perhitungan: Menghitung Daya Ketel Uap W =

34 ,5 × P × 970 ,3 H

dimana: P

= Daya boiler, hp

W

= Kebutuhan uap, lbm/jam

H

= Panas laten steam, Btu/lbm

Maka, P=

1.722,562 x 1164,598 34,5 x 970,3

= 59,927 hp = 60 hp

Menghitung Jumlah Tube Luas permukaan perpindahan panas, A = P × 10 ft2/hp = 60 hp × 10 ft2/hp = 600 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube - Diameter tube

= 30 ft = 3 in

- Luas permukaan pipa, a’= 0,917 ft2 / ft

(Kern, 1965)


A = L x a'

Sehingga jumlah tube = Nt= D.17

600 ft2 = 21,8= 22 buah 30 ft x 0,917 ft2/ft

Menara Air (MA)

Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan.

Bentuk


Bahan konstruksi

: Carbon steel SA – 53 Grade B.

Data: Kondisi penyimpanan : Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 64.000 kg/jam

Densitas air

= 995,68 kg/m3

(Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 6 jam Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan: Ukuran Menara Air 64000 kg/jam x 6 jam = 385,666 m3 995,68 kg/m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 385,666 m3 = 462,799 m3

Volume air, Va =

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 5 : 6 V = ¼πD2H = ¼πD2(6D/5) = 3(πD3)/10 D = (10V/3π)1/3 = (10 x 14,5/3. 3,14)1/3 = 7,89 m H = 9,5 m Tinggi cairan dalam tangki =

385,666 m3 x 2,98 462,799 m3 m = 7,89 m

Tebal Dinding Menara Air Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 7,89 m


= 76,995 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 76,995 kPa + 101,325 kPa = 178,32 kPa Faktor kelonggaran = 5% Maka, Pdesign

= (1,05) × (178,32 kPa) = 187,24 kPa


(Brownell, 1959)


(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (187,24 kPa)(7,89 m) (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(187,24 kPa) = 0,01 m = 0,417 in =

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,417 in + 1/8 in = 0,543 in Tebal shell standar yang digunakan = 3/4 in

D.18

(Brownell,1959)

Tangki Bahan Bakar (TB)

Fungsi

: Menyimpan bahan bakar

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal.

Bahan konstruksi


a. Kondisi operasi: Temperatur

= 300C

Tekanan

= 1 atm

Laju massa bahan bakar

= 71 kg/jam

Densitas Solar

= 0,89 kg/ltr = 55,56 lbm/ft3


= 60 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perhitungan BAB VII) (Perry, 1997)

Perhitungan b. Ukuran Tangki (71 kg/jam)(24 jam/hari)(60 hari) = 114,876 m3 890 kg/m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 114,876 m3 = 137,852 m3 Volume larutan, Vl =

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tangki, D : H = 2 : 3 V = ¼πD2H


= ¼πD2(3D/2) = (3πD3)/8 D = (8V/3π)1/3 = (8x 137,852/3. 3,14)1/3 = 4,89 m H = 7,34 m

114,876 m3 x 7,34 137,852 m3 m = 6,11 m

Tinggi cairan dalam tangki = b.

Tebal tangki

Tekanan hidrostatik P = ρ×g×l = 890 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 6,11m = 53,3347 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 53,3347 kPa + 101,325 kPa = 154,6597 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) × (154,6597 kPa) = 162,3927 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa Tebal shell tangki: PD t= 2SE – 1,2P (162,3927 kPa)(4,89 m) = (2)(87.218,714 kPa)(0,8) – 1,2(162,3927 kPa) = 0,0057 m = 0,224 in Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,224 in + 1/8 in = 0,3494 in Tebal shell standar yang digunakan = ½ in

(Brownell,1959)

D.19 Pompa Sedimentasi (PU – 01) Fungsi

: Memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis

: Pompa sentrifugal


Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: Commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 300C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F)

= 64.000 kg/jam = 39,1935 lbm/s F 39,1935 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = ρ = 62,1586 lb /ft3 = 0,63 ft3/s = 0,0179 m3/s m Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 × (0,63 ft3/s )0,45 × (62,1586 lbm/ft3)0,13 = 5,42 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,06 in = 0,505 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,5521 ft

: 0,206 ft2 0,63 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = = 3,1433 ft/s 0,2006 ft2 Inside sectional area

Bilangan Reynold : NRe

=

ρ ×v× D µ

(62,1586 lbm/ft3)(3,1433 ft/s)(0,505 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 183.372,983 Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan 6 in Sc.40, diperoleh : ε = 0,000046 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 183.372,983 dan ε

D

= 0,00009108,

diperoleh : f = 0,003 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  3,14332 2(1)(32,174) Universitas Sumatera Utara

= 0,5(1 – 0) v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) 2.g c 1 check valve = hf = n.Kf.

Pipa lurus 50 ft = Ff = 4f

v2 = 1(2,0) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

= 0,0768 ft.lbf/lbm 3,14332 2(32,174 3,1433 2 2(32,174

50 x 3,1433 2 = 4(0,003) (0,2557)(2)(32,174)

= 0,2303 ft.lbf/lbm

= 0,307 ft.lbf/lbm

= 0,1824 ft.lbf/lbm

2

1 Sharp edge exit = hex

 A1  v2  = 1 − A2  2.α .g c  3,1433 2 = (1 – 0) 2(1)(32,174)

Total friction loss : ∑ F


Dari persamaan Bernoulli :

(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 50 ft Maka : Ws = 0,9501 ft.lbf/lbm + 0 + (1 lbf/lbm)(50 ft) + 0 = 50,95 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η x Wp 50,95 = 0,8 x Wp Wp

= 63,688 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 64.000 1 hp lbm/s x 63,688 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf/lbm = 4,538 hp

=

Maka dipilih pompa dengan daya motor 4 3/4 hp


D.20

Pompa Clarifier (PU – 02)

Fungsi

: Memompa air dari bak pengendapan ke klarifier.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 2000 kg/jam

= 1,2248 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas

= 0,8007cP

= 0,0005 lbm/ft.s

air (µ)

Laju alir massa (F)

= 64.000 kg/jam = 39,1935 lbm/s 1,2248 lbm/s Laju alir volumetrik, Q = = = 0,63 ft3/s = 0,0179 m3/s 62,1586 lbm/ft3 Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,06 in = 0,505 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,5521 ft



=

ρ ×v× D µ

(62,1586 lbm/ft3)(3,1433 ft/s)(0,505 ft) 0,0005 lbm/ft.s = 183.372,983 =

Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan 6 in Sc.40, diperoleh : ε = 0,000046 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 183.372,983 dan ε

D

= 0,00009108,

diperoleh : f = 0,003


Friction loss :  A2  v 2  1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 −  A1  2α .g c  3,14332 = 0,5(1 – 0)2(1)(32,174)

v2 = 3(0,75) 2.g c

3 elbow 90° = hf = n.Kf.

1 check valve = hf = n.Kf.


v2 = 1(2,0) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

3,14332 2(32,174 3,1433 2 2(32,174

50 x 3,1433 2 = 4(0,003) (0,2557)(2)(32,174)


= 0,307 ft.lbf/lbm

= 0,1824 ft.lbf/lbm

2


 A1  v2   = 1 − A2  2.α .g c  3,1433 2 = (1 – 0) 2(1)(32,174)




(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


= 63,832 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 64.000 1 hp = lbm/s x 63,832 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf/lbm


= 4,548 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 4 3/4 hp

D.21

Pompa Alum (PU – 03)

Fungsi

: Memompa air dari tangki pelarutan alum ke klarifier.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F)

= 3,2 kg/jam = 0,002 lbm/s = 1.363 kg/m3

Densitas alum (ρ)

= 85,0898 lbm/ft3

(Othmer, 1967)

= 6,72 10-4 cP = 4,5158.10-7lbm/ft.s (Othmer, 1967) 0,002 lbm/s -5 3 3 ft /s Laju alir volumetrik (Q) = = 2,303.10 85,0898 lb m/ft Desain pompa : Viskositas

alum (µ)

Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (2,303.10-5 ft3/s )0,45 (85,0898 lbm/ft3)0,13 = 0,0569 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0337 ft

: 0,0004 ft2 2,303.10-5 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 =ft20,0576 ft/s ρ × v × D (85,0898)(0,0576)(0,0224) Bilangan Reynold : NRe = = 4,5158.10-7 µ = 243.196,0421 (turbulen) Inside sectional area

Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/8 in Sc.40, diperoleh : ε = 0,000046 Pada NRe = 243.196,0421 dan ε/D = 0,002 maka harga f = 0,006

(Geankoplis,1997)

Friction loss :


 A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  0,0576 2 = 0,5 (1 – 0) 2(1)(32,174) = 2,575.10-5 ft.lbf/lbm 0,0576 2 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) = 7,7277.10-5 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c

v2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2.g c

0,00182 2(32,174)

= 1,006.10-7 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D.2.g c 30 x 0,0576 2 = 4(0,0085) (0,0224)(2)(32,174)

= 1,65.10-3 ft.lbf/lbm

2

 A  v2 1 Sharp edge exit = hex = 1 − 1  A2  2.α .g c  0,0576 2 = (1 – 0) = 5,152.10-5 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174) Total friction loss : ∑ F = 1,912.10-3 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli:

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 1 atm;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Ws = 0 + 1,912.10-3 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30,002 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η x Wp 30,002 Wp

= 0,8 x Wp = 37,502 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp =

3,2 1 hp lbm/s x 37,502 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft/lbf/lbm

= 1,33.10-4 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/4 hp


D.22 Pompa Soda Abu (PU – 04) Fungsi

: Memompa air dari tangki pelarutan soda abu ke klarifier.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 1,728 kg/jam = 82,843 lbm/s

Densitas soda abu (ρ)

= 1.327 kg/m3

= 82,8423 lbm/ft3 (Othmer, 1967)

soda abu (µ) = 3,69 10-4 cP = 2,4797.10-7 lbm/ft.s (Othmer,1967) 82,843 lbm/s -5 3 Laju alir volumetrik (Q) = = 1,277.10 ft /s 3 82,8423 lb /ft m Viskositas


(Timmerhaus,1991) -5

3

= 3,9 (1,277.10 ft /s)

0,45

(82,8423 lbm/ft3)0,13

= 0,0435 in

Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0337 ft

: 0,0004 ft2 1,277.10-5 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,0004 = ft20,0319 ft/s ρ × v × D (82,8423)(0,0319)(0,0224) Bilangan Reynold : NRe = = 2,4797.10-7 µ Inside sectional area

= 239.162,5467 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/8 in Sc.40, diperoleh : ε = 0,000046 Pada NRe = 239.162,5467 dan ε/D = 0,002 maka harga f = 0,006

(Geankoplis,1997)

Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  0,03192 2(1)(32,174) Universitas Sumatera Utara

= 7,9244.10-6 ft.lbf/lbm

= 0,5 (1 – 0) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

v2 = 2(0,75) 2.g c

v2 = 1(2,0) 1 check valve = hf = n.Kf. 2.g c Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f

0,03192 2(32,174) 0,03192 2(32,174)

= 2,377.10-5 ft.lbf/lbm = 3,169.10-5 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 30 x 0,03192 = 4(0,0085) (0,0224)(2)(32,174)

= 5,09.10-4 ft.lbf/lbm

2

 A  v2 1 Sharp edge exit = hex = 1 − 1  A2  2.α .g c  0,03192 = (1 – 0) = 1,58.10-5 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174) Total friction loss : ∑ F = 5,88.10-4 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 1 atm;

∆P

ρ

= 0 ft.lbf/lbm

∆Z = 30 ft Ws = 0 + 5,88.10-4 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30,001 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η x Wp 30,001 = 0,8 x Wp Wp

= 37,501 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 1,728 1 hp lbm/s x 37,501 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft/lbf/lbm = 7,215.10-56 hp =

Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/4 hp

D.23 Fungsi Jenis

Pompa Utilitas (PU – 05) : Memompa air dari tangki penampungan (TU-1)ke sand filter : Pompa sentrifugal


Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 300C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-



Laju alir massa (F)


(Timmerhaus,1991)


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,06 in = 0,505 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,5521 ft



=

ρ ×v× D µ

(62,1586 lbm/ft3)(3,1433 ft/s)(0,505 ft) 0,0005 lbm/ft.s = 183.372,983 =

Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan 6 in Sc.40, diperoleh : ε = 0,000046 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 183.372,983 dan ε

D

= 0,00009108,

diperoleh : f = 0,003 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  3,14332 = 0,5(1 – 0)2(1)(32,174)

= 0,0768 ft.lbf/lbm


v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) 2.g c 1 check valve = hf = n.Kf.


v2 = 1(2,0) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

3,14332 2(32,174 3,1433 2 2(32,174

= 0,2303 ft.lbf/lbm

= 0,307 ft.lbf/lbm

50 x 3,1433 2 = 4(0,003) (0,2557)(2)(32,174)

= 0,1824 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  3,1433 2 = (1 – 0) 2(1)(32,174)




(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


= 63,688 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 64.000 1 hp lbm/s x 63,688 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft.lbf/lbm = 4,538 hp

=

Maka dipilih pompa dengan daya motor 4 3/4 hp

D.24 Fungsi

Pompa Utilitas (PU – 06) : Memompa air dari tangki TU – 01 ke menara air.


Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 300C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-



Laju alir massa (F)


(Timmerhaus,1991)


: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,06 in = 0,51 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft


: 0,2006 ft 3 0,0179 =ft3,1433 /s Kecepatan linear, v = Q/A = ft/s 2 0,0513 ft Bilangan Reynold : NRe

=

ρ ×v× D µ

(62,1586 lbm/ft3)(3,1433ft/s)(0,51 ft) = 0,0005 lbm/ft.s = 183.372,983 Karena NRe > 4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 6 in Sc.40, diperoleh : ε = 0,000046 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 183.372,983 dan ε

D

= 9,108. 10-5, diperoleh

: f = 0,003 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  3,14332 2(1)(32,174) Universitas Sumatera Utara

= 0,5(1 – 0) v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) 2.g c 1 check valve = hf = n.Kf.


v2 = 1(2,0) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

= 0,0768 ft.lbf/lbm 3,1433 2 2(32,174 3,1433 2 2(32,174

30 x 3,1433 2 = 4(0,005) (0,2557)(2)(32,174)

= 0,2303 ft.lbf/lbm

= 0,3071 ft.lbf/lbm

= 0,1095 ft.lbf/lbm

2


 A1  v2  = 1 − A2  2.α .g c  3,1433 2 = (1 – 0) 2(1)(32,174)




(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)


= 101,0965 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 1 hp 64.000 lbm/s x 101,0965 ft.lbf/lbm x 550 ft.lbf/lbm (0,45359)(3600) = 7,204 hp

=

Maka dipilih pompa dengan daya motor 7 ¼ hp


D.25 Pompa Kation (PU – 07) Fungsi

: Memompa air dari menara air ke tangki kation.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Kondisi operasi: P = 1 atm T = 300C Laju alir massa (F)

= 63.009 kg/jam

= 0,599 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas

= 0,8007cP 63,009 lbm/s = 62,1586 lbm/ft3

= 0,0005 lbm/ft.s

air (µ)

Laju alir volumetrik (Q)

= 0,6208 ft3/s

Desain pompa : Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991) 3

= 3,9 (0,6208 ft /s )

0,45

(62,1586 lbm/ft3)0,13

= 5,38 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,06 in = 0,0505 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,551 ft

: 0,2006 ft2 0,6208 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = = 3,0946 0,00233 ft2 ft/s ρ ×v× D (62,1586)(3,0946)(0,0505) Bilangan Reynold: NRe = = 0,0005 µ = 180.533,567 (turbulen)


Untuk pipa commercial steel dan pipa 3 in Sc.40 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 180.533,567, diperoleh : f = 0,004

Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  3,09462 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174) 3,09462 2(32,174)

= 0,0744 ft.lbf/lbm




v2 = 1(2,0) 2.g c

= 0,2232 ft.lbf/lbm 3,09462 2(32,174)

= 0,2976 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 50 x 3,09462 = 4(0,0048) (0,505)(2)(32,174)

= 0,2358 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  2 = (1 –3,0946 0) = 0,1488 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174) = 0,9799 ft.lbf/lbm



(

)

P − P1 2 1 2 + ∑ F + Ws = 0 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 50 ft, maka: Ws = 0 + 0,9799 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(50 ft) + 0 = 50,0626 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 50,98 Wp

= 0,8 × Wp = 63,725 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 63.009 1 hp = (0,45359)(3600) lbm/s x 63,725 ft.lbf/lbm x 550 ft/lbf/lbm = 7,068 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 7 ¼ hp

D.26 Pompa NaCl (PU – 08) Fungsi Jenis Jumlah

: Memompa air dari tangki pelarutan NaCl ke tangki kation. : Pompa sentrifugal : 1 unit


Kondisi operasi : P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F) Densitas NaCl (ρ)

= 3,7446 kg/jam = 0,00229 lbm/s = 1.575 kg/m3 = 98,3246 lbm/ft3

(Othmer, 1967)

= 0,0042 cP = 2,8073.10-6 lbm/ft.s(Othmer, 1967) 0,00229 lbm/s -5 3 3 . 10 ft /s Laju alir volumetrik (Q) = = 2,33 98,3246 lb m/ft

Viskositas

NaCl (µ)


(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (2,33 .10-5 ft3/s )0,45 (98,3246 lbm/ft3)0,13 = 0,06 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0337 ft

: 0,0004 ft2 2,33 . 10-5 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = ft/s 2 0,00044=ft0,0583 ρ ×v× D (98,3246)(0,0583)(0,0224) Bilangan Reynold : NRe = = 2,8073.10-6 µ = 45.778,5585 (turbulen) Inside sectional area

Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis, 1997 untuk NRe = 45.778,5585 diperoleh : f = 0,002 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  0,05832 = 0,5 (1 – 0) 2(1)(32,174) 2 0,05832 v 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) 2(32,174) 2.g c


v2 = 1(2,0) 2.g c

0,05832 2(32,174)

= 2,64. 10-5 ft.lbf/lbm = 7,9 . 10-5ft.lbf/lbm = 1,056. 10-4 ft.lbf/lbm


∆L.v 2 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D.2.g c 30 x 0,05832 = 4(0,021) (0,0224)(2)(32,174)

= 1,979 . 10-3ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  0,05832 = 2(1)(32,174) (1 – 0)


= 5,28. 10-5 ft.lbf/lbm = 2,244. 10-3 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 30 ft, maka: Ws = 0 + 2,244. 10-3 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30,0022 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 30,022

= 0,8 × Wp

Wp

= 37,503 ft.lbf/lbm


3,7446 lbm/s x 37,503 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600)

1 hp 550 ft/lbf/lbm

= 1,56 . 10-4 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = ¼ hp

D.27 Pompa NaOH (PU – 09) Fungsi

: Memompa air dari tangki pelarutan NaOH ke tangki anion.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F) Densitas NaOH (ρ)

= 1.4992 kg/jam = 0,0009 lbm/s = 1.518 kg/m3

= 94,7662 lbm/ft3(Othmer, 1967)


= 0,0004302 cP = 2,8909.10-7lbm/ft.s(Othmer,1967) 0,0009 lbm/s -6 3 Laju alir volumetrik (Q) = = 9,688.10 3 ft /s 94,7662 lb m/ft Desain pompa : Viskositas

NaOH (µ)

Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (9,688.10-6 ft3/s )0,45 (94,7662 lbm/ft3)0,13 = 0,04 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0337 ft

: 0,0004 ft2 9,688.10-6 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = = 0,0242 ft/s 0,0016 ft2 ρ × v × D (94,7662)(0,0242)(0,0224) Bilangan Reynold : NRe = = 2,8909.10-7 µ = 177.980,4859 (turbulen) Inside sectional area

Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/8 in Sc.40, diperoleh Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 177.980,4859, diperoleh : f = 0,007 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  0,02422 = 0,5 (1 – 0) 2(1)(32,174) 2 0,02422 v 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) 2(32,174) 2.g


c

v2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2.g c Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f

∆L.v 2 D.2.g c

0,02422 2(32,174)

30 x 0,02422 = 4(0,005) (0,0224)(2)(32,174)

= 1,823.10-5 ft.lbf/lbm

= 3,42.10-4 ft.lbf/lbm

2



 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  0,02422 = 2(1)(32,174) (1 – 0)




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 30 ft, maka: Ws = 0 + 3,872.10-4 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 30,00039 Wp

= 0,8 × Wp = 37,5 ft.lbf/lbm



= 6,26.10-5 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = ¼ hp

D.28 Pompa Anion (PU – 10) Fungsi

: Memompa air dari tangki kation ke tangki anion.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Kondisi operasi: P = 1 atm T = 300C Laju alir massa (F)

= 63.009kg/jam

= 38,587lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas

= 0,8007cP 38,587 lbm/s = 62,1586 lbm/ft3

= 0,0005 lbm/ft.s

air (µ)


= 0,62 ft3/s


(Timmerhaus,1991)


= 3,9 (0,62 ft3/s )0,45 (62,1586 lbm/ft3)0,13 = 5,38 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 6 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 6,06 in = 0,5 ft

Diameter Luar (OD)

: 6,625 in = 0,55 ft

: 0,2006 ft2 0,62 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = = 3,0946 ft/s 0,2006 ft2 ρ ×v× D (62,1586)(3,0946)(0,51) Bilangan Reynold: NRe = = µ 0,0005 = 180.533,567 (turbulen)


Untuk pipa commercial steel dan pipa 6 in Sc.40 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 180.533,567, diperoleh : f = 0,004

Friction loss :  A2  v 2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 −  A1  2α .g c  3,0946 2 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174) = 7,411 .10-2 ft.lbf/lbm 3,09462 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) = 2,232. 10-1 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c



v2 = 1(2,0) 2.g c

3,09462 2(32,174)

= 2,976 .10-1 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 50 x 3,09462 = 4(0,0048) (0,2557)(2)(32,174)

= 2,357 .10-1 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 


2 = (1 –3,0946 0) = 1,488 .10-1 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174) = 9,798 .10-1 ft.lbf/lbm



(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 50 ft, maka: Ws = 0 + 9,798 .10-1 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(50 ft) + 0 = 50,98 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 50,98

= 0,8 × Wp

Wp

= 63,725 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 63.009 1 hp = (0,45359)(3600) lbm/s x 63,725 ft.lbf/lbm x 550 ft/lbf/lbm = 4,47 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 4 1/2 hp

D.29 Pompa Deaerator (PU – 11) Fungsi

: Memompa air dari tangki anion ke deaerator.

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 300C Laju alir massa (F)

= 34.158,615 kg/jam

= 20,918 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

Viskositas

= 0,8007cP = 0,0005 lbm/ft.s 20,918 lbm/s = 62,1586 lb /ft3 = 0,336 ft3/s m

air (µ)


= 62,1586 lbm/ft3


(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,336 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 4,09 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel :


Ukuran nominal

: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,42 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,46 ft


: 0,139 ft2

0,336 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,139 =ft22,421 ft/s ρ ×v× D (62,1586)( 2,421)(0,42) Bilangan Reynold: NRe = = µ 0,0005 = 117.633,844 (turbulen) Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.40 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 117.633,844, diperoleh : f = 0,004

Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c 

2,4212 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174) = 0,0455 ft.lbf/lbm 2,4212 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) = 0,205 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c 1 check valve = hf = n.Kf.


v2 = 1(2,0) 2.g c

2,4212 2(32,174)

= 0,182 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 30 x 2,4212 = 4(0,02) (0,42)(2)(32,174)

= 0,104ft.lbf/lbm

2


 A1  v2   = 1 − A2  2.α .g c  2,4212 = 2(1)(32,174) (1 – 0)




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2


∆Z = 30 ft, maka: Ws = 0 + 0,6278 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30,628 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 30,628

= 0,8 × Wp

Wp

= 38,285 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 34.158,615 1 hp = lbm/s x 38,285 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft/lbf/lbm = 1,456 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 1/2 hp

D.30

Pompa Ketel Uap (PU – 12)

Fungsi

: Memompa air dari deaerator ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 781,337 kg/jam

= 0,4785 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

Viskositas


air (µ)


= 62,1586 lbm/ft3


(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,00769 ft3/s )0,45 ( 62,1586 lbm/ft3)0,13 = 0,75 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 3/4 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,0824 in = 0,07 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,05 in = 0,09 ft

: 0,00371 ft2 0,00769 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = = 2,075 0,00371 ft2 ft/s




ρ ×v× D = µ

(62,1586)( 2,075)(0,07) 0,0005

= 16.459,073 (turbulen) Untuk pipa commercial steel dan pipa 3/4 in Sc.40 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 16.459,073 diperoleh : f = 0,006



v2 = 1(2,0) 2.g c

∆L.v 2 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D.2.g c

2,0752 2(32,174)

= 0,1338 ft.lbf/lbm

30 x 2,0752 = 4(0,02) (0,07)(2)(32,174)

= 0,7015 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  2,0752 = 2(1)(32,174) (1 – 0)




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 216,367 kPa = 4518,962 ft.lbf/lbm P2 = 275 kPa = 5743,525 ft.lbf/lbm ∆P/ρ = 19,7 ft.lbf/lbm ∆Z = 30 ft, maka: Ws = 19,7 ft.lbf/lbm + 1,0862 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 50,787 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp


50,787

= 0,8 × Wp

Wp

= 63,483 ft.lbf/lbm



= 0,055 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = ¼ hp

D.31 Pompa Solar ke Ketel Uap (PU – 13) Fungsi

: Memompa Solar dari tangki bahan bakar ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 49,024 kg/jam

= 0,03 lbm/s

Densitas solar (ρ)

= 890,0712 kg/m3

= 55,5656 lbm/ft3

Viskositas

= 1,1 cP 0,03 lbm/s = 55,5656 lb /ft3 m

= 0,0007 lbm/ft.s

solar (µ)


= 0,000433 ft3/s


(Timmerhaus,1991)


: 1/4 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,364 in = 0,0303 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,54 in = 0,045 ft

: 0,00072 ft2 0,000433 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,602 ft/s 2 0,00072= ft ρ ×v× D (55,5656)(0,602)(0,0303) Bilangan Reynold: NRe = = 0,0007 µ


= 1.372,694 (laminar) Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/4 in Sc.40


Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 1.372,694 diperoleh : f = 0,015

Friction loss :  A2  v 2  1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 −  A1  2α .g c 

0,6022 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174)

v2 = 2(0,75) 2 elbow 90° = hf = n.Kf. 2.g c 1 check valve = hf = n.Kf.


v2 = 1(2,0) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

0,6022 2(32,174) 0,6022 2(32,174)

20 x 0,6022 = 4(0,015) (0,1342)(2)(32,174)


= 0,0113 ft.lbf/lbm

= 0,2229 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  0,6022 = 2(1)(32,174) (1 – 0)


= 0,0056 ft.lbf/lbm = 0, 2468 ft.lbf/lbm


(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = 101,325 kPa P2 = 275 kPa ∆Z = 20 ft, maka: Ws = 65,285 kPa + 0,2468 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(20 ft) = 85,325 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 85,325 Wp

= 0,8 × Wp = 106,914 ft.lbf/lbm



= 0,0058 hp


Maka dipilih pompa dengan daya motor = ¼ hp D.32

Pompa Solar ke Generator (PU – 14)

Fungsi

: Memompa Solar dari tangki bahan bakar ke Generator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 21,81 kg/jam

= 0,0134 lbm/s

Densitas solar (ρ)

= 890 kg/m3

= 55,5656 lbm/ft3

Viskositas

= 1,1 cP 0,0134 lbm/s = 55,5656 lb /ft3 m

= 0,0007 lbm/ft.s

air (µ)


= 0,00024 ft3/s


(Timmerhaus,1991) 3

= 3,9 (0,00024 ft /s )

0,45

( 55,5656 lbm/ft3)0,13

= 0,1546 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 0,25 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,364 in = 0,0303 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,54 in = 0,045 ft

: 0,00072 ft2 3 0,00024=ft0,3339 /s Kecepatan linear, v = Q/A = ft/s 0,00072 ft2 ρ ×v× D (55,5656)(0,3339)(0,0303) Bilangan Reynold: NRe = = 0,0007 µ


= 761,237 (laminar) Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/4 in Sc.40 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 761,237 diperoleh : f = 0,07

Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  0,33392 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174) 0,33392 2(32,174)

= 0,0009 ft.lbf/lbm




v2 = 1(2,0) 2.g c

= 0,0026 ft.lbf/lbm 0,33392 2(32,174)

= 0,0035 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 20 x 0,33392 = 4(0,02) (0,0303)(2)(32,174)

= 0,7996 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  0,33392 = 2(1)(32,174) (1 – 0)




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


= 0,8 × Wp = 64,521 ft.lbf/lbm




D.33 Pompa Air Panas (PU – 15) Fungsi

: Memompa air dari deaerator ke distribusi air panas

Jenis

: Pompa sentrifugal


Jumlah

: 1 unit


= 33.377,278 kg/jam

= 20,44 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

Viskositas


air (µ)


= 62,1586 lbm/ft3


(Timmerhaus,1991)


: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in = 0,42 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in = 0,46 ft

: 0,00371 ft2 0,329 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = = 2,366 0,00371 ft2 ft/s ρ ×v× D (62,1586)( 2,366)(0,42) Bilangan Reynold: NRe = = µ 0,0005 = 114.943,152 (turbulen)


Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.40 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 114.943,152 diperoleh : f = 0,006



v2 = 1(2,0) 2.g c

2,3662 2(32,174)

= 0,174 ft.lbf/lbm


∆L.v 2 Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D.2.g c 30 x 2,3662 = 4(0,02) (0,42)(2)(32,174)

= 0,1489 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  2,3662 = 2(1)(32,174) (1 – 0)




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 30 ft, maka: Ws = 0 ft.lbf/lbm + 0,5838 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30,584 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 30,584 Wp

= 0,8 × Wp = 38,23 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp 33.377,278 = lbm/s x 38,23 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600)

1 hp 550 ft/lbf/lbm

= 1,42 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 1/2 hp

D.34 Pompa Air Proses (PU – 16) Fungsi

: Memompa air dari deaerator ke distribusi air panas

Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 300C


Laju alir massa (F)

= 28035,3 kg/jam

= 17,1688 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

Viskositas


air (µ)


= 62,1586 lbm/ft3


(Timmerhaus,1991)


: 4 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 4,026 in = 0,34 ft

Diameter Luar (OD)

: 4,5 in = 0,38 ft

: 0,0884 ft2 0,276 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = = 3,1245 0,0884 ft2 ft/s ρ ×v× D (62,1586)( 3,1245)(0,42) Bilangan Reynold: NRe = = µ 0,0005 = 121.098,9545 (turbulen)


Untuk pipa commercial steel dan pipa 4 in Sc.40 Dari Fig. 2.10–3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 121.098,9545 diperoleh : f = 0,004

Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  3,12452 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174) = 0,0759 ft.lbf/lbm 3,12452 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) = 0,228 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c


3,12452 2(32,174)

= 0,303 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 30 x 3,12452 = 4(0,02) (0,34)(2)(32,174)

= 0,2171 ft.lbf/lbm


2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  3,12452 = 2(1)(32,174) (1 – 0)




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 30 ft, maka: Ws = 0 ft.lbf/lbm + 0,9757 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30,9757 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 30,9757 = 0,8 × Wp Wp

= 38,7196 ft.lbf/lbm


28.035,3 1 hp lbm/s x 38,7196 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft/lbf/lbm

= 1,2 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 1/4 hp

D.35

Pompa Kaporit (PU – 17)

Fungsi : Memompa air dari tangki pelarutan kaporit ke tangki TU – 03. Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi: P = 1 atm T = 30 oC Laju alir massa (F) Densitas kaporit (ρ) Viskositas

= 0,0028 kg/jam = 1.272 kg/m3

kaporit (µ)

= 1,734. 10-6 lbm/s

= 79,4088 lbm/ft3

= 6,7197.10-4 cp 1,734.10-6 lbm/s 79,4088 lbm/ft3

= 4,5156.10-7 lbm/ft.s



= 2,18 . 10-8 ft3/s

=


(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (2,18 . 10-8 ft3/s )0,45 (79,4088 lbm/ft3)0,13 = 0,0025 in

Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel: Ukuran nominal

: 1/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,269 in = 0,0224 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,405 in = 0,0337 ft


: 0,0004 ft2

2,25 . 10-8 ft3/s -5 ft/s Kecepatan linear, v = Q/A = 2 0,0004=ft5,459.10 (79,4088)(5,459.10-5)(0,0224) ρ ×v× D Bilangan Reynold: NRe = = 0,0005 µ = 215,1947 (laminer) Untuk pipa commercial steel dan pipa 1 in Sc.40 Pada NRe = 215,1947 harga f = 0,025

(Geankoplis,1997)

Friction loss:  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  0,000054592 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174) = 2,31.10-11 ft.lbf/lbm 0,000054592 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) = 6,947.10-11 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c


0,000054592 2(32,174) = 9,26.10-11 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 30 x 0,000054592 = 4(0,025) (0,0874)(2)(32,174)

= 6,197.10-9 ft.lbf/lbm


2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  0,000054592 = 2(1)(32,174) (1 – 0)




(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 30 ft, maka: Ws = 0 + 6,43.10-9 ft.lbf/lbm + (1 lbf/lbm)(30 ft) + 0 = 30,0000000643 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 80 % Ws = η × Wp 30,0000000643 = 0,8 × Wp Wp

= 37,5 ft.lbf/lbm



= 1,18.10-7 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = ¼ hp

D.36

Pompa Air Domestik Utilitas (PU – 18)

Fungsi : Memompa air dari tangki utilitas TU – 03 ke distribusi domestik. Jenis

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit


= 991 kg/jam = 0,6069 lbm/s

Densitas air (ρ)

= 955,68 kg/m3

Viskositas

= 62,1586 lbm/ft3

air (µ)

= 0,8007 cp = 0,0005 lbm/ft.s 0,6069 lbm/s Laju alir volumetrik (Q) = = 0,00976 ft3/s 3 62,1586 lbm/ft Desain pompa :


Di,opt = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,00976 ft3/s )0,45 (62,1586 lbm/ft3)0,13 = 0,83 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 1,049 in = 0,0874 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,315 in = 0,1096 ft

: 0,006 ft2 0,00976 ft3/s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,006 ft=21,6273 ft/s (62,1586)(1,6273)(0,0874) ρ ×v× D Bilangan Reynold: NRe = = 0,0005 µ Inside sectional area

= 16.432,8 (turbulen) Untuk pipa commercial steel dan pipa 1 in Sc.40, diperoleh : ε = 0,000046 Pada NRe = 16.432,8 dan ε/D = 0,000526 maka harga f = 0,0065

(Geankoplis,1997)

Friction loss:  A  v2 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − 2  A1  2α .g c  1,62732 = 0,5 (1 – 0)2(1)(32,174) = 0,0206 ft.lbf/lbm 1,62732 v2 2 elbow 90° = hf = n.Kf. = 2(0,75) = 0,0617 ft.lbf/lbm 2(32,174) 2.g c



v2 = 1(2,0) 2.g c

1,62732 2(32,174)

= 0,0823 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c 40 x 1,62732 = 4(0,008) (0,0874)(2)(32,174)

= 0,4896 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  1,62732 2(1)(32,174) Universitas Sumatera Utara

= (1 – 0) Total friction loss : ∑ F



(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g ( z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(Geankoplis,1997)


= 0,8 × Wp = 50,869 ft.lbf/lbm


991 1 hp lbm/s x 50,869 ft.lbf/lbm x (0,45359)(3600) 550 ft/lbf/lbm



LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan polihidroksibutirat ini digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 4.500 ton/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-equipment delivered (Peters, 2004). Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 9.056,- (www.bi.go.id, 2010).

1

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 21.500 m2 Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 120.000,-/m2 Harga tanah seluruhnya = 21.500 m2 × Rp.120.000,- /m2 = Rp 2.580.000.000,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp. 2.700.000.000,- = Rp 129.000,000Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp. 2.709.000.000,1.1.2 Harga Bangunan dan Sarana Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No 1 2 3 4 5

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Pos jaga

20

Rumah timbangan

20

Parkir*

250

Taman*

100

6

Area bahan baku Ruang kontrol

7

Area proses

2000 100 7000

Jumlah (Rp)

500.000

10.000.000

1.000.000

20.000.000

500.000

125.000.000

500.000

50.000.000

1.250.000

2.500.000.000

1.700.000

175.000.000

1.000.000

7.000.000.000

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya ................. (lanjutan)


No

Luas (m2)

Nama Bangunan

8

Area produk

9

Perkantoran

10

Laboratorium (R&D)

11

Quality Control Dept

12

Poliklinik

13

Kantin

14

Ruang Ibadah

15

Perpustakaan

16

Gudang peralatan

17

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

1.250.000

1.875.000.000

1.250.000

125.000.000

1.250.000

125.500.000

1.250.000

125.500.000

750.000

41.250.000

750.000

37.500.000

1.000.000

55.000.000

750.000

37.500.000

100

1.250.000

125.000.000

Bengkel

100

1.250.000

125.000.000

18

Unit pemadam kebakaran

100

500.000

50.000.000

19

Unit pengolahan air

2000

250.000

500.000.000

20

Pembangkit listrik

500

2.000.000

1.000.000.000

21

Pembangkit uap

400

2.000.000

800.000.000

22

Unit pengolahan limbah

300

1.200.000

360.000.000

23

Perumahan karyawan

2500

1.500.000

3.750.000.000

24

Area Perluasan*

2000

120.000

240.000.000

25

Jalan*

1000

80.000

80.000.000

26

Area antar bangunan

1000

50.000

50.000.000

1500 100 100 100 55 50 55 50

TOTAL

21.500

19.381.250.000 (www.property.com, 2010)

Ket : *) = sarana Harga bangunan saja

= Rp 18.886.250.000,-

Harga sarana

= Rp

495.000.000,-

Total biaya bangunan dan sarana (B) = Rp 19.381.250.000,1.1.2 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) : X  Cx = Cy  2   X1 

m

Ix     I y 

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2010


Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2010 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2010 digunakan metode regresi koefisien korelasi:

r=

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

(Montgomery, 1992)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi.Yi

Xi²

Yi²

1

1987

814

1617418

3948169

662596

2

1988

852

1693776

3952144

725904

3

1989

895

1780155

3956121

801025

4

1990

915

1821049

3960100

837408,01

5

1991

931

1852824,6

3964081

866016,36

6

1992

943

1878655,2

3968064

889437,61

7

1993

964

1921650,6

3972049

929681,64

8

1994

993

1980839,6

3976036

986843,56

9

1995

1028

2049862,5

3980025

1055756,25

10

1996

1039

2074043,6

3984016

1079728,81

11

1997

1057

2110429,6

3988009

1116826,24

12

1998

1062

2121676,2

3992004

1127631,61

13

1999

1068

2135531,7

3996001

1141264,89

14

2000

1089

2178000

4000000

1185921

15

2001

1094

2188893.9

4004001

1196617,21

16

2002

1103

2207205

4008004

1215506,25

Total

31912

15846

31612010,5

63648824

15818164,44

Sumber: Tabel 6-2, Peters, 2004 Data :

n = 16

∑Xi = 31912

∑XiYi = 31612010,5 ∑Xi² = 63648824

∑Yi = 15846,4 ∑Yi² = 15818164,44


Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(16) . (31612010,5) –

(31912)(15846,4)

[(16). (63648824) – (31912)²] x [(16)( 15818164,44) – (15846,4)² ]½ ≈ 0,981 = 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persama-an regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2010)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

Maka : b=

14(28.307.996 ) − (27.937 )(14.184 )

14(55.748.511) − (27.937 ) = 18,723

a=

(Montgomery, 1992)

2

=

53.536 3.185

(14.184)(55.748.511) − (27.937 )(28.307.996) = − 103.604.228 2 3.185 14(55.748.511) − (27.937 )

= -36351,92 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X Y = 18,723 X – 36351,92 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2010 adalah: Y = 18,723 (2010) – 36351,92 Y = 1280,6 Perhitungan harga peralatan adalah menggunakan harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4 Peters, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters, 2004). Contoh perhitungan harga peralatan:


a. Tangki biomassa (V-101) Kapasitas tangki , X2 = 18,542 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 6700. Dari tabel 6-4, Timmerhaus, 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103.

Purchased cost, dollar

106

102

103

Capacity, gal 104

105

105

Mixing tank with agitator 304 Stainless stell

104

Carbon steel 310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)

103 10-1

P-82 Jan,2002

102

10

1

Capacity, m

103

3

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan dan Tangki Pelarutan.(Peters, 2004)

Indeks harga tahun 2010 (Ix) adalah 1.280,6. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 24,7227 m3 adalah : 18,542 Cx = US$ 6700 × 1

0 , 49

x

1280,6 1103

Cx = US$ 32.532.Cx = Rp 294.609.179,-/unit Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

Biaya transportasi

= 5%

-

Biaya asuransi

= 1%

-

Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya gudang di pelabuhan

= 0,5 %

-

Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 %


= 43 %

Total

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 % = 21 %

Total

Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Harga / Unit No.

Kode

Unit

*)

Ket

1

V-101

1 NI

2

V-102

1 NI

3

V-103

1 NI

4

V-104

1 NI

5

V-105

1 NI

6

V-106

1 NI

(Rp)

Harga Total (Rp)

73.652.295

73.652.295

40.732.461

40.732.461

41.911.149

41.911.149

109.279.350

109.279.350

32.886.768

32.886.768

30.075.525

30.075.525


7

V-107

1 NI

8

V-108

1 NI

9

V-109

1 NI

10

VE-101

1 I

11

R-101

12

SPD-101

1 I

13

DC-101

1 I

14

E-101

1 NI

15

E-102

10 NI

16

E-103

1 NI

17

E-104

1 NI

18

E-105

1 I

19

E-106

1 I

20

C-101

1 NI

21

SC-101

1 NI

22

CF-101

1 I

23

CF-102

1 I

24

CF-103

1 I

347.771.301

347.771.301

109.279.350

109.279.350

60.784.650

60.784.650

72.708.269

72.708.269

684.707.610

34.235.380.931

40.752.000

40.752.000

31.696.000

31.696.000

333.851

333.851

3.377.376

33.773.760

516.527

516.527

516.511

516.511

653.853

653.853

379.868

379.868

1.156.905

1.156.905

581.203

581.203

90.560.000

90.560.000

90.560.000

90.560.000

90.560.000

Total

90.560.000 35.884.273.833

Impor

417.417.472

50 NI

Non-Impor

35.466.856.361

Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas No.

Kode

Unit

Ket*)

1

SC

1 I

2

BS

1 NI

3

CL

4

Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

55.828.155

55.828.155

6.500.000

6.500.000

1 I

12.984.816.097

12.984.816.097

MA

1 I

2.785.740449

2.785.740449

5

CE

1 I

401.939.090

401.939.090

6

AE

1 I

401.939.090

401.939.090

7

DE

3 I

3.520.778.446

10.562.335.337


8

KU

1 I

73.241.420.253

73.241.420.253

9

SF

1 I

2.445.290.229

2.445.290.229

10

TB

1 I

720.048.765

720.048.765

10

TU-01

1 I

10.078.929.323

10.078.929.323

11

TU-02

1 I

13.155.300.640

13.155.300.640

12

TU-03

1 I

2.579.137.948

2.579.137.948

14

TP-01

1 I

179.715850

179.715850

15

TP-02

1 I

134.624.738

134.624.738

16

TP-03

1 I

139.256.161

139.256.161

17

TP-04

1 I

91.546.970

91.546.970

18

TP-05

1 I

6.692.962

6.692.962

19

PU-01

1 NI

6.519.079

6.519.079

20

PU-02

1 NI

3.049.202

3.049.202

21

PU-03

1 NI

691.966

691.966

22

PU-04

1 NI

550.484

550.484

23

PU-05

1 NI

46.100.838

46.100.838

24

PU-06

1 NI

46.100.838

46.100.838

25 PU-07

1 NI

8.596.243

8.596.243

26 PU-08

1 NI

33.120

33.120

27 PU-09

1 NI

248.682

248.682

28 PU-10

1 NI

8.596.243

8.596.243

29 PU-11

1 NI

7.019.830

7.019.830

30 PU-12

1 NI

787.797

787.797

31 PU-13

1 NI

643.333

643.333

32 PU-14

1 NI

529.498

529.498

33 PU-15

1 NI

262,241

262,241

34 PU-16

1 NI

5.418.695

5.418.695

35 PU-17

1 NI

70.808

70.808

36 PU-18

1 NI

1.798.511

1.798.511

Total Impor Non-Impor

121.113.559.307 91.705.903.917 29.407.655.390

Keterangan: I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.


Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: =(1,43x(Rp. 417.417.472,-+Rp. 91.705.903.917,-))+(1,21 x (Rp. 35.884.273.833,- +Rp. 29.407.655.390,-)) = Rp. 224.534.508.806,Biaya pemasangan diperkirakan 30 % dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004). Biaya pemasangan = 0,30 × Rp. 224.534.508.806,= Rp. 67.360.352.642,Harga peralatan + biaya pemasangan (C) = Rp. 224.534.508.806,-+ Rp. 67.360.352.642,= Rp 291.894.861.448,1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 10% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,1 × Rp. 224.534.508.806,= Rp 22.453.450.880,1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 30% dari total harga peralatan

(Timmerhaus et al,

2004). = 0,3 × Rp. 224.534.508.806,-

Biaya perpipaan (E)

= Rp 67.360.352.642,1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 15% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,15 × Rp. 224.534.508.806,= Rp 44.906.902.761,1.1.7 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 3 % dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya inventaris kantor (H)

= 0,03 × Rp. 224.534.508.806,= Rp 6.736.035.264,-


1.1.8 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan (I) = 0,02 × Rp. 224.534.508.806,= Rp 4.490.690.176,1.1.9 Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut. Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi Jenis No.

Kendaraan

Unit

Merek

Harga/ Unit

Harga Total

(Rp)

(Rp)

1

Mobil GM

1

Toyota furtuner

359.000.000

359.000.000

2

Mobil manajer

4

Honda CR-V

272.000.000

1.088.000.000

3

Bus karyawan

2

Bus Mitsubishi

330.000.000

660.000.000

4

Mobil pemasaran

2

Kijang Innova

254.300.000

508.600.000

5

Truk

4

Truk Mitsubishi

300.000.000

1.200.000.000

2

Truk mitsubishi

400.000.000

800.000.000

Mobil pemadam 6

kebakaran

Total

4.615.600.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 464.548.142.172,-

1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1 Pra Investasi Diperkirakan 7 % dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Pra Investasi (K)

= 0,07 x Rp. 224.534.508.806,= Rp 15.717.415.616,-

1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 × Rp. 224.534.508.806,= Rp 67.360.352.642,-


1.2.3 Biaya Legalitas Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,04 × Rp. 224.534.508.806,-

Biaya Legalitas (M)

=

Rp 8.981.380.352,-

1.2.4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 10% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,10 × Rp. 224.534.508.806,-

Biaya Kontraktor (N)

=

Rp 22.453.450.880,-

1.2.5 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) . Biaya Tak Terduga (O)

= 0,30 × Rp 224.534.508.806,= Rp 67.360.352.642,-

Total MITTL = K + L + M + N + O = Rp 181.872.952.133,Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 646.421.094.304,-

2

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 1 bulan (= 30 hari)

2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku proses 1. MgSO4.7H2O Kebutuhan

= 2.724,528 kg/hari

Harga MgSO4.7H2O = Rp 108.129 ,- /kg Harga total

(www.alfa.com, 2010)

= 30 hari × 2.724,528 kg/hari × Rp 108.129,- /kg = Rp 8,837,985,218 ,-

2. (NH4)2SO4 Kebutuhan

= 378,409 kg/hari

Harga

= Rp 166.848,- /kg



Harga total

= 30 hari × 378,409 kg/hari x Rp. 166.848,- /kg = Rp 1.894.100.639,-

3. Glukosa Kebutuhan

= 45.409,080 kg/hari

Harga

= Rp. 5.500,-/kg

Harga total

= 30 hari × 45.409,080 kg/hari x Rp 5.500,-/kg

(CV. DANACO, 2010)

= Rp 7.492.498.200 ,4. FeCl3 Kebutuhan

= 233,040 kg/hari

Harga MgSO4.7H2O = Rp 55.423,- /kg


= 30 hari × 233,040 kg/hari × Rp 55.423,- /kg

Harga total

= Rp 387.471.320,-

5. CuSO4 Kebutuhan

= 3,528 kg/hari

Harga

= Rp 502.608,- /kg

Harga total

= 30 hari × 3,528 kg/hari x Rp. Rp 502.608,- /kg


= Rp 53.196.031,6. NiCl2 Kebutuhan

= 2,976 kg/hari

Harga

= Rp. 452.800,-/kg

Harga total

= 30 hari × 2,976 kg/hari x Rp 452.800,-/kg


= Rp 404.259.840,-

2.1.2 Persediaan bahan baku utilitas 1. Alum, [Al2(SO4)3] Kebutuhan

= 3,200 kg/jam

Harga

= Rp 1.100 ,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 3,200 kg/jam × Rp 1.100,-/kg

(PT. Bratachem 2010)

= Rp 27.878.400 ,2. Soda abu, (Na2CO3) Kebutuhan

= 1,728 kg/jam


Harga

= Rp 2.500,-/kg

(PT. Merck, 2010)

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 1,728 kg/jam × Rp 2.500,-/kg = Rp 34.214.400 ,-

3. Kaporit Kebutuhan

= 0,0029 kg/jam

Harga

= Rp 9.500,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam/hari × 0,0029 kg/jam × Rp 9.500,-/kg


= Rp 218.196 ,4. Natrium Klorida, (NaCl) Kebutuhan

= 3,750 kg/jam

Harga

= Rp 6.000,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam x 3,750 kg/hari × Rp 6000,-/kg


= Rp 16.141.304,5. Natrium Hidroksida, (NaOH) Kebutuhan

= 1,500 kg/jam

Harga

= Rp 3.250,-/kg

Harga total

= 90 hari × 24 jam × 1,500 kg/jam × Rp 3.250 ,-/kg

(PT. Merck, 2010)

= Rp 38.610.000 ,6. Solar Kebutuhan

= 79.589 ltr/jam

Harga solar untuk industri = Rp. 4.500 ,-/liter

(PT.Pertamina, 2010)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 79.589 ltr/jam × Rp. 4.500 ,-/liter = Rp Rp 2.836.551.960,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 28.256.772.788 ,-

2.2

Kas

2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai No

Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah

(Rp)

Gaji/bulan


(Rp) 1

Dewan Komisaris

3

20.000.000

60.000.000

2

Direktur

1

20.000.000

20.000.000

3

Sekretaris

2

3.000.000

6.000.000

4

Manajer Produksi

1

12.000.000

12.000.000

5

Manajer Teknik

1

12.000.000

12.000.000

6

Manajer Umum dan Keuangan

1

12.000.000

12.000.000

7

Manajer Pembelian dan Pemasaran

1

12.000.000

12.000.000

8

Kepala Seksi Proses

1

6.000.000

6.000.000

9 10

Kepala Seksi Laboratorium QCD dan R&D Kepala Seksi Utilitas

1 1

6.000.000 6.000.000

6.000.000 6.000.000

11

Kepala Seksi Listrik

1

6.000.000

6.000.000

12

Kepala Seksi Instrumentasi

1

4.000.000

4.000.000

13

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

1

4.000.000

4.000.000

14

Kepala Seksi Keuangan

1

5.000.000

5.000.000

15

Kepala Seksi Administrasi

1

4.000.000

4000000

16

Kepala Seksi Personalia

1

4.000.000

4000000

17

Kepala Seksi Humas

1

4.000.000

4.000.000

18

Kepala Seksi Keamanan

1

3.000.000

3.000.000

19

Kepala Seksi Pembelian

1

4.000.000

4.000.000

20

Kepala Seksi Penjualan

1

4.000.000

4.000.000

21

Kepala Seksi Gudang / Logistik

1

4.000.000

4.000.000

22

Karyawan Proses

24

2.000.000

48.000.000

23

Karyawan Laboratorium, R&D

6

2.000.000

12.000.000

24

Karyawan Utilitas

12

2.000.000

24.000.000

25

Karyawan Unit Pembangkit Listrik

8

2.000.000

16.000.000

26

Karyawan Instrumentasi Pabrik

8

2.000.000

16.000.000

27

Karyawan Pemeliharaan Pabrik

8

2.000.000

16.000.000

28

Karyawan Bagian Keuangan

4

2.000.000

8.000.000

29

Karyawan Bagian Administrasi

3

2.000.000

6.000.000

30

Karyawan Bagian Personalia

3

2.000.000

6.000.000

31

Karyawan Bagian Humas

3

2.000.000

6.000.000


32

Karyawan Pembelian

6

2.000.000

12.000.000

33

Karyawan Penjualan / Pemasaran

6

2.000.000

12.000.000

34

Petugas Keamanan

10

1.200.000

12.000.000

35

Karyawan Gudang / Logistik

6

1.800.000

10.800.000

36

Dokter

1

4.000.000

4.000.000

37

Perawat

2

1.800.000

3.600.000

38

Petugas Kebersihan

8

1.000.000

8.000.000

39

Supir

6

1.200.000

7.200.000

TOTAL

148

425.600.000

2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 425.600.000,= Rp 85.120.000,-

2.2.3 Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 425.600.000,= Rp 85.120.000,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No. 1. 2. 3.

Jenis Biaya Gaji Pegawai Administrasi Umum Pemasaran Total

Jumlah (Rp)/Bulan 425.600.000,85.120.000,85.120.000,595.840.000,-

2.3 Biaya Start – Up Diperkirakan 8 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004).


= 0,08 × Rp 646.421.094.304,= Rp 51.713.687.544,-

2.4 Piutang Dagang PD =

IP × HPT 12

dimana:

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : Harga jual PHB

= US$ 16 /kg = Rp 9.056,- /kg (www.bi.go.id, 2010)

Produksi PHB

= 13.636 kg/hari

Hasil penjualan PHB tahunan = 13.636 kg/hari × 330 hari/tahun × Rp 9.056,- /kg = Rp 652.032.208.650,Hasil penjualan total tahunan = Rp 652.032.208.650,Piutang Dagang

=

1 × Rp 652.032.208.650,12

= Rp 54.336.017.388 ,-

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. 1. 2. 3. 4.

Bahan baku proses dan utilitas Kas Start up Piutang Dagang Total

Total Modal Investasi

Jumlah (Rp) 230.028.714,595.840.000,51.713.687.544,54.336.017.388,106.875.573.646,-

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 646.421.094.304,- + Rp 106.875.573.646,= Rp 753.296.667.950,-


Modal ini berasal dari: = 60 % dari total modal investasi

- Modal sendiri

= 0,6 × Rp 753.296.667.950,= Rp 451.987.000.770,- Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 × Rp 753.296.667.950,= Rp 301.318.667.180,-

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 (P) Gaji total = (12 + 2) × Rp 425.600.000,= Rp 5.958.400.000,3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2010). Bunga bank (Q)

= 0,15 × Rp 301.318.667.180,= Rp 45.197.800.077,-

3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17

Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(tahun)

(%)

Beberapa Jenis Harta


I. Bukan Bangunan 4

1.Kelompok 1

25

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.

2. Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

3. Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

20

5

II. Bangunan Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D=

dimana:

P−L n

D = depresiasi per tahun P

= harga awal peralatan

L

= harga akhir peralatan

n

= umur peralatan (tahun)

Tabel LD.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 Komponen

Biaya (Rp)

Bangunan

Umur (tahun)

Depresiasi (Rp)

18.886.250.000

20

944.312.500

291.894.861.448

16

18.243.428.840

Instrumentrasi dan pengendalian proses

22.453.450.881

4

5.613.362.720

Perpipaan

67.360.352.642

4

16.840.088.160

Instalasi listrik

44.906.901.761

4

11.226.725.440

Inventaris kantor

6.736.035.364

4

1.684.008.816

Perlengkapan keamanan dan kebakaran

4.490.690.176

4

1.122.672.544

Sarana transportasi

4,615,600,000

8

576.950.000

Peralatan proses

TOTAL

56.251.549.021


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. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,25 × Rp 170.277.982.613,= Rp 45.468.238.033,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp 56.251.549.021,- + Rp 45.468.238.033,= Rp 101.719.787.055,-

3.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perawatan mesin

= 0,1 × Rp 291.894.861.448,-

= Rp 29.189.486.145,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan bangunan

= 0,1 × 18.886.250.000,= Rp 1.888.625.000,-

3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan kenderaan

= 0,1 × Rp 4,615,600,000,= Rp 461,560,000,-


4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp 22.453.450.881,-

Perawatan instrumen

= Rp 2.245.345.088,-

5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perpipaan

= 0,1 × Rp 67.360.352.642,= Rp 6.736.035.264,-

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan listrik

= 0.1 × Rp 44.906.901.761,= Rp 4.490.690.176,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 6.736.035.264,=

Rp 673.603.526,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 × Rp 44.906.901.761,= Rp 4.490.690.176,-

Total biaya perawatan (S)

= Rp 46.134.414.217,-

3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Plant Overhead Cost (T)

= 0,2 x Rp 646.421.094.304,= Rp 129.384.218.861,-


3.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 1 bulan adalah Rp 85.120.000,Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = 12 × Rp 85.120.000,= Rp 1.021.440.000,-

3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 1 bulan adalah Rp 85.120.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun

= 12 × Rp 85.120.000,-

= Rp 1.021.440.000,Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 1.021.440.000,- = Rp 510.720.000,Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 1.532.160.000,-

3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004). Biaya laboratorium (W)

= 0,05 x Rp 129.384.218.861,-

= Rp 6.464.210.943,-

3.1.9 Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 646.421.094.304,= Rp 6.464.210.943,-

3.1.10 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (PTJAMSOSTEK, 2009). = 0,0031 × Rp 436.634.326.661,= Rp 1.440.099.241,2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = 2 % dari gaji karyawan (PT. JAMSOSTEK, 2010) Maka biaya asuransi karyawan = 0,02 x Rp 5.107.200.000,= Rp 102.144.000,-


Total biaya asuransi (Y)

= Rp 1.542.243.241,-

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada UndangUndang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

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 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,(Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan 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 dan Polihidroksibutirat Nilai Perolehan Objek Pajak •

Tanah Rp 2.580.000.000,-

•

Bangunan Rp 18.886.250.000,-

Total NJOP

Rp 21.466.250.000,-

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp. 30,000,000,- )

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp 21.496.250.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp 1.074.812.500,-

Pajak Bumi dan Bangunan (Z) adalah Rp 1.074.812.500,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z = Rp 377.914.127.881,-


3.2 Biaya Variabel 3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 30 hari adalah

Rp

28.256.772.788,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 28.256.772.788,- x 330

30

= Rp 3.1082E+11,Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku = 0,01 × Rp 28.256.772.788,-

Biaya variabel pemasaran

= Rp 282.567.728,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku Biaya perawatan lingkungan

= 0,1 × Rp 28.256.772.788,-

= Rp 2.825.677.279,Total biaya variabel tambahan

= Rp 3.108.245.007,-

3.2.2 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 3.108.245.007,= Rp 155.412.250,-

Total biaya variabel = Rp 31.520.430.045,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 346.393.697.836,- + Rp 31.520.430.045,= Rp 377.914.127.881,-


4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan

= total penjualan – total biaya produksi = Rp 652.032.208.650,- – Rp 377.914.127.881,= Rp 274.118.080.769,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 274.118.080.769,= Rp 1.370.590.404,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 274.118.080.769,- − Rp 1.370.590.404,= Rp 272.747.490.365,-

4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004):  Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10%.  Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 %.  Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 % × Rp 50.000.000

= Rp

5.000.000,-

- 15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000)

= Rp

7.500.000,-

- 30% ×( Rp 272.747.490.365,- – Rp 100.000.000) = Rp

81.794.247.110,-

Total PPh

= Rp 81.806.747.110,-

Laba setelah pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh


= Rp 272.747.490.365,- – Rp 81.806.747.110,= Rp 190.940.743.256,5

Analisa Aspek Ekonomi

5.1 Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

Rp 272.747.490.365,Rp 652.032.208.650 ,-

PM =

x 100%

= 41,83 %

5.2 Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

346.393.697.836 652.032.208.650 − 31.520.430.045

BEP = 55,82 % Kapasitas produksi pada titik BEP

= 55,82 % × 4.500 ton/tahun = 828,984 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 55,82 % x Rp 652.032.208.650,= Rp 363.989.622.196,-

5.3 Return on Investment (ROI)

5.4

ROI

=

Laba setelah pajak × 100 % Total modal investasi

ROI

=

190.940.743.256 753.296.667.950

ROI

= 25,35 %

Pay Out Time (POT)

1 x 1 tahun 0,2535

POT

=

POT

= 3,95 tahun


5.5 Return on Network (RON) RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

190.940.743.256 x 100 % 451.978.000,770

RON = 42,25 % 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 = 43,84 % Tabel LE.11 Data Perhitungan BEP % Kapasitas

Biaya tetap

Total biaya produksi

Biaya variabel 0

Penjualan

0

346,393,697,836

346,393,697,836

0

10

346,393,697,836

3,152,043,004

349,545,740,841

65,203,220,865

20

346,393,697,836

6,304,086,009

352,697,783,845

130,406,441,730

30

346,393,697,836

9,456,129,013

355,849,826,850

195,609,662,595

40

346,393,697,836

12,608,172,018

359,001,869,854

260,812,883,460

50

346,393,697,836

15,760,215,022

362,153,912,859

326,016,104,325

60

346,393,697,836

18,912,258,027

365,305,955,863

391,219,325,190

70

346,393,697,836

22,064,301,031

368,457,998,868

456,422,546,055

80

346,393,697,836

25,216,344,036

371,610,041,872

521,625,766,920

90

346,393,697,836

28,368,387,040

374,762,084,877

586,828,987,785

100

346,393,697,836

31,520,430,045

377,914,127,881

652,032,208,650


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Recommend Documents