LAMPIRAN A NERACA MASSA

LAMPIRAN A NERACA MASSA Kapasitas

= 900 ton/hari =

600.000 kg 1 hari x hari 24 jam

= 27500 kg/hari Basis

= 1 jam operasi

Satuan perhitungan = kg/jam Dalam perhitungan neraca massa ini, digunakan neraca unsur dari unsur-unsur penyusun senyawa. Komposisi sampah organik adalah sebagai berikut:

Tabel LA.1 Komposisi sampah organik Bahan organik

%

Sampah dedaunan

32

Makanan

16,2

Kertas

17,5

Kayu

4,5

Air

29,8

Tabel LA.2 Komposisi sampah berdasarkan unsur Komponen

Persentase Massa (berat kering)

sampah

Carbon

Hidrogen

Oksigen

Nitrogen

Sulfur

Dedaunan

47,80

6,00

38,00

3,40

0,30

Makanan

48,00

6,40

37,60

2,60

0,10

Kertas

43,50

6,00

44,00

0,30

0,20

Kayu

49,50

6,00

42,70

0,20

0,10

(Sumber : dinas kebersihan kota Medan, 2005)

LA-I Universitas Sumatera Utara

LA-II

Tabel LA.3 Komposisi Karbohidrat C 6 H 12 O 6 Komponen C 6 H 12 O 6

BM

Fraksi

Carbon, C

12

0,4

Hidrogen, H

1

0,067

Oksigen, O

16

0,533

Komponen H 2 S

BM

Fraksi

Hidrogen, H

1

0,06

Sulfur, S

32

0,94

Komponen CO 2

BM

Fraksi

Carbon, C

12

0,273

Oksigen, O

16

0,727

Komponen CH 4

BM

Fraksi

Carbon, C

12

0,75

Hidrogen, H

1

0,25

Tabel LA.4 Komposisi H 2 S

Tabel LA.5 Komposisi CO 2

Tabel LA.6 Komposisi CH 4

1. Thresher Fungsi : sebagai alat untuk mempekecil ukurannya hingga menjadi bubur.

Dedaunan 32% Makanan 16,2% Kertas 17,5% Kayu 4,5%

1

2

Thresher

Dedaunan 32% Makanan 16,2% Kertas 17,5% Kayu 4,5%

Asumsi: -

Olahan berupa bahan organik yaitu dedaunan, makanan, kertas, kayu

-

Sisa merupakan bahan anorganik yang tidak ikut diolah. Sampah anorganik antara lain: kaca, logam, dan lain-lain.

Universitas Sumatera Utara

LA-III

F1 dedaunan

= 0,320 x 23750 kg/jam

= 7600 kg/jam

F1 makanan

= 0,162 x 23750 kg/jam

= 3847,5 kg/jam

F1 kertas

= 0,175 x 23750 kg/jam

= 4156,3 kg/jam

= 0,045 x 23750 kg/jam

= 1068,8 kg/jam

= 0,298 x 23750 kg/jam

= 7077,5 kg/jam

1

F

kayu

F1 air

Alur 1 Bahan masuk = bahan keluar F1

=

F2

Untuk dedaunan C;

F1 C

= 0,478 x F1 dedaunan = 0,478 x 7600 kg/jam

= 3632,5 kg/jam

H;

F1 H

= 0,06 x 7600 kg/jam

= 456 kg/jam

O;

F1 O

= 0,38 x 7600 kg/jam

= 2888 kg/jam

N;

F1 N

= 0,034 x 7600 kg./jam

= 258,4 kg/jam

S;

1

= 0,003 x 7600 kg/jam

= 22,8 kg/jam

= 0,045 x 7600kg/jam

= 342 kg/jam

F

S

Abu ; F1 abu

Untuk makanan C;

F1 C

= 0,48 x F1 makanan = 0,48 x 3847,5 kg/jam

= 1846,8 kg/jam

H;

F1 H

= 0,064 x 3847,5 kg/jam

= 246,24 kg/jam

O;

F1 O

= 0,376 x 3847,5 kg/jam

= 1446,66 kg/jam

N;

F1 N

= 0,026 x 3847,5 kg./jam

= 100,04 kg/jam

S;

F1 S

= 0,001 x 3847,5 kg/jam

= 3,85 kg/jam

= 0,05 x 3847,5 kg/jam

= 192,38 kg/jam

Abu ; F1 abu

Untuk kertas C;

H;

F1 C F1 H

= 0,435 x F1 kertas = 0,435 x 4156,3 kg/jam

= 1807,99 kg/jam

= 0,06 x 4156,3 kg/jam

= 249,38 kg/jam


LA-IV

O;

F1 O

= 0,44 x 4156,3 kg/jam

= 1828,77 kg/jam

N;

F1 N

= 0,003 x 4156,3 kg./jam

= 12,47 kg/jam

S;

F1 S

= 0,002 x 4156,3 kg/jam

= 8,31 kg/jam

= 0,06 x 4156,3 kg/jam

= 249,38 kg/jam

1

Abu ; F

abu

Untuk kayu C;

F1 C

= 0,495 x F1 kayu = 0,495 x 1068,8 kg/jam

= 529,06 kg/jam

= 0,06 x 1068,8 kg/jam

= 64,13 kg/jam

= 0,427 x 1068,8 kg/jam

= 456,38 kg/jam

H;

F1 H

O;

1

F

N;

F1 N

= 0,002 x 1068,8 kg./jam

= 2,14 kg/jam

S;

F1 S

= 0,001 x 1068,8 kg/jam

= 1,07 kg/jam

= 0,015 x 1068,8 kg/jam

= 16,032 kg/jam

O

Abu ; F1 abu

Total untuk sampah masuk (F1): F1unsur makanan + F1unsur mankanan + F1unsur kertas + F1unsur kayu Total C untuk sampah masuk (F1 C ) : 3632,8 + 1846,8 + 1807,99 + 529,06 = 7818,7 kg/jam Total H untuk sampah masuk (F1 H ) : 456 + 246,24 + 249,38 + 64,13 = 1018,76 kg/jam Total O untuk sampah masuk (F1 O ) : 2888 + 1446,66 + 1828,77 + 456,38 = 6619,87 kg/jam Total N untuk sampah masuk (F1 N ) : 258,4 + 100,04 + 12,47 + 2,14 = 373,05 kg/jam Total S untuk sampah masuk (F1 S ) : 22,8 + 3,85 + 8,31 + 1,07 = 36,03 kg/jam Total Abu untuk sampah masuk (F1 Abu ) : 342 + 192,375 + 249,375 + 16,031 = 806,09 kg/jam

Alur 2 F1 = F2 = 16672,5 F2 C = F1 C = 7818,7 kg/jam


LA-V F2 H = F1 H = 1018,76 kg/jam F2 O = F1 O = 6619,87 kg/jam F2 N = F1 N = 373,05 kg/jam F2 S = F1 S = 36,03 kg/jam F2 abu = F1 abu = 806,08 kg/jam F2 H2O = F1 H2O = 7077,5 kg/jam

Tabel LA.7 Neraca Massa pada thresher (TR-01) No

Unsur

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 1

Alur 2

1

Carbon (C )

77818,7

77818,7

2

Hidrogen (H)

1018,76

1018,76

3

Oksigen (O)

6619,87

6619,87

4

Nitrogen (N)

373,05

373,05

5

Sulfur (S)

36,03

36,03

6

Abu

806,09

806,09

7

H2O

7077,5

7077,5

23750

23750

Total

2. Tangki penampungan umpan (TK-01)

C H O N S Abu

Tangki penampungan 2

3

C H O N S Abu

F2 = F3 Alur 3 F2 = F3 = 16672,5 F3 C = F2 C = 7818,7 kg/jam F3 H = F2 H = 1018,76 kg/jam F3 O = F2 O = 6619,87 kg/jam F3 N = F2 N = 373,05 kg/jam


LA-VI

F3 S = F2 S = 36,03 kg/jam F3 abu = F2 abu = 806,08 kg/jam F3 H2O = F2 H2O = 7077,5 kg/jam Tabel LA.8 Neraca massa pada Tangki Penampungan (TK-01) No

Unsur

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 2

Alur 3

1.

Carbon (C )

77818,7

77818,7

2.

Hidrogen (H)

1018,76

1018,76

3.

Oksigen (O)

6619,87

6619,87

4.

Nitrogen (N)

373,05

373,05

5.

Sulfur (S)

36,03

36,03

6.

Abu

806,09

806,09

7.

H2O

7077,5

7077,5

23750

23750

Total

3. fermentor (FR-01) Bakteri anaerob 4 C6H12O6 H2O N2 H2S Abu

Fermentor 3

5

CH4 CO2 N2 H2S H2

6

Lumpur N2 Air Bakteri

Asumsi : •

bahan organik terkonversi menjadi gas metana sebesar 90 %

•

Jumlah bakteri anaerob sebesar 15 % dari substrat


LA-VII

•

Unsur N 2 semuanya dianggap gas sebesar 3 %

•

Lipida dirubah menjadi Asam lemak rantai panjang dan Gliserin

Lipida

•

Protei dirubah menjadi Asam amino

Protein

Asam amino


LA-VIII

•

Asam

nukleat

dirubah

menjadi

Purin

dan

Pirimidin

Asam nukleat

Pirimidin •

Purin

Asam phospat

Polisakarida dirubah menjadi monosakarida. Polisakarida terbagi atas : - Pati - Glikogen - Selulosa

D-Glukopinarosa

α(1-4) Glikogen

Glukosa

Glukosa


LA-IX

2. Tahap Asidogenesis Tahap asidogenesis merupakan tahap penguraian monomer-monomer dari Asam lemak rantai panjang, Gliserin, Asam amino, Glukosa, Purin dan Pyrimidin. Monomer tersebut diuraikan hingga menjadi Asam lemak volatil, alkohol, H 2 S, CO 2 , N2, H2. •

Asam lemak rantai panjang diuraikan menjadi Asam lemak volatil. Asam lemak rantai panjang terdiri atas : -

Asam lemak stearat

-

Asam lemak palmitat

-

Asam lemak oleat

Asam lemak stearat

Asam lemak palmitat

Asam butirat

Asam propionat

Metana

Hidrogen


LA-X

•

Gliserin dirubah menjadi Asam propionat

Gliserin •

Asam akrilat

Nitrogen

Hidrogen

Glukosa diurai menjadi akohol (etanol)

Glukosa •

Hidrogen

Asam amino diurai menjadi asam akrilat

Asam amino •

Asam propionat

Etanol

Purin diurai menjadi asam propionat

3CH3-CH2-COOH + H2 + 2H3PO4

Purin •

Asam propionate

phospat

Pirimidim diurai menjadi asam butirat

CH3CH2CH2COOH + ½N2 + H2


LA-XI

Pirimidin

Asam butirat

1.Reaksi pada asam lemak rantai panjang + gliserin

Asam lemak stearat

Asam butirat

Asam lemak palmitat

Gliserin

Asam propionat

Asam propionat

+

5OH-C-C3H7 + 9CH3-CH2-COOH + CH3-CHOH-COOH + 7CO2 + 10H2 + 4CH4 Asam butirat

asam propionate

asam laktat

2. Reaksi pada Asam nukleat

Asam nukleat

Pirimidin

purin


LA-XII

3CH3-CH2-COOH + H2 + 2H3PO4 Purin

Asam propionate

phospat

CH3CH2CH2COOH + ½N2 + H2 Pirimidin

Asam butirat

+

CH3CH2CH2COOH + 3CH3CH2COOH + Asam propionate

Asam butirat

½N2 + 2H2 + 2H3PO4 Asam nukleat

3. Reaksi pada keseluruhan Asam lemak rantai panjang + gliserin, Asam amino, Asam nukleat.

5OH-C-C 3 H 7 + 9CH 3 -CH 2 -COOH + CH 3 -CHOH-COOH + 7CO 2 + 10H 2 + 4CH 4 Asam butirat

asam propionate

asam laktat


LA-XIII

CH3CH2CH2COOH + 3CH3CH2COOH + Asam propionate

Asam butirat

½N2 + 2H2 + 2H3PO4 Asam nukleat

Asam amino

+

Asam akrilat

+

Asam amino

Asam nukleat

6CH 3 CH 2 COOH + 12CH 3 CH 2 CH 2 COOH + CH 3 -CHOH-COOH + CH 2 =CHAsam butirat

Asam propionat

Asam laktat

COOH + 7CO 2 +

Asam akrilat

27 H 2 + 4CH 4 + N 2 + H 3 PO 4 2

3. Tahap Asetogenesis 2CH 3 CH 2 OH + 2CO 2 12CH 3 CH 2 COOH + 2H 2 O

2CH 3 COOH + 2H 2 ………( pers 1) 12CH 3 COOH + 24H 2 …………..(pers.2)

6CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 12H 2 O

12CH 3 COOH + 12H 2 …………..(pers.3)

+


LA-XIV

2CH 3 CH 2 OH + 12CH 3 CH 2 COOH + 6CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 2CO 2 + 36H 2 40H 2 + 26CH 3 COOH 4. Tahap Metagenesis C 6 H 12 O 6 + 2H 2 O

2C 2 H 4 O 2 + 2CO 2 + 4H 2

Bakteri

2C 2 H 4 O 2

2CH 4 + 2CO 2

CO 2 + 4H 2 C 6 H 12 O 6

CH 4 + 2H 2 O Bakteri

+

3CH 4 + 3CO 2

Alur 3 F3 N2

= 373,05 kg/jam

F3 H2O = 7077,5 kg/jam F3 abu

= 806,09 kg/jam

Untuk H 2 S, dimana : Komposisi H 2 S: Komposisi

BM

Fraksi

H

1

0,06

S

32

0,94

3

Sehingga F

H2S

F 3S = = 38,329 kg/jam 0,94

F3 kbhd = F3 – F3 N2 – F3 H2O – F3 abu – F3 H2S = 23750 – 373,05 – 7077,5 – 806,5 – 38,329 = 15455,031 kg/jam Untuk karbohidrat (C 6 H 12 O 6 ) C : 0,4 x F3 kbhd 0,4 x 15455,031

= 6182,0124 kg/jam

H : 0,067 x 15455,031

= 1035,4870 kg/jam

O : 0,533 x 15455,031

= 8237,5315 kg/jam

Untuk H 2 S H : 0,06 x F3 H2S 0,06 x 38,329 S : 0,94 x 38,329

= 2,29 kg/jam = 36,029 kg/jam


LA-XV

Untuk N 2 N : 1 x F3 N2

= 373,05 kg/jam

Alur 4 F3 baktri = F4 = 0,15F3 = 0,15 x 23750 kg/jam = 3562,5 kg/jam

Alur 6 Reaksi : C 6 H 12 O 6 3

N

kbhd

3CH 4 + 3CO 2

F 3 kbhd = BM =

15455,031 = 85,86 180

γ1 =

N 3 kbhd xX kbhd − τ kbhd

γ1 =

85,86 x0,9 = 77,274 − (−1)

Untuk karbohidrat : F6 kbhd = F3 kbhd + (BM kbhd x τ kbhd x r 1 ) = 15455,031 + (180x – 1 x 77,274 ) = 1545,711 kg/jam C : 0,4 x F6 kbhd = 0,4 x 1545,711

= 618,284 kg/jam

H : 0,067 x F6 kbhd = 0,067 x 1545,711 = 103,562 kg/jam O : 0,533 x F6 kbhd = 0,533 x 1545,711 = 823,863 kg/jam F6 H2O = F3 H2O F6 bakteri

= 7077,5 kg/jam

= F3 bakteri = 3562,5 kg/jam

F6 abu

= F3 abu

F6 N2

= 0,7 x 373,05 = 261,135 kg/jam

= 806,09 kg/jam

Alur 5 F5 CH4 = BM CH4 x τ CH4 x r 1 = 16 x 3 x 77,274 = 3709,152 kg/jam


LA-XVI

C : 0,75 x F5 CH4 = 2781,864 kg/jam H : 0,25 x F5 CH4 = 927,288 kg/jam Untuk Karbon dioksida (CO 2 ) : F5 Co2 = BM CO2 x τ CO2 x r 1 = 44 x 3 x 77,274 = 10200,168 kg/jam C : 0,273 x F5 CO2 = 2184,645 kg/jam H : 0,727 x F5 CO2 = 7415,522 kg/jam Untuk H 2 S : F5 H2S = F3 H2S = 38,329 kg/jam C : 0,06 x 38,329 = 2,29 kg/jam H : 0,94 x 38,329 = 36,029 kg/jam

Untuk N 2 : F5 N2

= F3 N2 – F6 N2 = 38,329 kg/jam = 373,0 – 261,135 = 11,915 kg/jam

Tabel LA.9 Neraca Massa Pada Fermentor (FR-01) No

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 3

Alur 4

Alur 5

Alur 6

15455,031

-

-

1545,711

1.

C 6 H 12 O 6

2.

H2O

7077,5

-

-

7077,5

3.

N2

373,05

-

111,915

261,135

4.

H2S

38,329

-

38,329

-

5.

Abu

806,09

-

-

806,09

6.

Bakteri

-

3562,5

-

3562,5

7.

CH 4

-

-

3709,152

-

8.

CO 2

-

-

10200,168

-

23750

3562,5

14059,564

13253,932

Total

27312,5

27312,5


LA-XVII

4. Absorbsi (AB-01) H2O

9

CH4 CO2 N2 H2S

10 CH4 CO2 N2 H2S

7

Absorbsi

8 CO2 H2O

Asumsi : •

Co 2 yang terikat dengan air sebesar 70 % dari umpan CO 2

•

H 2 O yang digunakan sebesar 30 % umpan keseluruhan

Alur 7 F7 CH4 = F5 CH4

= 3709,152 kg/jam

F7 CO2 = F5 CO2

= 10200,168 kg/jam

F7 N2

= 111,915 kg/jam

7

F

H2S

= F5 N2 5

=F

H2S

= 38,329 kg/jam

Alur 10 F10 H2O = 0,3 x F7 H2O = 0,3 x 14059,564 = 4217,8692 kg/jam

Alur 8 Untuk CO 2 F8 CO2 = 0,7 x F7 CO2 = 0,7 x 10200,168 = 7140,117 kg/jam


LA-XIX

C : 0,273 x 7140,117 = 1949,2519 kg/jam O : 0,727 x 7142,117 = 5190,8650 kg/jam

Alur 9 Untuk CH 4 F9 CH4 = F7 CH4 = 3709,152 kg/jam C : 0,75 x 3709,152 = 2781,864 kg/jam H : 0,25 x 3709,152 = 927,288 kg/jam

Untuk CO 2 F9 C02 = F7 C02 = 3060,051 kg/jam C : 0,273 x 3060,051 = 835,393 kg/jam H : 0,727 x 3060,051 = 2224,657 kg/jam

Untuk N 2 F9 N2

= F7 N2 = 111,915 kg/jam

Untuk H 2 S F9 H2S = F7 H2S = 38,329 kg/jam C : 0,06 x 38,329 = 2,29 kg/jam H : 0,94 x 38,329 = 36,029 kg/jam Tabel LA.10 Neraca massa pada Absorbsi (AB-01) No

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 7

Alur 10

Alur 9

Alur 8

1.

CH 4

3709,152

-

3709,152

-

2.

CO 2

10200,168

-

3060,051

10200,168

3.

N2

111,915

-

111,915

-

4.

H2S

38,329

-

38,329

-

5.

H2O

-

4217,117

-

4217,117

14059,564

4217,117

6919,447

11357,234

Total

18276,681

18276,681


LA-XVIII

11. Absorbsi (AB-02) Fe

CH4 CO2 N2 H2S

12

11

Absorbsi (Fe)

CH4 CO2 N2 H2S

9 10 FeS

Asumsi : -

H 2 S yang masuk diabsorb kembali dengan menggunakan reagent Besi (Fe)

-

H 2 S yang terikut dengan Fe (besi) sebesar 80 % dari umpan

-

Fe yang digunakan sama dengan 20 % dari keseluruhan.

Sehingga : Reaksi : 3H 2 S + 3 Fe

3 FeS + 3H 2

Alur 9 F9 CH4

= 3709,152 kg/jam

F9 CO2

= 3060,051 kg/jam

F9 N2

= 111,915 kg/jam

F9 H2S

= 38,329 kg/jam

Alur 11 F11 Fe

= 0,2 x F9 = 0,2 x 6919,447 kg/jam = 1383,89 kg/jam

Alur 10 Untuk H 2 S F9 H2S

= 0,8 x F9 H2S = 0,8 x 38,329 kg/jam = 30,663 kg/jam


LA-XX

H : 0,06 x 30,663

= 1,84 kg/jam

S : 0,94 x 30,663

= 28,823 kg/jam

F11 Fe

= 1383,89 kg/jam

Alur 12 F12 CH4 = F9 CH4

= 3709,152 kg/jam

F12 CO2 = F9 CO2

= 3060,051 kg/jam

F12 N2 = F9 N2

= 111,915 kg/jam

F12 H2S

= F9 H2S - F10 H2S = 38,329 kg/jam – 30,663 kg/jam = 7,666 kg/jam

H : 0,06 x 7,666

= 0,456 kg/jam

S : 0,94 x 7,666

= 7,20 kg/jam LA-XXI

Tabel LA.11 Neraca massa pada Absorbsi (AB-02) reagent Fe (besi) No

Komponen

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

9

10

11

12

1.

CH 4

3709,152

-

-

3709,152

2.

CO 2

3060,051

-

-

3060,051

3.

N2

111,915

-

-

111,915

4.

H2S

38,329

-

30,663

7,666

5.

Fe

-

1383,89

1383,89

-

6919,447

1383,89

1414,553

6888,784

Total

8303,337

8303,337


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Satuan perhitungan

: kkal/jam

Basis temperatur

: 25oC (298 K)

Tabel LB.1 Data karakteristik zat Komponen

Berat Molekul

Cp (kkal/kmol) Padat

Cair

Gas

180

0,224

-

-

Abu

852,29

0,321

-

-

CO 2

44

-

19,05*

0,2055

H2O

18

-

1,0

0,4512

N2

28

0,224*

-

0,243

CH 4

16

-

-

5,34

H2S

34

-

-

7,2

C 6 H 12 O 6

*)menggunakan metode Hurst and Harrison (sumber : Perry, 1997) Tabel LB.2 Data Entalpi (panas) Permbentukan ∆Ho f(298) Komponen

∆Ho f(298) (kkal/kmol)

C 6 H 12 O 6

-120,26

CO 2

-94,05

CH 4

-17,89

(sumber ; Reklaitis, 1983)


1. Fermentor (FR-01) Bakteri anaerob 4

C6H12O6 H2O N2 H2S Abu

3

5 P = 1,14 atm T = 65oC

o

30 C

6

65oC

CH4 CO2 N2 H2 H2S

65oC

Lumpur N2 Air Bakteri anaerob

Reaksi yang terjadi : C 6 H 12 O 6

3CH 4 + 3CO 2

Persamaan energi : Panas masuk = panas keluar + Akumulasi Asumsi akumulasi = 0 Sehingga neraca akan menjadi : Panas masuk = panas keluar Panas bahan masuk + panas steam = panas bahan keluar + panas reaksi ∆H r(298)

= (3. ∆H f(298)CH4 + 3. ∆H f(298) ) – (∆H f(298) C 6 H 12 O 6 ) = 3. (-17,89) + 3. (-94,05) – (-120,26) = - 53,67 + (- 282,15) + 120,26 = - 215,56 kkal / gmol = - 215560 kkal / kmol

r.∆H r(298)

= -215560 x 81,315 = -17528261 kkal/ kmol


Tabel LB-3. Perhitungan Panas Bahan Masuk Fermentor (alur 3) Fs3

Ns3

(kg)

(kmol)

Komponen

303

∫ Cp

(l)

dt

303

298

Ns3 .

(kkal/ kmol)

∫ Cp

(l)

dt

298

(kkal) C 6 H 12 O 6

15455,031

85,86

1,12

96,1632

H2O

7077,5

413,88

5,0

2069,45

N2

373,05

13,323

1,12

14,92176

H2S

38,329

1,127

36

40,572

Abu

806,09

1

1,605

1,605

∆H in , alur 3

2222,711

Dianggap tidak ada panas masuk pada bakteri

Tabel LB-4. perhitungan Panas Bahan Keluar Fermentor (alur 5 ) Fs5

Ns5

(kg)

(kmol)

Komponen

303

∫ Cp

(l)

dt

303

298

5

Ns .

(kkal/ kmol)

∫ Cp

(l)

dt

298

CH 4

3709,152

231,822

213,6

(kkal) 49517,179

CO 2

10200,168

231,822

8,22

1905,576

N 2 (g)

111,915

3,996

9,72

38,841

H2S

38,329

1,127

288

324,576

∆H out , alur 5

51786,172

Tabel LB-5. Perhitungan Panas Bahan Keluar Fermentor (alur 6) Fs6

Ns6

(kg)

(kmol)

Komponen

303

∫ Cp

(l)

dt

303

298

6

Ns .

(kkal/ kmol)

∫ Cp

(l)

dt

298

(kkal) Abu N2 H2O Total ∆H out = ∆H

5

out

+ ∆H

6

806,09

1

12,84

12,84

261,135

9,326

8,96

83,560

7077,5

413,88

40

16555,2

∆H out , alur 6

16651,6

out

= 51786,172 + 16651,6


= 68437,772 kkal

Panas yang diberikan oleh steam (Qs) : dQs dT

= ∆H out total + r. ∆Hr -∆H in = 68,347,772 + 17528261,4 – 2222,711 = 17594476,46 kkal

Reaktor menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 120oC dan tekanan 1 atm, kemudian keluar sebagai pada suhu 100oC dan tekanan 1 atm. ∆H steam = 2716 - 419,1 = 2296,9 kj / kg = 548,97 kkal/kg …………(Reklaitis, 1983) Maka, massa steam (m s ) adalah : ms =

∆Qs 17594476,46 kkal = = 32049,978 kg ∆H steam 548,97 kkal/kg

2. Kondensor (C-01) Air pendingin 25oC

CH4 CO2 N2 H2S

65oC

30oC Kondensor

5

7

CH4 CO2 N2 H2S

Air sisa 60oC


Tabel LB-6. Perhitungan Panas Bahan Masuk Kondensor (alur 5) 303 Komponen Fs5 Ns5 ∫ Cp (l) dt (kg) (kmol) 298

303

5

Ns .

(kkal/ kmol)

∫ Cp

(l)

dt

298

CH 4

3709,152

231,822

213,6

(kkal) 49517,179

CO 2

10200,168

231,822

8,22

1905,576

N 2 (g)

111,915

3,996

9,72

38,841

H2S

38,329

1,127

288

324,576

∆H in , alur 5

51786,172

Tabel LB-7. Perhitungan Panas Bahan Masuk Kondensor (alur 7) 303 Komponen Fs5 Ns5 ∫298Cp (l) dt (kg) (kmol) (kkal/ kmol)

303

5

Ns .

∫ Cp

(l)

dt

298

CH 4

3709,152

231,822

26,7

(kkal) 6189,647

CO 2

10200,168

231,822

1,0275

238,197

N 2 (g)

111,915

3,996

1,215

4,855

H2S

38,329

1,127

36

40,572

∆H out , alur 5

6473,271

Karena tidak terjadi ∆Ep dan ∆Ek pada kondensor, maka perubahan panas steam sama dengan perubahan entalpinya (∆H). dQs dT

= ∆H out total + r. ∆Hr -∆H in, tot = 6473,271 – 51786,172 = -45312,901 kkal (tanda negatif berrti melepas panas)

Kondensor dilengkapi dengan jacket yang berisi air pendingin yang masuk pada suhu 25oC dan air sisa keluar pada suhu 60oC. 303

∫ Cp

298

(l)

dt

= 2638,5

kJ 1kmol = kJ/kg …………………..(Reklaitis, 1983) x kmol 18kg

= 146,583 kJ/kg = 35,034 kkal/kg


Maka masa air (m a ) yang digunakan adalah : Ma =

∆Q

=

303 K

∫ Cp

(l)

dT

45312,901kkal = 1293,397 kg. 35,034kkal / kg

298 K


LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN

1. Elevator (EL-01) Fungsi

: Untuk mengangkut sampah dari timbangan ke mesin

tresser. Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Besi

Laju bahan yang diangkut : 23750 kg/jam Faktor keamanan Kapasitas

: 20%

= feed x (1 + factor keamanan) = 23750 kg/jam ( 1+ 0,2) = 28500 kg/jam

Dari table 21.8 Perry 1997, karena kapasitas lebih besar 14 ton/jam, maka bucket elevator dipilih dengan spesifikasi : •

Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4 ½) in

•

Jarak tiap bucket

= 12 in

•

Elevator center

= 25 ft

•

Kecepatan putar

= 43 rpm

•

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit

•

Daya head shaft

= 1 Hp

•

Diameter tail shaft

= 1 11/16 in

•

Diameter head shaft

= 1 15/16 in

•

Pully tail

= 14 in

•

Pully tail

= 20 in

•

Lebar head

= 7 in

•

Effesiensi motor

= 80%

•

Daya tambahan

= 0,02 Hp/ft

Daya P = (Elevator center x daya tambahan) + daya head shaft ………(Perry, 1997) = 25 x (0,02) + 1 = 1,5 Hp


2. Thresser (TR-01) Fungsi : Untuk mengecilkan ukuran sampah-sampah organic yang akan diolah. Bahan konstruksi

: Besi

Merek

: HGT-6000

Jumlah

: 3 unit

Kecepan mesin

: 5-15 ton/jam

Ukuran hasil cacahan : 0,5-1 cm. (Sumber : Unit Penelitian Bioteknologi Perkebunan Bogor).

3. Tangki penampungan (TK-01) Fungsi: Menampung hasil cacahan sampah dari thresser. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan

: 300C : 1 atm

Laju alir sampah organik = 23750 kg/jam Densitas sampah organik = 300 kg/m3 ……..……(Sudrajat, 2002) Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume tangki, V 1 =

23750 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari = 1900 m3 3 300 kg/m

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 1900 m3 = 2280 m3 Direncanakan digunakan tangki 6 unit Volume untuk masing-masing tangki =

2280 m 3 = 380 m3 6 unit

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

1 2 πD H 4

380 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

380 m3 =

3 πD3 8


D = 6,859 m Maka: D = 6,859 m = 22,50 ft H = 10,2894 m = 33,757 ft Tinggi sampah organik dalam tangki =

380 m 3 1 π (6,859 m) 2 4

= 10,2894 m = 33,757 ft

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: -

Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

-

Effesiensi sambungan (E) = 0,8

-

Faktor korosi

-

Tekanan hidrostatik, ph

-

Faktor keamanan tekanan

-

Tekanan desain, P = 1,2 x (14,7 + 38,071) psi = 63,3252 psi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980) =

(10,2894 − 1) 590,16 = 38,071 psi 144

= 20%

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(63,3252 psi)( 22,89 ft)(12 in/ft) + 0,125 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(63,3252 psi)

t = 0,6963 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 5/8 in.

4. Fermentor (FR-01) Fungsi: Memfermentasikan sampah organic yang telah dicacah dengan bantuan bakteri. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan

: 650C : 1,14 atm

Laju alir sampah organik = 23750 kg/jam Densitas sampah organik = 300 kg/m3 Laju bakteri

= 3562,5 kg/jam


Densitas bakteri

= 2532 kg/m3

Laju total umpan

= 27312,5 kg/jam

Kebutuhan perancangan

= 25 hari

Faktor keamanan

= 20%

Perhitungan: Densitas campuran

= (0,87 x 300) + (0,13 x 2532) = (261 + 329,16) kg/m3 = 590,16 kg/jam

Ukuran tangki: Volume larutan, V 1 =

27312,5 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari = 1110,715 m3 3 590,16 kg/m

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 1110,715 m3 = 1332,858 m3 Jumlah unit = 6 unit Volume untuk masing-masing unit = 1332,858 m3/ 6 unit = 222,143 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

222,143 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

222,143 m3 =

3 πD3 8

D = 5,735 m Maka: D = 5,735 m = 18,816 ft H = 8,604 m = 28,228 ft Tinggi campuran dalam tangki =

222,143 m 3 1 π (5,735 m) 2 4

= 8,604 m = 28,228 ft


Allowble working stress (S) = 18.750 psi

-

Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)


(8,604 − 1) 590,16 = 31,163 psi 144

-


=

-


= 20%

-

Tekanan desain, P

= 1,2 x (14,7 + 31,163) psi = 55,0356 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(55,0356 psi)(18,816 ft)(12 in/ft) + 0,125 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(55,0356 psi)

t = 0,5401 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 1/2 in. Daya pengaduk: Dt/Di = 3, Baffel = 4

…………………………….…………..….(Brown, 1978)

Dt = 19,14 ft Di = 6,38 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas sampah organik = 6,27 x 10-4 lbm/ft.det………….(Kirk Othmer, 1967) Bilangan reynold, N RE =

ρ N D2 µ

(590,16)(1)(6,38) 2 = = 38.312.773,05 6,27.10 − 4 Dari gambar 3.3-4 (Geankoplis, 1983)untuk N re = 38.312.773,05 diperoleh Npo = 0,4 Sehingga: P =

NpoN 3 Di 5 ρ gc

……………….………………(Geankoplis, 1983)

(0,4)(1) 3 (6,38) 5 (590,16) P= = 77.558,267 32,174 Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor =

77.376,091 = 96.947,833 Hp 0,8

5. Tangki Bakteri (TK-03) Fungsi : Untuk menampung bakteri fermentasi sebelum ditransfer ke tangki fermentor.


Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan

: 300C : 1 atm

Laju alir bakteri fermentasi = 3562,5 kg/jam Densitas bakteri fermentasi = 2532 kg/m3 ……..……(Sudrajat, 2002) Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume tangki, V 1 =

3562,5 kg/jam x 24 jam/hari x 1 hari = 33,767 m3 3 2532 kg/m

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 33,767 m3 = 40,521 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

40,521 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

40,521 m3 =

3 πD3 8

D = 3,252 m Maka: D = 3,252 m = 10,6712 ft H = 4,881 m = 16,015 ft Tinggi bakteri dalam tangki =

40,521 m 3 1 π (3,252 m) 2 4

= 4,881 m = 16,015 ft



= 18.750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

-


=

(4,881 − 1) 590,16 = 15,9056 psi 144


-


= 20%

-



PD + CA 2 SE -1,2P

t=



6. Bak Pengendapan (BP-01) Fungsi : Untuk menampung Lumpur hasil fermentasi dari sampah organik. Laju total buangan = 27312,5 kg/jam Laju air = 7077,5 kg/jam Laju bakteri = 3562,5 kg/jam Laju abu = 806,09 kg/jam Densitas air = 997 kg/m3 Densitas bakteri = 2532 kg/m3 Densitas abu = 1547 kg/m3 Densitas campuran

= (0,27 x 2532) + (0,533 x 997) + (0,197 x 1547) = 683,64 + 531,401 + 304,759 =1519,8 kg/m3

Volume yang dibutuhkan =

13252,936 kg = 8,720 m3 3 1519,8 kg / m

Volume total yang dibutuhkan = 1,2 x 8,720 m3 = 10,464 m3 Jumlah = 1 unit Perhitungan: Volume

=pxlxl

10,464

= 5/2 t x 3/2 t x t

10,464

= 15/4 t 3 t

= 1,4078 m

Maka diperoleh: Tinggi bak penampung = 1,4078 m Panjang bak penampung = 5/2 x t = 5/2 x 1,4078 m = 3,5195 m


Lebar bak penampung = 3/2 t = 3/2 x 1,4078 m = 2,1117 m

7. Tangki Penampungan Metan (TK-02) Fungsi: Menampung hasil pemurnian gas dari condensor. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 : 300C

Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan Laju alir gas

: 1 atm

= 6919,447 kg/jam x 24 jam/hari = 166.066,728 kg/hari

Densitas gas = 1,451 kg/m3 ……..……(Moch. Yunus, 1995) Volume gas

166066,728 kg / hari 1,451 kg / m 3

=

= 114449,847 m3 Faktor keamanan

= 15%

Volume tangki

= 1,15 x 114449,847 m3 = 131617,3241 m3

Direncanakan digunakan 30 buah tangki Penyimpanan Volume untuk masing-masing tangki = 131617,3241 m3/30 unit = 4387,244 m3 Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

4387,244 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

4387,244 m3 =

3 πD3 8

D = 15,502 m Maka: D = 15,502 m = 50,861 ft H = 23,256 m = 76,2786 ft


4387,244 m 3 Tinggi sampah organik dalam tangki = = 23,256 m = 76,2786 ft 1 2 π (15,502 m) 4



= 18.750 psi

-

Effesiensi sambungan (E) = 0,8

-

Faktor korosi

-


-


-


= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980) =

(50,861 − 1) 1,451 = 0,5024 psi 144

= 20%


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(18,242 psi)( 50,861 ft)(12 in/ft) + 0,125 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(18,242 psi)


8. Kondensor (C-01) Fungsi : Untuk Mendinginkan gas yang keluar dari tangki absorbsi. Type : Horizontal shell and tube Exchanger Menghitung LMTD Fluida Panas (0F)

Fluida Dingin (0F)

Beda suhu (0F)

149

Temperatur tinggi

140

9

149

Temperatur rendah

77

72

63

63

0

LMTD =

(T1 − t 2 ) − (T2 − t1 ) T t  ln  1− 2   T2 − t1 


Maka LMTD =

(9 − 72) = 30,3030F 9 ln 72

Temperatur rata-rata fluida dingin : =

t 2 + t1 140 + 77 = = 108,50F 2 2

a.

Fluida Panas

b.

Fluida dingin adalah air berada pada tube

Dari Tabel 8, hal 840 Kern, 1950 diperoleh harga UD = 5-75 Btu/ft2 0F jam, maka diambil UD = 10 Btu/ft2 0F jam. Sehingga dari Tabel 10 Kern, 1950 diperoleh tube sebagai berikut : OD = ¾ in BWG = 12 ID = 0,532 in At = 0,1963 ft2/ft L = 10 ft Luas permukaan untuk Perpindahan Panas (A) A

=

45312,901Kkal / jam Q ; dimana Q = = 179813,0992 Btu/jam (UD)(∆t ) 0,252 Btu / Kkal

A

=

179813,0992 Btu / jam (10 Btu / ft 2 0 F .Jam)(30,303 0F )

= 593,383 ft2

Ukuran shell Dari Tabel 9 Kern, 1950 diperoleh data sebagai berikut ; Condensor = 4 pass OD = ¾ in square pitch 1 in Nt = 20 ft ID = 8 in A Koreksi

= Nt x L x at = 20 x 10 x 0,1963 ft2/ft = 39,26 ft2


UD

=

179813,0992 Btu / jam Q = = 151,5280 ( Akoreksi)(∆t ) (39,26 ft 2 )(30,303 0F )

a. melalui fluida panas adalah shell side 1. Baffle spaung (B1) = 4 in C1 = 1 -3/4 = 0,25 in 2. Flow area across hundle (as) As

=

ID x C 1 x B 1 (144)( PT )

=

8 in x 0,25 in x 4 in = 0,056 144 x 1

3. Massa Velocity ; Dimana ws = Laju alir massa = 14059,569 kg/jam = 14059,569 kg/jam x 2,205 lb/kg = 31001,349 lb/jam 4. Gs =

31001,349 lb / jam = 553595,5294lb/ft2.jam 2 0,056 ft

Loading G” =

=

Ws Lx NT 2 / 3

(Kern, 1965)

31001,349 lb / jam = 4,926 lb/ft in jam 10 ft x (20) 2 / 3

Asumsi ho = 100 Btu/ft2 0F = 13,986 5. tw

= ta +

ho (Tv − ta ) h1o + ho

= 108,5 +

100 (149 − 108,5) 13,986 + 100

= 144,030 0F Tf = (Tv+tw)1/2

= (149 +144,030)1/2 = 17,118 0F

Kf = 0,33

(Tabel 4)

Sf = 1

(Tabel 6)

µf = 0,13 cp

(fig. 12.9)

h = ho = 92

(fig 29)

a. Fluida dingin berada dalam tube


1. at

= 0,223 in2 = 0,0015 ft2

2. at

=

Nt x at 144 x n

=

20 x 0,223 in 2 = 0,031 ft2 2 2 144 in / ft x 1

=

wt ; Dimana wt at

3.Gt

= 4217,117 kg/jam = 4217,117

kg lb x 2,205 jam jam

= 9298,742 lb/jam Gt =

9298,742 lb / jam lb = 299959,4511 2 2 ft . jam 0,031 ft

4. Velocity (V) =

Gt 3600 x ρ

lb ft . jam = = 1,334 ft det ik lb 3600 x 62,43 2 jam ft 299959,742

2

5. Temperatur rata-rata fluida dingin = 108,50F µ = 0,8 cp x 2,4191 lb/ft2jam = 1,9355 lb/ft2jam ID = 0,532 in = 0,044 ft Ref

= ID x

(Tabel 10)

Gt

µ

0,532in x 299959,4511

=

lb ft jam 2

lb 1,935 2 ft jam

JH = 105 6.

= 82469,471

(Fig.24) 2

hi

= 20,025 Btu/ft .jam

ho

= hi x

=

ID

µ

20,025 Btu / ft 2 . jam x 0,044 ft 0,063 ft

= 13,986 Btu/ft 0F


Pressure Drop a.

Fluida Dingin 1. Δt Tv = 149 0F 2. μ vapor

= 0,013 Cp x 2,4191 lb/ft jam = 0,031 lb/ft2 jam

De = 0,95 in Res

=

= 0,079 ft

(fig.28)

0,079 ft x 552595,5294 lb / ft 2 . jam 0,027 lb / ft 2 jam

= 161978,512 F = 0,015

(fig.29)

3. N + 1 = 2 Ρ

= 62,43 lb/ft3

S =

62,43 lb / ft 3 62,43 lb / ft 3

=1 Ds = 10 in = 0,833 ft 4. ΔPS

=

1 + Gs 2 De ( N + 1) 2 x 5,22 x 1210 x 0,079 x 1

=

1 x 0,015 x (553595,5294) 2 x 0,833 x 2 2 x 5,22 x 1210 x 0,079 x 1

= 0,0125 Psi b.

Fluida Panas

1. Ret = 6099,39 F = 0,00165 2. Δpt =

=

f x Gt 2 l x n 5,22 x 1010 x Ds x θt 0,0003 x (553595,5294) 2 x 10 x 1 2 x 5,22 x 1010 x 0,833 x 1

= 0,0027 2  4 n  V  3. Δpr =  1  s  2 X 9

  4 x 1  0,228 2   =      1  2 x 32,17 

= 0,64 Psi


ΔPT = ΔPt + ΔPr = 0,0027 + 0,64 = 0,6427 Psi

9. Absorber (AB-01) Fungsi : Untuk memurnikan gas metan dengan bantuan air. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan

: 300C : 1 atm

Laju alir umpan total = 14059,564 kg/jam Massa CH 4

= 3709,152 kg

Massa CO 2

= 3060,051 kg

Massa N 2

= 111,915 kg

Massa H 2 S

= 38,329 kg

Massa H 2 O

= 4217,117 kg

Densitas CH 4 = 0,72 kg/m3 Densitas CO 2 = 1,98 kg/m3 Densitas N 2

= 0,09 kg/m3

Densitas H 2 S = 1,54 kg/m3 Densitas H 2 O = 1000 kg/m3 Densitas campuran = 232,054 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume tangki, V 1 =


Volume tangki (Vt) = 1,2 x 1454,09 m3 = 290,82 m3 Digunakan 5 buah tangki absorber

= 99,594 / 5 unit = 58,163 m3


1 2 πD H 4


58,163 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

58,163 m3 =

3 πD3 8

D = 3,67 m Maka: D = 3,67 m = 12,04 ft H = 27,48 m = 90,631 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: -


= 18.750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

-


= 1 atm = 14,7 psi

-


= 20%

-

Tekanan desain, P = 1,2 x (14,7 ) psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=



10. Pompa (p-01) Fungsi : memompakan campuran sampah yang masuk kedalam fermentor. Jenis : Sentrifugal pump Bahan : Comercial steel Jumlah : 1 buah Temperatur : 30oC Laju alir massa (F)

= 23750 kg/jam

= 14,544 lbm/s

Densitas sampah (ρ) = 300 kg/m3

= 661,38 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,00080 lbm/ft.s

= 0,0126 Cp


Laju alir volumetrik (Q) : Q=

F

ρ

=

14,544 lbm/s = 0,022 ft3/s 3 661,38 lbm/ft

Diameter optimum : Dopt = 3,9 (Q)0,45. (ρ)0,13 = 3,9 (0,022)0,45. (661,38)0,13 = 100,174 in = 328,65 ft

Dipilih material Comercial Steel 3 in dalam sechedule 40 (Geankoplis, 1983): Diameter dalam (ID) = 3,068 in

= 0,256 ft

Diameter nominal

= 0,3 in

= 0,984 ft

Diameter luar (OD)

= 3,5 in

= 11,483 ft

Luas penampang (A) = 0,0153 ft2

Kecepatan linier (V) Kecepatan linier, V =

Q 0,022 ft 3 / s = 0,428 ft/det = A 0,0513 ft 2

Bilangan Reynold (N Re ) N Re =

ρ ID V 661,38 lbm/ft 3 x 0,256 ft x 0,428 ft/det = µ 0,00080 lbm/ft.s = 90582,6.

Untuk Comercial Steel dengan D = 3 in (fig 2.10-3 Geankoplis, 1983) diperoleh ε = 0,000015 ft ; pada N Re = 90582,6 dan ε/D = 0,586.10-3. Kekerasan relatif =

ε ID

=

0,000015 ft = 0,00000384 0,256 ft

Dari (fig 2.10-3 geankoplis, 1983) diperoleh f = 0,012

Kehilangan karena gesekan (friction loss): 1 sharp edge entrance (hi)

 A = 0,55 1 − 2  A1

 V2   2α g c

= 27,552 ft


3 elbow 90o (hf)

= n . kf .

V2 2.g c

= 88,56 ft V2 = n . kf . 2.g c

1 check valve (hf)

= 12,82 ft Pipa lurus 30 ft (Ft)

= 30 ft

1 sharp edge exit (he)

 A = 1 − 2  A1

 V2   2α g c

= 57,072 ft

Total friction loss (∑f) Total friction loss (∑f)

=

4.f .V2.∑ L 2 x g c xID

=

4 . 0,012 x 0,428 2 ft / det x 216,004 ft 2 x32,147 x0,984 ft

= 30,065 ft.lbf/lbm Dari persamaan neraca energi : Wf

= gz

g ∆V 2 ∆p + + + Σf g c 2 gc ρ

tinggi pemompaan (ΔZ) = 20 ft. Wf

=

 32,147 ft/det 2  3,04 2 ft/det + 0 + 1,640 ft.lbf/lbm 20 ft  +  32,147 ft.lbm/lbf.det  2.32,147 ft.lbm/lbf.det = 25,586 ft.lbf/lbm

Daya pompa (Ws) Daya pompa (Ws)

=

ρ . Q. Wf η

=

661,38 lbm/ft 3 x0,022 ft 3 / sx 25,586 ft.lbf/lbm 0,8

= 456,35 hp


11. Absorber (AB-02) Fungsi : Untuk memurnikan gas metan dengan bantuan Fe mengurangi kadar H 2 S berlebih Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan

: 300C : 1 atm

Laju alir umpan total = 8303,337 kg/jam Massa CH 4

= 3709,152 kg

Massa CO 2

= 3060,051 kg

Massa N 2

= 111,915 kg

Massa H 2 S

= 38,329 kg

Massa H 2 O

= 4217,117 kg

Massa Fe

= 1383,89 kg/jam

Densitas Fe

= 1,38 kg/m3

Densitas CH 4 = 0,72 kg/m3 Densitas CO 2 = 1,98 kg/m3 = 0,09 kg/m3

Densitas N 2

Densitas H 2 S = 1,54 kg/m3 Densitas H 2 O = 1000 kg/m3 Densitas campuran = 233,434 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume tangki, V 1 =


Volume tangki (Vt) = 1,2 x 853,69 m3 = 1024,427 m3 Digunakan 5 buah tangki absorber

= 1024,427 / 5 unit = 204,88 m3


1 2 πD H 4

204,88 m3 =

1 3 πD2 D 4 2


204,88 m3 =

3 πD3 8

D = 5,582 m Maka: D = 5,582 m = 18,316 ft H = 8,376 m = 27,48 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: -


= 18.750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

-


= 1 atm = 14,7 psi

-


= 20%

-

Tekanan desain, P = 1,2 x (14,7 ) psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=


t = 0,254 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki ¼ in.


LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS

LD.1 Bak pengendapan (BP) Fungsi

: untuk menampung dan mengendapkan kotoran terbawa dari sumur bor.

Bentuk

: bak dengan permukaan persegi

Konstruksi : beton Densitas air pada suhu 30oC : 998 kg/m3 Direncanakan lama penampungan 1 jam, maka : Jumlah air masuk

= 1 jam x 8.841,63 kg/jam

Faktor keamanan

= 20 %

Volume bak

=

Panjang (P)

= 3 x tinggi bak (t)

Lebar (l)

= 2 x tinggi bak (t)

1,2 x8.841,63 998

= 10,631 m3

Maka, V

=pxlxt

8,126 m3

= 6t3

t

=

3

10,631 = 1,21 m = 3,969 ft 6

diperoleh : t

= 1,21 m = 3,969 ft

p

= 3,63 m = 11,909 ft

l

= 2,42 m = 7,939 ft

LD-1 Universitas Sumatera Utara

LD-2

LD.2 Sand Filter Fungsi

: menyaring air yang yang masih mengandung kotoran.

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan

: carbon steel SA-53 Grade B

Laju alir massa : 8841,63 kg/jam : 998 kg/jam (30oC)

Densitas air

Tangki direncanakan menampung air setiap ¼ jam Faktor keamanan : 20 % Volume air

=

8841,63kg / jamx0,25 jam = 3,214 m3 998kg / m 3

Volume tangki = 1,2 x 3,214 = 2,656 m3 Direncanakan perbandingan tinggi penyaring dengan diameter (H s : D) = 2:1 tinggi head dengan diameter (H h : D)

π

D2Hs =

π

D 2 (2 D) =

π

D3

VS

=

Vh

=

Vt

= Vs + Vh

2,04

= 1,57 D3 + 0,131 D3

D

=

Hs

= 2 D = 2 (1,60) = 2,32 m = 7,611 ft

Hh

= 1/6 D = 1/6 (1,60) = 0,193 m = 0,633 ft

4

π 24

3

4

2

=1:6

(Brownell, 1959)

D 3 = 0,131 D3

2,656 = 1,60m = 3,805 ft 1,701

Sehingga, tinggi tangki = 2,32 + 2 (0,193) = 2,506 = 8,221 ft Volume air = 2,214 m3 V shell =

πD 3 3

= 1,633m 3

Tinggi air (Ha) =

1,633m 3 x 2,56 = 1,888m = 6,194 ft 1,7

Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari tabel 13.1 Brrownell & Young (1959), diperoleh data:


LD-3

-


= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

-


= 20%

-

Tekanan operasi, P O

= 1 atm

-

Tekanan desain, P = 1,2 x P O psi

= 14,7 psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(3,48 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


LD.3 Tangki Utilitas Fungsi

: mendistribusikan air untuk berbagai keperluan

Jenis

: silinder tegak dengan tutup alas datar

Bahan

: plate steel SA-167, tipe 304

Laju alir massa : 6758,227 kg/jam Densitas air pada 30oC : 998 kg/m3 Faktor keamanan Volume air =

: 20 %

6758,227 kg / jam = 6,77 m 3 998kg / m 3

Volume tangki = 1,2 x 6,77 = 8,12 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder H = 3D V=

1 2 πD H 4

8,12 m3

=

1 3 πD2 D 4 2

8,12 m3

=

3 πD3 8


LD-4

Maka: D = 2,082 m = 6,83 ft H = 6,246 m = 20,491 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari tabel 13.1 Brrownell & Young (1959), diperoleh data: -


= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

-


= 20%

-

Tekanan operasi, P O

= 1 atm

-

Tekanan desain, P = 1,2 x P O psi

= 14,7 psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)( 2,03 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


LD. 4 Pompa sumur Bor (P-101) Fungsi

: memompa air dari sumur bor ke bak pengendapan.

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: cast Iron

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC

Densitas air

: 998 kg/m3

= 62,303 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Viskositas air

: 0,85 cP

= 5,71 x 10-4 lbm/ft.s

(Perry, 1999)

Laju alir massa (F)

: 8841,62 kg/jam = 5,414 lbm/det

Laju alir volume (Q) :

F

ρ

=

8841,63lbm / det = 0,028 ft3/s 3 62,303lbm / ft

Diameter optimum, D e = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13


LD-5

= 3,9 x (0,028)0,45 x (62,303)0,13 = 5,542 in Digunakan pipa dengan spesifikasi (Appendix A-5 Geankoplis) dipilih : - Ukuran pipa nominal

: 5 in

- Schedule pipa

: 40

- Diameter dalam (ID)

: 5,047 in

- Diameter luar (OD)

: 5,563 in

- Luas penampang dalam (Ai): 0,1390 ft Kecepatan linier, v =

= 16,5 ft = 18,25 ft 2

Q 0,028 ft 3 / s = 0,201 ft/s = Ai 0,1390 ft 2

ρνD (62,303)(0,13)(16,5) = 361870,226 = µ 5,71x10 −4

Bilangan reynold, N Re =

Untuk cast Iron, ε = 0,002 ft Kekasaran relatif =

ε ID

=

Untuk aliran turbulen, f =

0,002 = 0,00012 16,5 0,079 0,079 = = 0,003 0 , 25 (361870,226) 0, 25 N Re

Instalasi pipa : •

Panjang pipa vertikal, L 1 = 2 m = 6,56 ft

•

Panjang pipa horizontal, L 2 = 3 m = 9,84 ft

•

I buah gate valvev fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Froust, 1980) L 3 = 1 x 13 x 16,5 = 214 ft

•

I buah elbow standard 90o (L/D = 30, Appendix C-2a, Froust, 1980) L 4 = 1 x 30 x 16,5 = 495 ft

Panjang pipa total (∑L) = 6,56 + 9,84 + 214 + 495 = 72,90 ft Faktor gesekan, F

=

fν 2 ∑ L (0,003)(0,13) 2 (725,90) = 2gc D 2(32,174)(16,5) = 3.10-5 ft lbf/lbm

Tinggi pemompaan, Δz = 3,33 m = 10,92 ft Static head, Δz

g = 3,33 ft.lbf/lbm gc


Velocity head,

∆ν 2 (0,13) 2 = 2,6.10-4 = 2gc 2 x32,174

Pressure head,

∆P

ρ

=0

g ∆ν 2 ∆P W s = Δz + + +F 2g c gc ρ = 10,92 + 0,00026 + 0,000003 = 10,9202 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws Qρ (10,9202)(0,013)(62,303) = 0,016 hp = 550 550

Untuk efisiensi 80 %, maka : Tenaga pompa yang dibutuhkan =

0,016 = 0,03 hp 0,8

Digunakan daya pompa 0,5 hp

LD. 5 Pompa Bak Pengendapan ( P-102) Fungsi

: memompa air dari sumur bor ke bak Sand filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: cast Iron

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC

Densitas air

: 998 kg/m3

= 62,303 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Viskositas air

: 0,85 cP

= 5,71 x 10-4 lbm/ft.s

(Perry, 1999)

Laju alir massa (F)

: 8841,62 kg/jam = 0,028 lbm/det


F

ρ

=

8841,62lbm / det = 0,028 ft3/s 3 62,303lbm / ft

Diameter optimum, D e = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 = 3,9 x (0,028)0,45 x (62,303)0,13 = 5,542 in Digunakan pipa dengan spesifikasi (Appendix A-5 Geankoplis) dipilih : - Ukuran pipa nominal

: 5 in

- Schedule pipa

: 40


: 5,047 in

= 16,5 ft


: 5,563 in

= 18,25 ft


LD-7

- Luas penampang dalam (Ai): 0,1390 ft2 Kecepatan linier, v =

Q 0,028 ft 3 / s = 0,201 ft/s = Ai 0,1390 ft 2

ρνD (62,303)(0,13)(16,5) = 361870,226 = µ 5,71x10 − 4



ε ID

=


0,002 = 0,00012 16,5

0,079 N Re

0 , 25

0,079 = 0,003 (234045,42) 0, 25

=


Panjang pipa vertikal, L 1 = 3,3 m = 10,82 ft

•

Panjang pipa horizontal, L 2 = 2,2 m = 7,21 ft

•

I buah gate valvev fully open (L/D = 13, Appendix C-2a, Froust, 1980) L 3 = 1 x 13 x 16,5 = 214,5 ft

•


Panjang pipa total (∑L) = 10,832 + 7,21 + 214,5 + 495 = 727,53 ft Faktor gesekan, F

=

fν 2 ∑ L (2,6.10 −7 )(0,13) 2 (727,53) = 2g c D 2(32,174)(16,5) = 0,00003 ft lbf/lbm


Velocity head, Pressure head, W s = Δz

g = 24,13 ft.lbf/lbm gc ∆ν 2 (0,13) 2 = 2,6.10-4 = 2gc 2 x32,174 ∆P

ρ

=0

g ∆ν 2 ∆P + + +F 2g c gc ρ

= 0,75 + 24,13 + 2,6.10-4 = 24,880 ft.lbf/lbm


LD-8

Tenaga pompa, P =

Ws Qρ (24,88)(0,013)(62,303) = 0,0366 hp = 550 550


0,0366 = 0,045 hp 0,8


LD.6 Pompa Sand Filter (P-103) Fungsi

: memompa air dari sand filter ke Tangki Utilitas

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: cast Iron

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC

Densitas air

: 998 kg/m3

= 62,303 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Viskositas air

: 0,85 cP

= 5,71 x 10-4 lbm/ft.s

(Perry, 1999)

Laju alir massa (F)

: 8841,63 kg/jam = 5,414 lbm/det


F

ρ

=

8841,63lbm / det = 0,028ft3/s 3 62,303lbm / ft


: 5 in

- Schedule pipa

: 40


: 5,047 in

= 16,5 ft


: 5,563 in

= 18,25 ft

- Luas penampang dalam (Ai): 0,1390 ft2 Q 0,028 ft 3 / s Kecepatan linier, v = = 0,201 ft/s = Ai 0,1390 ft 2 Bilangan reynold, N Re =

ρνD (62,303)(0,13)(16,5) = 361870,226 = µ 5,71x10 − 4

Untuk cast Iron, ε = 0,002 ft


LD-9

Kekasaran relatif =

ε ID

=


0,002 = 0,00012 16,5

0,079 N Re

0 , 25

0,079 = 0,003 (361870,226) 0, 25

=


Panjang pipa vertikal, L 1 = 2 m = 6,56 ft

•


•


•



=

fν 2 ∑ L (0,003)(0,13) 2 (725,90) = 2gc D 2(32,174)(16,5) = 3.10-5 ft lbf/lbm


Velocity head,

Pressure head, W s = Δz


ρ

=0

g ∆ν 2 ∆P + + +F 2g c gc ρ

= 10,92 + 0,00026 + 0,000003 = 10,9202 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws Qρ (10,9202)(0,013)(62,303) = 0,016 hp = 550 550


0,016 = 0,03 hp 0,8



LD-10

L.D.7 Pompa Tangki Utilitas (104) Fungsi

: memompa air dari sand filter ke menara air

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: cast Iron

Kondisi operasi

: Temperatur : 30oC

Densitas air

: 998 kg/m3

= 62,303 lbm/ft3

Viskositas air

: 0,85 cP

Laju alir massa (F)

: 8841,62 kg/jam = 5,414 lbm/det


F

ρ

=

(Perry, 1999)

-4

= 5,71 x 10 lbm/ft.s

(Perry, 1999)

8841,63lbm / det = 0,028 ft3/s 62,303lbm / ft 3


: 5 in

- Schedule pipa

: 40


: 5,047 in

= 16,5 ft


: 5,563 in

= 18,25 ft

- Luas penampang dalam (Ai): 0,1390 ft2 Kecepatan linier, v =

Q 0,028 ft 3 / s = 0,201 ft/s = Ai 0,1390 ft 2

ρνD (62,303)(0,201)(16,5) = 361870,226 = µ 5,71x10 − 4



ε ID

=


0,002 = 0,00012 16,5

0,079 N Re

0 , 25

=

0,079 = 0,003 (361870,226) 0, 25


Panjang pipa vertikal, L 1 = 2 = 6,56 ft

•



LD-11

•


•



=

fν 2 ∑ L (0,003)(0,13) 2 (725,90) = 2gc D 2(32,174)(16,5) = 3.10-5 ft lbf/lbm


Velocity head,

Pressure head,


ρ

=0

g ∆ν 2 ∆P W s = Δz + + +F gc 2g c ρ = 10,92 + 0,00026 + 0,000003 = 10,9202 ft.lbf/lbm Tenaga pompa, P =

Ws Qρ (10,9202)(0,13)(62,303) = 0,016 hp = 550 550


0,016 = 0,03 hp 0,8



LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana Pra rancangan Pabrik gas Metana dari sampah organik digunakan asumsi sebagai berikut : 1. Perusahan beroperasi selama 330 hari dalam setahun 2. Kapasitas produksi maksimum 900 ton/hari 3. Perhitungan didasarkan pada Harga Peralatan Terpasang (HTP) 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = 9.950,-

LE. 1.

Modal Investasi Tetap

LE. 1. 1. Modal Invest Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Unit Proses Biaya tanah lokasi pabrik

= Rp 300.000,-/m2

Luas tanah yang diperlukan

= 20.830 m2

Harga tanah seluruhnya

= 20.830 m2 x Rp 300.000,-/m2 = Rp 6.249.000.000,-

Biaya

perataan

diperkirakan

10

%

dari

harga

tanah

seluruhnya

(Timmmerhaus,2003) Biaya perataan tanah

= 0,1 x Rp 6.249.000.000 = Rp 624.900.000,-

Total biaya tanah

= Rp 6.249.000.000,- + Rp 624.900.000,= Rp 6.873.900.000,-

LE-1 Universitas Sumatera Utara

LE-2

B. Harga Bangunan Perincian harga bangunan dapat dilihat pada tabel LE.1 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan Luas (m2)

Harga (Rp/m2)

Jumlah (Rp)

Areal Proses

5800

300,000

1,740,000,000

Rencana Peluasan

3500

200,000

700,000,000

Perumahan Karyawan

4900

250.000

1,225,000,000

Unit Pengolahan Air

1750

250.000

437.500.000

Taman

100

100.000

10.000.000

Parkir

350

50.000

17.500.000

Ruang Listrik

150

250.000

37.500.000

Kantor

1000

250.000

250.000.000

Areal Bahan Baku

500

150.000

75.000.000

Unit Pemadam Kebakaran

50

100.000

5.000.000

Gudang Produksi

800

150.000

120.000.000

Bengkel

60

150.000

9.000.000

Peralatan Pengaman

40

150.000

6.000.000

Laboratorium

60

200.000

12.000.000

Ruang Kontrol

50

250.000

12.500.000

Perpustakaan

100

100.000

10.000.000

Tempat Ibadah

40

200.000

8.000.000

Kantin

60

100.000

6.000.000

Pos Jaga

40

200.000

8.000.000

Poliklinik

100

250.000

25.000.000

Pengolahan Limbah

600

250.000

150.000.000

Jalan

700

150.000

105.000.000

Nama bangunan

Total

4.986.000.000


LE-3

C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut : I CX = Cy  x I  y Dimana :

 X2 .  X  1

  

m

Cx

= Harga alat pada tahun pembelian 2008

Cy

= Harga alat pada kapasitas yang tersedia

Ix

= Index harga pada tahun 2008

Iy

= Index harg apada tahun yang tersedia

X1

= Kapasitas alat yang tersedia

X2

= Kapasitas alat yang diijinkan

m

= Faktor eksponensial untuk jenis alat yang tersedia.

Untuk menghitung semua harga peralatan pada pabrik, digunakan metode Marshall R Swift Equipment Cost Index yang digunakan chenical Engineering Plant Cost index (Timmerhaus, 2003) Tabel LE.2 Data Indeks Harga Marshall dan Swift Tahun

Indeks(Y i )

Xi

Xi2

Yi2

X i .Yi

1993

964,2

1

1

929.681,64

964,2

1994

993,4

2

4

986.843,56

1.986,8

1995

1.027,5

3

9

1.055.756,25

3.082,5

1996

1.039,1

4

16

1.079.728,81

4.156,4

1997

1.056,8

5

25

1.116.826,24

5.284,0

1998

1.061,9

6

36

1.127.631,61

6.371,4

1999

1.068,3

7

49

1.141.264,89

7.478,1

2000

1.089,0

8

64

1.185.921,00

8.712,0

2001

1.093,9

9

81

1.196.617,21

9.845,1

2002

1.102,5

10

100

1.215.506,25

11.025,0

Total

10.496,6

55

385

11.035.77,46

58.905,5

(Timmerhaus, 2003)

Untuk mencari Indeks Harga pada tahun 2008 digunakan metode Regresi Koefisien Kolerasi, yaitu :


LE-4

r=

=

{n.ΣX

(n.ΣX i y i ) − (ΣX i Σy i ) 2 i

}{

− (ΣX i ) 2 x n.Σy i − (Σy i ) 2 2

}

(10 x58905,5) − (55 x10496,6)

{(10 x385 − (55) }x{10 x1103577,46 − (10496,6) } 2

2

= 0,97 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati +1 mentakan bahwa terdapat hubungan linear antara variabel X dan Y, sehingga regresi yang mendekati adalah pers. regresi linear. Persamaan umum, Regresi linear adalah y = a + bx, dengan : y

= Indeks harga pada tahun yang dicari (2008)

X

= Variabel tahun ke n-1

a,b

= Tetapan persamaan regresi

dimana a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus : (ΣX i xΣy i ) − (ΣX i xΣX i . y i ) 2

a=

=

(n.ΣX i ) − (ΣX i ) 2 2

(385 x10496,6) − (55 x58905,5) (10 x385) − (55) 2

= 971,38 b=

=

(n.ΣX i y i ) − (ΣX i .Σy i ) (n.ΣX i ) − (ΣX i ) 2 2

(10 x58905,5) − (55 x10496,61) (10 x385) − (55) 2

= 14,23 y=

Σy i 10496,6 = = 1049,66 n 10

X=

( y − a ) 1049,66 − 971,38 = = 5,5 b 14,23

Dengan demikian harga Indeks pada tahun 2006 (n = 14 tahun yang ke -14 maka X = 13) adalah : Y

= 971,38 + (14,23 x 13) = 1156,37


LE-5

Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponennya (m) dianggap 0,6 (Timmerhaus, 2004). Contoh perhitungan estimasi harga peralatan : Nama alat

: Fermentor

Jumlah

: 1 unit

Vol. tangki

: 2104,513 m3

Untuk reaktor, volume reaktor yang disediakan X1

= 10 m3

Cy

= 7 x 103 US $

IX

= 1156,7

IY

= 1102,5

m

= 0,6

maka, harga tangki pada tahun 2008 : 0, 6

CX

 306,354   1156,7  = US $ 7.000 x      10   1102,5  = US $ 57227,88 x Rp 9950 = Rp 569.417.410,-

Dengan cara yang sama perkiraan harga alat proses yang lainya dapat dilihat pada tabel LE.3 dan tabel LE.4 perkiraan harga peralatan utilitas.

Tabel LE.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses No.

Nama alat

Unit

Harga/unit(Rp)

Harga total (Rp)

1.

Timbangan

1

15.000.000

15.000.000

2.

Tresser

3

75.000.000

225.000.000

3.

Tangki Penampungan

9

325.008.540

2.925.076.860

4.

Tangki Penampungan gas metana

45

456.588.500

20.546.482.500

5.

Heater

1

5.000.000

5.000.000

6.

Tangki Absorbsi CO 2

3

88.481.400

265.444.200

7.

Kompressor

1

212.600.580

212.600.580

8.

Pompa Fermentor

1

4.500.000

4.500.000


LE-6

9.

Bak Penampungan Kompos

1

8.573.447

8.573.447

10.

Fermentor

10

569.417.410

5.694.174.100

11.

Absorbsi H 2 S

3

85.481.400

256.444.200

12.

Elevator

1

15.883.415

15.883.415

Total

27.498.994.442

Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas No.

Nama alat

Unit

Harga/unit(Rp)

Harga total (Rp)

1.

Bak pengendapan

1

15.750.000

15.750.000

2.

Sand Filter

1

495.873.020

495.873.020

3.

Tangki Utilitas

1

520.235.752

520.235.752

4.

Pompa Sumur bor

1

4.500.000

4.500.000

5.

Pompa Sand Filter

1

4.500.000

4.500.000

6.

Pompa Bak pengendapan

1

4.500.000

4.500.000

7.

Pompa Tangki Utilitas

1

4.500.000

4.500.000

8.

Genset

2

375.717.173

751.434.346

Total

Total harga peralatan

1.808.604.659

= Rp 27.498.994.442,- + Rp 1.801.293.118,= Rp 29.300.287.560,-

Harga peralatan diatas masih merupakan perkiraan, untuk harga alat sampai dilokasi pabrik ditambahi biaya sebagai berikut (Timmerhaus, 2003) : •

Biaya tranportasi

=5%

•

Biaya asuransi

=1%

•

Bea masuk

= 15 %

•

PPn

= 10 %

•

PPh

= 10 %

•

Biaya gudang pelabuhan

= 0,5 %

•

Biaya administrasi pelabuhan = 0,5 %

•

Transportasi lokal

= 0,5 %

•

Biaya tak terduga

= 0,5 %


LE-7

•

Total

= 43%

Harga alat Impor sampai ke lokasi pabrik

= 0,43 x Rp 29.300.287.560,= Rp 41.899.411.210,-

Biaya pemasangan diperkirakan 10 % dari harga peralatan (Timmerhaus, 2003) Biaya pemasangan

= 0,1 x Rp 41.899.411.210,= Rp 4.189.941.121,-

C. Harga Peralatan Terpasang (HPT) Harga Peralatan Terpasang

= Rp 41.899.411.210,- + Rp 4.189.941.121,= Rp 46.089.352.330,-

D. Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya Instrumentasi dan Alat Kontrol 5% dari HPT (Timmerhaus, 2003). Biaya Instrumentasi dan Alat Kontrol = 0,05 x Rp 46.089.352.330,= Rp 2.304.467.617,-

E. Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 10% dari HPT Biaya Perpipaan

(Timmerhaus, 2003).

= 0,1 x Rp 46.089.352.330,= Rp 4.608.935.233,-

F. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya Instalasi Listrik 5 % dari HPT Biaya Instalasi Listrik

(Timmerhaus, 2003)

= 0,05 x Rp 46.089.352.330,= Rp 2.304.467.617,-

G. Biaya Insulasi Diperkirakan biaya Insulasi 5 % dari HPT Biaya Instalasi Listrik

(Timmerhaus, 2003)

= 0,05 x Rp 46.089.352.330,= Rp 2.304.467.617,-


LE-8

H. Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya Inventaris Kantor 2 % dari HPT Biaya Instalasi Listrik

(Timmerhaus, 2003)

= 0,02 x Rp 46.089.352.330,= Rp 921.787.047,-

I. Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2 % dari HPT (Timmerhaus, 2003). Biaya Instalasi Listrik

= 0,02 x Rp 46.089.352.330,= Rp 921.787.047,-

J. Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi Jenis kendaraan

Unit

Jenis

Harga/unit

Harga Total

(Rp)

(Rp)

Mobil Direktur

1

Corolla Altis 1800 G Automatic M1

321.950.000

321.950.000

Mobil Manager

4

Kijang Innova E Standart Bensin

159.450.000

637.800.000

Kepala Bagian

4

Avanza E Manual

108.050.000

432.200.000

Bus Karyawan

3

Bus

210.000.000

630.000.000

Truk

1

Dyna 6 roda channssis 125 PS LT

161.700.000

2.587.200.000

Total

Total MITL

4.609.150.000

= A + B +C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 78.228.782.120,-

LE. 1. 2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi Diperkirakan 5 % dari MITL

= 0,05 x Rp 78.228.782.120,= Rp 3.911.439.106,-


LE-9

B. Engineering dan Supervisi Diperkirakan 5 % dari MITL

= 0,05 x Rp 78.228.782.120,= Rp 3.911.439.106,-

C. Biaya Kontraktor Diperkirakan 5 % dari MITL

= 0,05 x Rp 78.228.782.120,= Rp 3.911.439.106,-

D. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10 % dari MITL

= 0,1 x Rp 78.228.782.120,= Rp 7.822.878.212,-

Total MITTL

=A+B+C+D = Rp 19.557.195.530,-

Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 78.228.782.120,- + Rp 19.557.195.530,= Rp 97.785.977.650,-

LE. 2 Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari).

LE. 2. 1 Persediaan Bahan Baku a. Persediaan Bahan Baku Proses 1. Methanobacter formicicum Kebutuhan

= 5.625 kg/jam

Harga

= Rp 25.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 5.625 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 25.000,-/kg

(PT. Indokemika Jayatama, 2008)

= Rp 373.537.350,-


LE-10

2. Sampah organik Kebutuhan

= 37.500 kg/jam

Harga

= Rp 500,-/kg

Harga total

= 90 hari x 37.500 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 500.-/kg

(Pusat pasar, 2008)

= Rp 40.500.000.000,-

b. Persediaan Bahan baku Utilitas 1. Kaporit Kebutuhan

= 0,0035 kg/jam

Harga

= Rp 7.000,-/kg

Harga total

= 90 hari x 0,0035 kg/jam x 24 jam/hari xRp 7.000,-/kg

(CV. Rudang Jaya, 2007)

= Rp 52.920,2. Solar Kebutuhan

= 3.538,093 liter/hari

Harga

= Rp 5.000,-/liter

Harga total

= 90 hari x 3.538,093 liter/hari x Rp 6.000,-/liter

(Pertamina, 2007)

= 86.364.235.368,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan adalah : Rp 259.081.418.376,Total biaya persediaan bahan baku 1 tahun adalah = Rp 1.036.325.673.000,-

LE. 2. 2 Kas 1. Biaya untuk Gaji

Tabel LE-6 Sistem Gaji Karyawan No

Jabatan

Jumlah

Gaji /bulan

Jumlah

1

Dewan Komisaris

9

25.000.000

225.000.000

2

Direktur Utama

1

30.000.000

30.000.000

3

Sekretaris

1

2.000.000

2.000.000

4

Manajer

4

15.000.000

60.000.000

5

Kepala Bagian

4

10.000.000

40.000.000

6

Kepala Seksi Administrasi

14

8.000.000

112.000.000


LE-11

7

Karyawan Produksi

64

1.500.000

96.000.000

8

Karyawan Teknik

34

1.500.000

51.000.000

9

Karyawan

14

2.000.000

28.000.000

16

4.000.000

32.000.000

1

800.000

4.000.000

Keu.

dan

Personalia 10

Karyawan Administrasi

11

Dokter

12

Petugas Keamanan

10

800.000

8.000.000

13

Supir

16

800.000

12.800.000

14

Petugas Kebersihan

12

9.600.000

200

710.400.000

1. Total gaji pegawai Untuk 1 bulan

= 1 x Rp 710.400.000,- = Rp 710.400.000,-

Untuk 3 bulan

= 3 x Rp 710.400.000,- = Rp 2.131.200.000,-

2. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari 3 bulan gaji pegawai

= 0,2 x Rp 2.131.200.000,= 426.240.000,-

3. Biaya pemasaran Diperkiakan 15 % dari 3 bulan gaji pegawai

= 0,15 x Rp 259.092.706.104,= Rp 38.863.905.916,-

4. Pajak Bumi dan Bangunan Menurut UU No. 20 Tahun 2000 JO UU No. 21 Tahun 1997 : -

Tanah Luas tanah

= 20.830 m2

Luas Tanah tidak Kena Pajak = Tempat Ibadah + Jalan = 40 m2 + 100 m2 + 100 m2 = 240 m2 Luas Tanah Kena Pajak

= Luas Tanah Total – Luas Tanah tidak Kena Pajak = 22.830 m2 – 240 m2 = 20.590 m2

Pajak Tanah

= 70% dari harga tanah = 0,7 x Rp 300.000/m2 = Rp 210.000/m2


LE-12

Total Nilai Jual Objek Pajak (NJOP) tanah = Rp 210.000/m2 x 20.590 m2 = Rp 4.323.900.000,- Bangunan Luas bangunan

= 20.830 – 1000 = 19.830 m2

Pajak bangunan

= Rp 300.000/m2

NJOP bangunan = Rp 19.830 m2 x Rp 300.000/m2 = Rp 5.949.000.000,NJOP bangunan tidak kena pajak adalah tempat ibadah + taman = 240 m2 NJOP bangunan kena pajak

= 240 m2 x Rp 300.000/m2 = Rp 72.000.000,-

Total NJOP bangunan

= Rp 5.949.000.000,- - Rp. 72.000.000,= Rp 5.877.000.000,-

NJOP untuk perhitungan PBB = NJOP tanah + NJOP bangunan = Rp 4.323.900.000,- + Rp 5.877.000.000,= Rp 10.200.900.000,Nilai Jual Kena Pajak (NJKP) = 20% NJOP untuk perhitungan PBB = 0,2 x Rp 10.200.900.000,= Rp 2.040.180.000,PBB yang terhitung

= 0,5% NJKP = 0,005 x Rp 10.200.900.000,= Rp 51.004.500,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No.

Jenis Biaya

1.

Gaji Pegawai

2.

Administrasi Umum

3.

Pemasaran

4.

Pajak Bumi dan Bangunan

Jumlah (Rp) 2.131.200.000 426.240.000 38.863.90.916 12.592.152

Total

6.456.422.668

LE. 2. 3 Biaya Start –Up Diperkirakan 3 % dari Modal Investasi Tetap

(Timmerhaus, 2003)

= 0,03 x Rp 97.785.977.650,- = Rp 2.933.579.330,-


LE-13

LE. 2. 4 Piutang Dagang PD =

IP xHPT 12

Dimana: PD

= Piutang Dagang

IP

= Jangka Waktu Kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT = Hasil Penjualan Tahunan

Produksi gas Metana

= 22.733,062 kg/jam

Harga jual gas Metana

= Rp120.000,-/50kg

(Pusat pasar, 2008)

Penjualan = 22.733,062 kg/jam x 330 hari x 24 jam/hari x Rp 120.000/50 kg = Rp 432.110.042.496,Produksi kompos

= 20.331,779 kg/jam

Harga jual kompos

= Rp 20.000/30 kg

Penjualan

= 330 hari x 20.331,779 kg/jam x 24 jam/hari x 20.000/30 kg = Rp 107.351.793.120,-

Total Harga Penjualan = Rp 539.461.835.616,Piutang dagang

= 3/12 x Rp 539.461.835.616,= Rp 134.865.458.904,-

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No.

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1.

Bahan Baku Proses dan Utilitas

2.

Kas

6.456.422.668

3.

Start Up

2.933.579.330

4.

Piutang Dagang

134.458.904

Total

268.605.879.200,-

Total Modal Investasi

259.081.418.376

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 97.785.977.650,- + 268.605.879.200,= Rp 366.391.856.900,-


LE-14

Modal ini berasal dari : 1. Modal sendiri

= 60 % dari total Modal Investasi = 0,6 x Rp 366.391.856.900,= Rp 219.835.114.100,-

2. Pinjaman dari Bank

= 40 % x dari total Modal Investasi = 0,4 x Rp 366.391.856.900,= Rp 146.556.742.760,-

LE. 3. Biaya Produksi Total LE. 3. 1. Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) A. Gaji Tetap karyawan Gaji tetap 1 tahun + 3 bulan gaji sebagai tunjangan = Rp 10.656.000.000,-

B. Bunga Pinjaman Bank Diperkirakan 25 % dari Modal Pinjaman Bank = 0,25 x Rp 146.556.742.760,= Rp 36.639.185.690,-

C. Depresiasi dan Amortisasi Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D=

P−L n

Dimana : D : depresiasi per tahun P : harga awal peralatan L : harga akhir peralatan n : umur peralatan (tahun) semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Biaya amortisasi diperkirakan 20 % dari MITTL, sehingga : Amortisasi

= 0,2 x Rp 19.557.195.530,= Rp 3.911.439.106,-


LE-15

Tabel LE.9 Perkiraan Biaya Depresiasi Komponen

Biaya (Rp)

Bangunan

Umur (tahun)

Depresiasi (Rp)

4.986.000.000

15

332.400.000

Peralatan Proses & utilitas

41.909.866.714

10

4.190.986.671

Instrumentasi dan Kontrol

2.305.042.669

15

153.669.511

Perpipaan

4.610.085.339

10

461.008.534

Instalasi Listrik

2.305.042.669

15

153.669.511

Insulasi

2.305.042.669

15

153.669.511

Inventaris Kantor

922.017.068

5

184.403.414

Perlengkapan Kebakaran

922.017.068

10

92.201.707

4.609.150.000

10

460.915.000

Sarana Transportasi Total

6.182.923.860

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 3.911.439.106,- + Rp 6.182.923.860,= Rp 10.094.362.966,-

D. Biaya Tetap Perawatan •

Perawatan mesin dan alat-alat proses, diperkirakan 10% dari HPT = 0,1 x Rp 46.089.352.330,= Rp 4.608.935.233,-

•

Perawatan bangunan, diperkirakan 5% dari harga bangunan = 0,05 x Rp 4.986.000.000,= Rp 243.300.000,-

•

Perawatan kendaraan, diperkirakan 5% dari harga kendaraan = 0,05 x Rp 4.609.150.000,= Rp 230.457.500,-

•

Perawatan Instrumentasi dan alat kontrol, diperkirakan 5% harga instrumen dan alat kontrol. = 0,05 x Rp 2.305.042.669,= Rp 115.252.133,-

•

Perawatan perpipaan, diperkirakan 5% dari harga perpipaan = 0,05 x Rp 4.610.085.339,- = Rp 230.504.267,-


LE-16

•

Perawatan instalasi listrik, diperkirakan 5% dari harga instalasi listrik = 0,05 x Rp 2.305.042.669,= Rp 115.252.133,-

•

Perawatan insulasi, diperkirakan 5% dari harga insulasi = 0,05 x Rp 2.305.042.669,= Rp 115.252.133,-

•

Perawatan inventaris kantor, diperkirakan 5% dari harga inventaris kantor = 0,05 x Rp 922.017.068,= Rp 46.100.853,-

•

Perawatan perlengkapan kebakaran, diperkirakan 5% dari harga perlengkapan kebakaran = 0,05 x Rp 922.017.068,= Rp 46.100.853,-

Total biaya perawatan

= Rp 1.149.369.980,-

E. Biaya Tambahan (Pant Overhead Cost) Diprekirakan 20% dari Modal Investasi Tetap = 0,2 x Rp 97.785.977.650,= Rp 19.557.195.530,-

F. Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan Diperkirakan 15 % dari Modal Investasi tetap = 0,15 x Rp 19.557.195.530,= Rp 2.933.579.330,-

G. Biaya Asuransi •

Asuransi pabrik diperkirakan 1% dari Modal Investasi Tetap = 0,01 x Rp 97.785.977.650,= Rp 977.859.777,-

•

Auransi karyawan 1% dari total gaji karyawan (biaya untuk asuransi tenaga kerja adalah 1% ditanggung oleh perusahaan ) = 0,01 x Rp 10.656.000.000,- = Rp 1.065.600.000.,-


LE-17

Total Biaya Asuransi = Rp 2.043.459.777,-

H. Pajak Bumi dan Bangunan PBB

= Rp 51.004.500,-

Total Biaya Tetap

=A+B+C+D+E+F+G+H = Rp 64.803.928.920,-

LE. 3. 2 Biaya Variabel A. Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas Pertahun = Rp 259.081.418.376,B. Biaya variabel Pemasaran, diperkirakan 10% dari Biaya Tetap Pemasaran = 0,1 x Rp 2.933.579.330,= Rp 293.357.933,C. Biaya variabel Perawatan, diperkirakan 10% dari biaya tetap perawatan = 0,1 x Rp 1.149.369.980,= Rp 172.405.497,D. Biaya variabel lainnya, diperkirakan 20% dari biaya tambahan = 0,2 x Rp 19.557.195.530,= Rp 3.911.439.106,Total Biaya Variabel

= Rp 26.3345.862.080,-

Total Biaya Produksi

= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 91.149.791.728,-

LE. 3. 3 Perkiraan Laba/Rugi perusahaan A. Laba sebelum Pajak Laba sebelum pajak

= total penjualan – total biaya produksi = Rp 539.461.835.616 - Rp 91.149.791.728,= Rp 448.312.043.888,-

B. Pajak Penghasilan Berdasarkan Keputusan Menkeu RI Tahun 2004, pasal 17, tentang tarif Pajak Penghasilan adalah :


LE-18

•

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 diatas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30%

Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah : • 10% x Rp 50.000.000,-

= Rp

5.000.000,-

• 15% x Rp (100.000.000,- – 50.000.000,-)

= Rp

7.500.000,-

• 30% x Rp (448.312.043.888, - 100.000.000,-)

= Rp 134.463.613.166,-

Total PPh

= Rp 134.476.113.166,-

C. Laba setelah Pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp 448.312.043.888,- - 134.476.113.166,= Rp 313.835.930.722,-

LE. 4 Analisa Aspek Ekonomi A. Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak x100% total penjualan

PM =

Rp 448.312.043.888,− x100% Rp539.461.835.616,−

= 83,10 % Profit margin sebesar 83,10 %, menunjukan keuntungan perusahan yang diperoleh tiap perusahaan tiap tahunnya.

B. Break Even Point (BEP) BEP

=

Biaya tetap x100% Total penjualan - Biaya variabel

BEP

=

Rp64.803.928.920,− x100% Rp539.461.835.616,− − Rp 26.345.862.080,−

= 12,6 %


LE-19

BEP merupakan titik keseimbangan penerimaan dan pengeluaran dari suatu pabrik/unit dimana semakin kecil BEP maka perusahaan semakin baik. BEP biasanya tidak lebih dari 50 %, maka dari hasil diatas diketahui pendapatan dan pengeluaran sebanding.

C. Pay Out Time (POT) POT =

1 x1 tahun ROI

ROI =

Laba setelah pajak Rp313.835.930.722,− = Total Modal Investasi Rp366.391.856.319,−

= 0,85 1 x1tahun = 1,17 tahun 0,85

POT =

POT selama 1,17 tahun merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa perusahaan beroperasi dengankapasitas penuh tiap tahun.

D. Return on Network (RON) RON =

Labasetelahpajak x100% Modalsendiri

RON =

Rp313.835.930.722,− x100% Rp 219.835.114.100,−

= 42,7 %

E. Return of Invesment (ROI) ROI =

Labasetelahpajak x100% Modalsendiri

ROI =

Rp313.835.930.722,− x100% Rp366.391.856.900,−

= 85%


LE-20

F. Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh pengeluaran dari tahun yang disebut Cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: •

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10% tiap tahun

•

Harga tanah diasumsikan mengalami kenaikan 10% tiap tahun

•

Massa pembangunan disebut tahun ke nol

•

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

•

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke -10 Cash flow = laba setelah pajak + depresiasi

•

Berdasarkan perhitungan diperoleh IRR sebesar 70,5 %


LAMPIRAN A NERACA MASSA

Recommend Documents