LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA. Tabel A.2. Simbol di dalam perhitungan neraca massa & neraca panas

LA-1

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Tabel A.2. Simbol di dalam perhitungan neraca massa & neraca panas Komponen

Lambang

Stirena

S

Etil Benzena

EB

Polibutadiena

PB

Benzoil Peroksida

BP

High Impact Polystyrene

HIP

Perhitungan neraca massa berdasarkan ketentuan-ketentuan berikut : Kapasitas produksi adalah 22.000 ton/tahun Pabrik beroperasi selama 330 hari/tahun Basis Perhitungan : 1 jam operasi Maka kapasitas produksi pabrik perhari adalah :

22.000 ton x 1 tahun = 2777,79 kg/jam

Kapasitas produksi =

1.

1000 kg 1 tahun x 1 ton 330 hari

x

1 hari 24 jam

Neraca massa di sekitar Mixer 1 (M-01) Fungsi : Untuk mencampur Stirena dengan Etil Benzena.

F = 2411,48 kg/jam S = 84% F EB= 0,4% F S1 1 EB= 15,60 % F

2

12

S = ? EB = ?

Mixer 1 (M-01)

Massa bahan baku masuk ke dalam

3

S = ? EB = ?

tangki pencampuran adalah

2411,48 kg/jam, Komposisi penyusunnya adalah:

Universitas Sumatera Utara

LA-2

Alur 1 + Alur 2 yaitu :

Alur 1 F1W1 Stirena

= 84,0 % x 2411,48 kg = 2025,52 kg

Diketahui stirena mempunyai impuritas sebanyak 0,4% Etil Benzena ( Prausnitz, 1991) F1W1 Etil Benzena

= 0,004 / 0,996 x F1W1 Styrene = 0,004 / 0,996 x 2025,52 kg = 8,14 kg

Alur 2 F2W2 Etil Benzena

= 15,60 % x kapasitas bahan baku = 15,60 % x 2411,48 kg = 377,82 kg

Alur 3 F3W3 Stirena

= F6W6 Stirena

F3W3 Etil Benzena = F6W6 Etil Benzena

2. Neraca massa di sekitar Mixer (M-02) Fungsi : Untuk mencampurkan hingga homogen Stirena, Etil Benzena dan Polibutadiena.

5 PB = PB6 S = S6 EB = EB6

4

Mixer 2 (M-02)

5 6

S = 1,299 HIP9 PB = 0,33 S7 EB = 40 % F7

Alur 5 F5W5 Polibutadiena = F6W6 Polibutadiena


LA-3

Alur 6 F6W6 Stirena

= F7W7 Stirena

F6W6 Etil Benzena = F7W7 Etil Benzena F6W6 Polibutadiena = F7W7 Polibutadiena

3. Neraca massa di sekitar Reaktor (R) Fungsi : Sebagai tempat berlangsungnya reaksi polimerisasi stirena dengan polibutadiena membentuk High Impact Polystyrene dimana konversi terjadi sebesar 85%. Alur 7 Reaksi : [ CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH ]

(Polibutadiena)

CH2 CH

+ CH=CH

Polimeriasi

(Stirena)

CH2 CH

CH2 CH

CH2 CH

n High Impact Polystyrene

Stokiometri (berdasarkan persen berat) : Berat molekul Styrene : 104,14 Berat molekul Polybutadiena : 159 Berat molekul HIP : Berdasarkan persen berat, kemurnian HIP adalah 98,0 % dari total berat produksi. (U.S. Patent, 1983) n HIP = 2777,79 x 0,98 = 2722,23 kg = 2722230 gram n HIP = gr/Mr


LA-4

=

2722230 200000

= 13,61 mol Diketahui :

Konversi reactor 85,0 % Koefisien reaksi = 18,08 kmol/jam

(U.S. Patent, 1983)

Mol reaksi dalam reaktor =

r (−τ SR)

n in

=

n in

=

n in

= 21,27 kmol/Jam

WS WS

= 21,27 x 104,14 = 2214,99 kg

WPB

= 0,33 stirena

X

18,08(1) 0,85

= 0,33 (2214,99) = 730,95 kg W EB

= 0,4{W S+ W EB + W PB+ WBP + WHIP } = 2564,95 kg

8 BP = 0,004 S7

S = 1,299 HIP9 PB = 0,33 S7

S 7

EB = 40 % F7

Reaktor (R-01)

9

Kemurnian HIP = 98% berat total produksi 7

= 10,5 % S7

EB = EB7 HIP = 98% Total Produksi

(U.S. Patent, 1983)

7

F W HIP = 0,98 x 2777,79 kg = 2722,23 kg Diketahui : Konversi reaktor

= 85% massa stirena

Massa polibutadiena masuk reaktor (R)

= 0,33 W stirena

Massa Benzoil Peroksida masuk reaktor (R) = 0,004 W stirena Massa Etil Benzena yang masuk reaktor direaktor

= 40% massa total (U.S. Patent, 1983)


LA-5

Maka : F5W5 Polibutadiena = F7W7 Polibutadiena = 730,95 kg F3W3 Stirena = F7W7 Stirena = 2214,99 kg F3W3 Etil Benzena = F7W7 Etil Benzena = 2564,95 kg

Alur 8 Diketahui : Massa Benzoil Peroksida masuk reaktor (R) = 0,004 W stirena F6W6 Benzoil Peroksida = 0,004 F7W7 S = 0,004 (2214,99) kg = 8,86 kg

Alur 9 F9W9HIP = 98% berat total produksi

(U.S. Patent,1983)

F9W9HIP = 0,98 x 2777,79 kg = 2722,23 kg F9W9EB = F7W7EB = 2564,95 kg F9W9S

= 10,5 % massa F7 W7 S = 0,105 (2214,99) = 232,57 kg

Alur 10 F10W10 Stirena

= F9W9 Stirena

= 232,57 kg

F10W10 Etil Benzena = F9W9 Etil Benzena = 2564,95 kg F10W10 HIP

= F9W9 HIP = 2722,23 kg

4. Neraca massa di sekitar Devolatilizer Fungsi : Memisahkan sisa pereaktan dengan produk High Impact Polystyrene berdasarkan titik didihnya.

S = 232,57 kg EB = 2564,95 kg HIP = 2722,23 kg

10

Devolatilizer

13

(DV) 11

S =? EB = ? HIP = ?

S =? EB = ?


LA-6

Alur 11 Persamaan Antoine : Ln(Pi) = A -

B (T + C )

Rumus Kesetimbangan : o yi P = i P xi

Ki = xi =

Zi L + Ki (1 − L)

Dimana : Pi

= tekanan parsial

T

= temperature operasi (K)

A,B,C

= konstanta Antoine

Ki

= Konstanta kesetimbangan zat i

yi

= fraksi mol zat i dalam fase uap

xi

= fraksi mol zat i dalam fase cair

Zi

= fraksi mol zat i dalam umpan

L

= fraksi mol umpan yang mencair

P

= tekanan total

Konstanta Antoine : Komponen

A

B

C

Stirena

16,0193

3328,57

-59,95

Etil Benzena

16,0195

3279,47

-63,72 (Rosenberger,1983)

P operasi = 0,5 atm = 7,35 psi T operasi = 410 K = 278,9 oF  Dari persamaan Antoine pada suhu 410 K, didapatkan : •

P Stirena = 297,17 mmHg = 5,75 psi K Stirena = 0,782

•

P Etil Benzena = 389.32 mmHg = 7.53 psi

K Etil Benzena = 1.024


LA-7

F10W10 HIP

= 2722,23 kg

F10W10 S

= 232,57kg = 232,57 kg/ 104,14 kg/kgmol = 2,23 kgmol

F10W10EB

= 2564,95 kg = 2564,95 kg/ 106 kg/kgmol = 24,20 kgmol

Σ (massa zat i)volatil

= F8W8 S+ F8W8EB = 2797,52 kg

Σ (mol zat i)volatile

= mol S + mol EB

ZS10

= 2,23 / 26,43

= 0,08

Z EB10

= 24,20 / 26,43

= 0,92

= 26,43 kgmol

Dengan Trial di dapat L = 0,15 dan V = 0,85 Komponen Styrene Ethyl Benzene Σ

K 0,782 1.024

Y 0,08 0,92 1,00

X 0,1 0,9 1,00

F11W11HIP = 0 kg (tidak ada yang teruapkan) F11W11S + F11W11EB = V x Σ (massa zat i)volatil = 0,85 x 2797,52 kg = 2377,89 kg F11W11 Stirena

= 0,08 x 2377,89 kg = 191,07 kg

F11W11 Etil Benzena

= 0,92 x 2377,89 kg = 2187,83 kg

Alur 12 F12W12 Stirena = F11W11 Stirena = 191,07 kg F12W12 Etil Benzena = F11 W11 Etil Benzena = 2187,83 kg

Alur 13 F14W14HIP = F10W10HIP = 2722,23 kg F14W14S + F14W14EB

= L x Σ (massa zat i)volatil = 0,15 x 2797,52 kg = 419,63 kg

F14W14Stirena

= 0,10 x 419,63 kg = 41,86 kg

F14W14Etil Benzena

= 0,90 x 419,63 kg = 376,76 kg


LA-8

Alur 14 F15W15Stirena 15

= F14W14 Stirena

15

14

14

F W Etil Benzena = F W F15W15 HIP

= 41,86 kg

Etil Benzena = 376,76 kg

= F14W14 HIP = 2722,23 kg

5. Neraca massa di sekitar Rotary Dryer Fungsi : Untuk mengeringkan Kristal HIP dari kandungan 13% filtrat menjadi 2% filtrat.

S

= 41,86 kg

14

16

Rotary Dryer

EB = 376,76 kg HIP = 2722,23 kg

=?

EB = ? HIP = 2722,23 kg

(RD) 15

S

S = ? EB = ?

Alur 15 Efisiensi pengeringan ± 86,7 % F10W10S

(U.S. Patent, 1983)

= 0,867 x F15W15 S = 0,867 x 41,86 = 36,3 kg

F10W10EB = 0,867 x F15W15 EB = 0,867 x 376,76 = 326,77 kg

Alur 16 F17W17HIP = 0,98 x 2777,79 kg = 2722,23 kg F17W17S

= F15W15 S - F16W16 S = 41,86 – 36,3 = 5,56 kg

17

17

F W EB

= F15W15EB - F16W16EB = 376,76 – 326,77 = 50 kg


LC-1

1. Tangki Penyimpanan Stirena (T-01) Fungsi : Sebagai tampat penyimpanan stirena untuk kebutuhan selama 30 hari. Jenis

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elliptical dished ; T = 30oC

Kondisi Penyimpanan : P = 1 atm = 14,696 Psia a. Ukuran tangki Massa Stirena

= 44193,12kg/hari x 30 hari = 1325793,60 kg

ρ

Stirena

Volume

= 909,4 kg/m3 = 56,5 lb/ft3 =

1325793,60 kg 909,4kg / m 3

= 1457,9 m3 Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki

= 1,2 x volume tangki = 1457,9 m3 x 1,2 = 1749,48 m3

Direncanakan menggunakan tangki sebanyak 1 buah. Volume silinder (Vs)

=

π 4

D2 . Hs

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki ; Hs : D

=5:4

Perbandingan tinggi Elipsondal dengan diameter tangki ; T : D = 1 : 4

π

D2 . 5/4 D = 0,9812 D3

Volume silinder (Vs)

=

Volume tutup (Vn)

=

Volume tangki

= Vs + Vn

1749,48 m3

= 0,9812 D3 + 0,13083 D3

4

3,14 3 D 24

= 0,13083 D3


LC-2

D3

= 1573,23 m3

D

= 11,63 m = 38,16 ft

Tinggi tangki (HS)

= 5/4 D = 5/4 x 11,63 = 14,54 m = 47,70 ft

Tinggi tutup tangki (Hn) = ¼ D = ¼ x 11,63

= 2,91 m = 9,55 ft

Tinggi cairan dalam tangki (HI) : HI

=

4 x1749,48 4V = 2 3,14 x11,64 2 πD

b. Tekanan design (P) =

ρ ( Hs − 1)

= 16,5 m = 54,13 ft =

144

56,5(47,4 − 1) 144

= 18,2 psia c. Tebal Tangki : Bahan

tangki

direncanakan

carbon

steel

SA

283

grade

C

(Brownell&young,1979) Allowed stress (S)

= 12.650 psia

Efisiensi sambungan (E)

= 85 %

Faktor korosi (C)

= 0,125 in/thn

Umur alat

= 15 tahun

Tebal plat minimum (t)

=

PR + (c ⋅ n) dimana R = D/2(McCetta,1993) SE − 0,6 P

=

18,2 x(38,19 x12 ) / 2 in + (0,125 x 15) (12650 x0,85) − (0,6 x18,2)

= 1 in Dari tabel 5.4, Brownell, 1979, digunakan plat tangki dari carbon stell dengan ketebalan standard = 1 in.

2. Pompa Stirena (P-01) Fungsi

: Memompa stirena menuju tangki pencampuran (T-03)

Jenis

: Pompa Sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


LC-3

Laju alir massa

= 2033,66 kg/jam = 1,34 lbm/detik

(Neraca

Massa) Densitas

= 909,4 kg/m3 = 56,5 lb/ft3

Viskositas

= 4,586 x 10-4 lbm/ft.s

F

Laju alir volumetrik, Q =

ρ

=

1,34 lbm / det 56,5 lbm / ft

3

= 0,02 ft3/det

1. Perencanaan Pompa a. Diameter pipa ekonomis, De: De = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus, 1980)

= 3,9 (0,02) 0,45(56,5)0,13 = 1,13 in •

Dari App. C-6a, Foust, 1983, dipilih:

-

Jenis pipa : Carbon steel, sch.40

-

Diameter nominal

= 11/4 in = 0,104 ft

-

Diameter dalam (ID)

= 1,38 in = 0,115 ft

-

Diameter Luar (OD)

= 1,66 in = 0,138 ft

-

Luas penampang pipa dalam (Ai)

= 0,035 m

= 0,01040 ft2

2. Pengecekan Bilangan Reynold, Nre Kecepatan Rata-rata fluida, V: V=

0,02 Q = = 1,923 ft/s 0,01040 Ai

NRe =

ρVD (56,5)(1,923)(0,115) = = 27245,29 (Turbulen) 0,0004586 µ

Jenis aliran adalah aliran Turbulen Untuk komersial steel : ε = 4,6 x 10-5 m Kekasaran relative,

ε D

=

4,6 x 10 −5 0,035

(Geankoplis, 1983)

= 0,00131 m

Dari App. C-3, Foust, 1980 untuk nilai NRe = 27245,29 diperoleh : ƒ = 0,0225


LC-4

3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL Kelengkapan Pipa ;  Panjang pipa lurus, L1 = 70 ft  1 buah gate valve fully open (L/D = 13) (App.C-2a Foust, 1980) L2 = 1 x 13 x 0,0874 ft = 1,1362 ft  2 buah elbow standar 90oC(L/D = 30)

(App.C-2a Foust, 1980)

L3 = 2 x 30 x 0,0874 ft = 5,244 ft  1 buah sharp edge entrance (K= 0,5; L/D= 23)

(App.C-2c;

C-2d

Foust, 1980) L4 = 1 x 23 x 0,0874 ft = 2,0102 ft  1 buah sharp edge exit (K= 1 ;L/D= 49) (App.C-2c;

C-2d

Foust,

1980) L5 = 1 x 49 x 0,0874 ft = 4,2826 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 70 + 1,1362 + 5,244 + 2,0102 + 4,2826 = 82,673 ft 4. Menentukan friksi, ΣF

ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D

(Pers.2.10-6 Geankoplis,1983)

4(0,0225)(1,923 ft / s ) 2 (82,673 ft ) 2(32,174lbm ⋅ ft / lb f ⋅ s 2 )(0,115 ft )

= 3,718 ft.lbf/lbm

5. Kerja yang diperlukan, -Wf Laju alir masuk = laju alir keluar∆V = 0 Tinggi pemompaan ∆z = 12 ft Tekanan masuk = tekanan keluar ∆P = 0 Kerja poros pompa =

∆υ 2 g ∆pP + ∆Z + + ΣF + wf = 0 2 gc.α gc ρ

(Pers 2.7-28, Geankoplis, 1983) -wf = 0 + 12 + 0 + 3,718 = 15,718 ft ⋅ lb f / lbm 6. Daya Pompa, Ws Ws =

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


LC-5

=

(15,718 ft ⋅ lb f / lbm )(0,02 ft 3 / det)(56,5lbm / ft 3 ) 550 ft ⋅ lb f / s

= 0,032 hp

1hp

Effisiensi pompa 75% Daya aktual motor =

0,032 0,75

(Pers.2.7-30 Geankoplis, 1983)

= 0,042 hp Digunakan pompa yang berdaya =

1

20

hp

3. Tangki Penyimpanan Etil Benzena (T-02) Fungsi : Sebagai tampat penyimpanan Etil Benzena untuk kebutuhan selama 30 hari. Jenis

: Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elliptical dished ; T = 30oC

Kondisi Penyimpanan : P = 1 atm = 14,696 Psia b. Ukuran tangki Massa Etil Benzena

= 8243,28kg/hari x 30 hari = 247298,4 kg

ρ

Etil Benzena

Volume

= 858,3 kg/m3 = 53,59 lb/ft3 =

247298 4kg 858,3kg / m 3

= 288,13 m3 Faktor keamanan

= 20%

Volume tangki

= 1,2 x volume tangki = 288,13 m3 x 1,2 = 345,76 m3

Direncanakan menggunakan tangki sebanyak 1 buah. Volume silinder (Vs)

=

π 4

D2 . Hs

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki ; Hs : D

=5:4


LC-6

Perbandingan tinggi Elipsondal dengan diameter tangki ; T : D = 1 : 4

π

D2 . 5/4 D = 0,9812 D3

Volume silinder (Vs)

=

Volume tutup (Vn)

=

Volume tangki

= Vs + Vn

345,76 m3

= 0,9812 D3 + 0,13083 D3

D3

= 310,93 m3

D

= 6,77 m = 22,21 ft

Tinggi tangki (HS)

= 5/4 D = 5/4 x 6,77 = 8,46 m = 27,76 ft

4

3,14 3 D 24

= 0,13083 D3

Tinggi tutup tangki (Hn) = ¼ D = ¼ x 6,77

= 1,69 m = 5,54 ft

Tinggi cairan dalam tangki (HI) : HI

=

4 x345,76 4V = 2 3,14 x6,77 2 πD

b. Tekanan design (P) =

= 9,61 m = 31,53 ft

ρ ( Hs − 1)

=

144

53,59(27,76 − 1) 144

= 9,96 psia c. Tebal Tangki : Bahan

tangki

direncanakan

carbon

steel

SA

283

grade

C

(Brownell&young,1979) Allowed stress (S)

= 12650 psia


= 85 %

Faktor korosi (C)

= 0,125 in/thn

Tebal plat minimum (t)

=

PR + (c ⋅ n) dimana R = D/2 SE − 0,6 P


LC-7

=

9,96 x 22,21x12 / 2 + (0,125 x15) (12650 x0,85) − (0,6 x9,96)

= 2 in Dari tabel 5.4, Brownell, 1979, digunakan plat tangki dari carbon stell dengan ketebalan standard =2 in.

4. Pompa Etil Benzena (P-02) Fungsi

: Memompa Etil Benzena menuju tangki pencampuran (T-03)

Jenis

: Pompa Sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Laju alir massa

= 377,82 kg/jam = 0,21 lbm/detik

(Neraca

Massa) Densitas

= 858,3 kg/m3 = 53,59 lbm/ft3

Viskositas

= 3,966 x 10-4 lbm/ft.s


F

ρ

=

0,21 lbm / det 53,59 lbm / ft

3

= 0,00392 ft3/det


(Timmerhaus, 1980)

= 3,9 (0,00392) 0,45(53,59)0,13 = 0,5405 in Dari App. C-6a, Foust, 1983, dipilih: -


-

Diameter nominal

= ¾ in

-

Diameter dalam (ID)

= 0,824 in = 0,0687 ft = 0,0209 m

-

Diameter Luar (OD)

= 1,050 in = 0,0875 ft

-


= 0,0625 ft

= 0,00371 ft2


LC-8


0,00392 Q = = 1,057 ft/s 0,00371 Ai

NRe =

ρVD (53,59)(1,057)(0,0687) = = 9812,12 (Turbulen) 0,0003966 µ


ε D

=

4,6 x 10 −5 0,0209

(Geankoplis, 1983)

= 0,0022 m

Dari App. C-3, Foust, 1980 untuk nilai NRe = 9812,12 diperoleh : ƒ = 0,034 3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL Kelengkapan Pipa ; 

Panjang pipa lurus, L1 = 70ft



1 buah gate valve fully open (L/D = 13)


L2 = 1 x 13 x 0,0518ft = 0,6734 ft 

2 buah elbow standar 90oC(L/D = 30)


L3 = 2 x 30 x 0,0518ft = 3,108 ft 

1 buah sharp edge entrance (K= 0,5; L/D= 18) (App.C-2c; C-2d Foust, 1980) L4 = 1 x 18 x 0,0518 ft = 0,9324 ft



1 buah sharp edge exit (K= 1 ;L/D= 39)

(App.C-2c; C-2d Foust, 1980)

L5 = 1 x 39 x 0,0518 ft = 2,0202 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 70 + 0,6734 + 3,108 + 0,9324 + 2,0202 = 76,734 ft 4. Menentukan friksi, ΣF

ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D


4(0,034)(1,057 ft / s ) 2 (76,734 ft ) = 8,67 ft.lbf/lbm 2(32,174lbm ⋅ ft / lb f ⋅ s 2 )(0,0209 ft )


LC-9

5. Kerja yang diperlukan, -Wf Laju alir masuk = laju alir keluar∆V = 0 Tinggi pemompaan ∆z = 12 ft Tekanan masuk = tekanan keluar ∆P = 0


Kerja poros pompa =


=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,0079 hp

1hp


0,0079 0,75


= 0,011 hp Digunakan pompa yang berdaya =

1

20

hp

5. Mixer 1 (M-01) Fungsi

: Untuk mencampur Stirena dengan Etil Benzena.

Bentuk

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal.

Bahan

: Stainless Steel A-283-54 grade C

Jumlah

: 1 Unit

Kondisi Operasi Temperatur

: 30 oC

Tekanan

: 1 atm

Kebutuhan Perancangan

: 1 hari

- Laju massa larutan

: 104289,3 kg/hari

- Densitas campuran

:

881,3 kg/m3 = 54,8 lb/ft3


LC-10

1. Menentukan ukuran tangki a. Volume Tangki, VT: Volume =

104289,3 kg / hari = 118,34 m3 3 881,3kg / m

Faktor keamanan, fk = 20 % Volume tangki = 1,2 x 118,34 m3 = 142 m3 b. Diameter Tangki dan Tinggi Tangki : Direncanakan : - Tinggi silinder : Diameter (HS:D) = 2 : 1 V = ¼ π D2 H = ¼ π D2 (2/1 D)

142 m3

D = 4,49 m = 176,77 in H = 8,98 m 2. Menentukan tebal shell dan tutup tangki a. Tebal shell : Bahan yang digunakan adalah Stainless Steel, dimana: 

Allowable Working Stress (S) = 12650 psia

(Brownell, 1979)




= 0,8

(Brownell, 1979)



Faktor korosi

= 0,13 - 0,5 mm/tahun

(Perry, 1997)

Diambil = 0,01 in/tahun 

Umur alat

= 15 tahun



Tekanan Operasi

= 1 atm = 14,7 psia

Tinggi Cairan dalam Tangki, h =

=

Tekanan Hidrostatis

= =

Faktor keamanan 20 %;

Volume 1 πD 2 4 142 1 π (4,49 ) 2 4

ρ ⋅h⋅ g g ) c

144

= 8,97 m = 29,43 ft

+P

(54,8 )(29,43) ⋅ 1) + 14,7 psia = 25,9 psia 144

Pd = 1.2 x 25,9 = 31,08 psia


LC-11

Tebal dinding silinder t = =

PR + (c ⋅ n ) SE − 0,6 P

dimana R = D/2

(McCetta,1993)

31,08(176,77 / 2)in + (0,01 x 15) = 0,42 in (12650 psiax 0,8) − (0,6 x 31,07)

Dari tabel 5.4, Brownell, 1979, dipilih tebal tangki standar 1/2 in. c. Tebal Tutup Tebal tutup dianggap sama dengan tebal shell karena terbuat dari bahan yang sama = ½ in. 3. Penentuan pengaduk Jenis pengaduk

: flat six blade open turbine (turbin datar enam daun)

Kecepatan putaran (N) = 57 rpm = 0,95 rps Efisiensi motor

= 80%

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 4 W : Dt = 1 : 20 C : Dt = 1 : 4 L : Dt = 1 : 4 4 baffle : J : Dt = 1 : 10 Dimana : Da = Diameter pengaduk Dt = Diameter tangki W = Lebar daun pengaduk (blade) C = Jarak pengaduk dari dasar tangki J = Lebar baffle L = Panjang daun pengaduk (blade) Jadi : Diameter pengaduk (Da) = 1/4 D

= 1/4 x 3 m

= 0,75 m

Lebar daun pengaduk (W) = 1/20 x Dt = 1/20 x 3 m = 0,15 m Tinggi pengaduk dari dasar (C) = ¼ x Dt = ¼ x 3 m = 0,75 m Panjang daun pengaduk( L) = 1/16 x Dt = 1/16 x 3 m = 0,19 m Lebar baffle (J)

= 1/10 x Dt = 1/10 x 3 m = 0,30 m


LC-12

Bilangan Reynold, NRe =

(54,8)(0,95)(0,75) 2 ρN (Da) 2 = = 2458753,15 µ 1,191.10 − 4

NRe > 10.000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22 Maka, P = Np x ρx N3 x Da5 = 2,22 x 54,8 x 0,953 x 0,755 P = 24,75 J/s x

1 hp 745,7 J / s

= 0,033 hp Efisiensi motor penggerak 80% Daya motor penggerak =

0,033 = 0,04125 hp 0,8

6. Pompa Mixer 1 (P-03) Fungsi

: Memompa larutan dari mixer 1 menuju menuju Heat Exchanger (HE-01)

Jenis

: Pompa Sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Laju alir massa

= 4795,94 kg/jam = 2,66 lbm/detik

(Neraca

Massa) Densitas

= 881,3 kg/m3 = 54,8 lb/ft3

Viskositas

= 4,586 x 10-4 lbm/ft.s


F

ρ

=

2,66 lbm / det 54,8 lbm / ft

3

= 0,048 ft3/det


(Timmerhaus, 1980)

= 3,9 (0,048) 0,45(53,59)0,13 = 1,67 in


LC-13

•


-


-

Diameter nominal

= 2 in

-

Diameter dalam (ID)

= 2,067 in = 0,172 ft

-

Diameter Luar (OD)

= 2,375 in = 0,1979 ft

-


= 0,17 ft = 0,0525 m

= 0,0233 ft2


0,048 Q = = 2,06 ft/s 0,0233 Ai

NRe =

ρVD (54,8)(2,06)(0,172) = = 42339,15 (Turbulen) 0,0004586 µ


ε D

=

4,6 x 10 −5 0,0525

(Geankoplis, 1983)

= 0,00086 m







L2 = 1 x 13 x 0,134ft = 1,742 ft 






L5 = 1 x 39 x 0,134 ft = 5,226 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 = 30 + 1,742 + 2,412 + 5,226 = 39,38 ft


LC-14

4. Menentukan friksi, ΣF

ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D






=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,013 hp

1hp


0,013 0,75


= 0,017 hp Digunakan pompa yang berdaya = 0,020 hp

7. HEAT EXCHANGER (HE- 01) Fungsi

: Memanaskan

larutan campuran

Stirena dan Etil

Benzena sebelum masuk mixer dari suhu 30oC menjadi 105 OC Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: 2-4 shell and tube exchanger


LC-15

Dipakai •

•

•

: ¾ in OD Tube 18 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass

Fluida panas Laju alir massa, W

= 672,59 kg/jam

= 1345,03 lbm/jam

Temperatur masuk

= 150oC

= 302 oF

Temperatur keluar, T2 = 150oC

= 302 oF

Fluida dingin Laju alir massa, w

= 4779,94 kg/jam

= 10358,11 lbm/jam

Temperatur masuk, t1

= 30oC

= 86oF

Temperatur keluar, t2

= 105 oC

= 221 oF

Panas yang diserap (Q) = 555916,50 kJ/Jam = 528120,68 Btu/jam (1) Δt = beda suhu sebenarnya Fluida panas

Fluida dingin

Selisih

T1 = 302

Temp. tinggi (oF)

t2 = 221

Δt1 = 81

T2 = 302

Temp. rendah (oF)

t1 = 86

Δt2 = 216

Δt = LMTD

=

216 − 81 216 ln 81

= 137,46 oF

R=

T1 − T2 302 − 302 = =0 135 t 2 −t 1

S=

t 2 − t1 135 = = 0,63 216 T1 −t 1

(Pers.5.14 Kern, 1950)

Dari gambar 18 Kern (1950) diperoleh nilai FT = 1 Δt = LMTD x FT = 137,46 x 1 = 137,46 oF (2)

Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 302 + 302 = 302 oF = 2 2

tc =

t1 + t 2 221 + 86 = 2 2

= 153,5oF


LC-16

Dalam perancangan ini digunakan heat exchanger dengan spesifikasi : • Diameter luar tube (OD) = ¾ in • Jenis tube = 18 BWG • Pitch (PT) = 1 in square pitch • Panjang tube (L) = 20 ft a. Dari table 8 hal 840, Kern, 1965, diperoleh UD = 20-60, faktor pengotor (RD) = 0,003 Diambil UD = 25 Btu/jam.ft2.oF Luas permukaan untuk perpindahan panas : A=

Q = U D x∆t

528120,68 = 192,10 ft2 Btu 20 x 137,46 o F jam. ft 2 .o F

Luas permukaan luar (a”) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube, Nt =

(Tabel 10, hal. 843, Kern)

A 192,10 = = 48,93 buah Lxa 20 ftx 0,1963 ft 2 / ft

b. Dari table 9 hal 841, Kern 1965, nilai yang terdekat adalah = 68 tube dengan ID shell 12 in. c. Koreksi UD A = L x Nt x a = 20 ft x 68 x 0,1963 ft2/ft = 266,97 ft2 UD =

Q 528120,68 Btu = = 14,39 o A x ∆t 266,97 x 137,46 F jam. ft 2 .o F


LC-17

Fluida panas : Sisi shell

Fluida dingin : sisi tube 3. Flow area tube, at’ = 0,334 in2 (table 10, kern)

3. Flow area shell aS = Ds × C ' xB ft2 144 xPr

at’ = Ntxa t ' 144 xn

(Pers. 7.1, Kern)

at’ = 68 x 0,334 = 0,039 ft2 144 x 4

Ds = Diameter dalam shell = 10 in B = Baffle spacing = 5 in Pr = Tube pitch = 1 in

4 .Mass velocity

C’ = Clearance = PT – OD

Gt = w = 10358,11

aS = 12 × 0,25 x5 = 0,1042 ft2 144 x1r

= 265592,56 lbm/jam.ft2 5. Bilangan Reynold Pada tc = 153,5oF

4. Kecepatan massa

μ = 0,392 lbm/ft.jam

GS = W = 1345,03 aa 0,1042

Dari Tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 18BWG

= 12908,16 lbm/jam.ft

2

diperoleh

5. Bilangan Reynold

ID = 0,652 in = 0,0543 ft Ret = ID × Gt

o

Pada Tc = 302 F

µ


= 0,0543 × 265592,56 0,392

Dari Gbr. 28, Kern, untuk ¾ in dan 1 in sq. pitch, diperoleh de = 0,95 in.

= 36789,99

De = 0,95/12 = 0,0792 ft

6. Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 100

Res = De × GS µ

Pada Ret = 36789,99 7. Pada Tc = 153,5 oF

= 0,0792 × 12908,16 0,052

k = 0,08 btu/jam.ft.oF (Fig. 1 Kern, 1965) Cp = 80,134 btu/lbm.oF

= 19660,12 6. Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH = 80

=  Cpµ   k 

Pada ReS = 19660,12 7. Pada Tc = 302oF k = 0,0795 btu/jam.ft.oF (Fig. 1 Kern, 1965) Cp = 1,1 btu/lbm.oF =  Cpµ   k 

0,039

at

= 1 – 0,75 = 0,25 in

1

(pers. 7.8, Kern)

3

8. hi

 1,1 × 0,052  =   0,0795 

hi 3

0 ,14

De  k  µ w 

ho = 80 x 0,0795 x0,9 x1 0,0792 = 72,27 Btu/jam.ft2.oF

 80,134 × 0,392  =  0,08  

1

3

=6 0 ,14 = jH k  cµ  µ     = 100 0,08 (6) ⋅1 0,0543 = 883,98 btu/jam.ft2.oF

= 0,9 8. ho = jH k  cµ  µ    

3

(Fig 2 Kern, 1965)

ID  k  µ w 

(Fig 2 Kern, 1965) 1

1

9.

hio = hi × ID

( Kern, 1950)

OD

= 883,98 × 0,0543 0,0625

= 768 Btu/jam.ft2.oF


LC-18

10. Clean over-all coeffisient, Uc Uc = hio × ho = 768 × 72,27 hio + ho 768 + 72,27

(Pers. 6.7 Kern, 1950)

= 66,05 btu/jam.ft2.oF 11. Faktor pengotor, Rd Rd = Uc − Ud = 66,05 − 14,39 Uc × Ud 66,05 × 14,39

(Pers. 6.13 Kern, 1950)

= 0,054

Kesimpulan :

Karena Rd hitung > Rd ketentuan, 0,054 > 0,003 maka spesifikasi HE yang direncanakan dapat diterima

Pressure Drop Shell 1.

Tube

Untuk ReS = 19660,12 2

2

1. Ret = 36789,99, f = 0,00018 (fig.29)

f = 0,0018 ft /in

s = 0,75 2. ∆Pt =

s = 0,91

2

f Gt L n 5,22 x1010 DS .ϕ S

2 = 0,00018 x (36789,99) x 20 x 4

Ds = 10/12 = 0,83

5,22 x1010 x 0,0543 x 0,75.x11

2.

= 9,17x 10-03 psi

N + 1 = 12 x L B

N + 1 = 12 x 20 = 48

2 2 3. G = 1035811, V , V = 0 ,16

5

2g

∆PS = fGS DS ( N + 1) 2

3.

5,22 x10 DeS .ϕ S 10

2 = 0,0018 x (19660,12) x 0,83 x 48 10

5,22 x10

x 0,0792 x 1.x11

= 6,7 x 10-3 psi ∆PS < 10 psi

2g

2 ∆Pr = 4n V

s

2g

= 4x 4 x 0,16 = 3,41 psi 0,75

4. ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 9,17x 10-03 + 3,41 = 3,42 psi ∆PT < 10 psi

Kesimpulan : Karena tekanan hitung masih dalam batas yang diizinkan (10 psi), maka spesifikasi HE yang direncanakan dapat diterima


LC-19

8. Gudang Polibutadiena (G-01) Fungsi

:

Tempat

penyimpanan

Polibutadiena

untuk

kebutuhan selama 30 hari Bahan konstruksi

: Beton

Jenis

: Bangunan beton dengan atap

Jumlah

: 1 unit

Kondisi penyimpanan

: 30 oC ; 1 atm

Volume Polibutadiena

= 17,92 m3/hari

Faktor keamanan, fk

= 10 %

Volume gudang

= 1,1 x 17,92 m3/hari x 30 hari

[Neraca massa]

= 591,36 m3 Diambil tinggi

=5m

Panjang

=2L

Volume gudang

= P x L x T = 2L x L x 5 = 10 L2

591,36 m3

= 10 L2 L = 7,69 m P = 15,38 m

9 . Bucket Elevator (BE -01) Fungsi

:

Mengangkut Polibutadiena dari Gudang (G–01)

menuju

Screener (SC-01) Jenis

:

Semi vertical Bucket Elevator

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Kapasitas

= 730,95 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas, Fi

= 1,2 x 730,95 kg/jam = 877,14 kg/jam

[Neraca massa]

= 0,8771 ton/jam

Dari Perry (1997) tabel 21-15, untuk kapasitas < 14 ton/jam digunakan : Dimensi bucket : lebar = 6 in

= 152 mm

proyeksi = 4 in

= 102 mm

dalam = 4,25 in = 108 mm


LC-20

Jarak antar bucket

= 12 in

Elevator center

= 45 ft

Kecepatan putar

= 43 rpm

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit

Daya head shaft

= 1 hp

Diameter head shaft

= 1 15/16 in

Diameter tail shaft

= 1 11/16 in

Pulley head

= 20 in

Pulley tail

= 14 in

Lebar belt

= 7 in

Daya tambahan

= 0,02 hp/ft

Daya, P

= 305 mm

= 68,6 m/menit

= (Elevator center x daya tambahan) + Daya head shaft = (45 x 0,02) + 1 = 1,9 hp

[Perry dan Green, 1997]

Effesiensi motor (Em) = 80 % Daya motor,

P 1,9 = 2,375 hp ≈ 2,5 hp = E m 0,8

10. Hammer Mill (HM -01) Fungsi

: Untuk memotong-motong polibutadiena sebelum dimasukkan ke dalam screener.

Bahan Konstruksi : Baja Jenis

: Micro Pulverizer Hammer Mill

Kondisi Operasi : 30oC, 1 atm Laju alir massa

= 730,95 kg/jam

Faktor kelonggaran = 20% Kapasitas alat

= 1,2 x 730,95 kg /jam = 877,14 kg/jam = 0,8771 ton/jam

Dari table 20-21 Perry, 1997, untuk kapasitas 0,4 ton/jam diperoleh : -

Ukuran hammer mill : (3 x 1 x ¼)

-

Kecepatan

: 3500 rpm

-

Daya

: 25 HP


LC-21

11. Screening (SC-01) Fungsi

: Untuk menyeragamkan ukuran polibutadiena yang telah dipotong oleh hammer mill..

Bahan Konstruksi : Baja Jenis

: Vibrating gyratory Screen

Kondisi Operasi : 30oC, 1 atm Laju alir massa

= 730,95 kg/jam

Faktor kelonggaran = 20% Kapasitas alat

= 1,2 x 730,95 kg /jam = 877,14 kg/jam = 0,8771 ton/jam

Dari table 19-6 Perry, 1997, dipilih screening dengan spesifikasi : -

Equivalent designation : 24 mesh

-

Sieve opening

: 0,278 in

-

Dimensi (m)

: 1,7 x 1,9 x 2,5

-

Kecepatan

: 500 rpm

-

Daya

: 5 hp

12. Belt Conveyor (BC-01) Fungsi

: Mengangkut polibutadiena dari Screener (SC-01) ke Rotary Feeder.

Laju alir polybutadiene

= 730,95 kg/jam = 0,73 ton/jam

Faktor Keamanan

= 20 %

Kapasitas alat

= 1,2 X 0,88 ton/jam = 0,88 ton/jam

Dari table 21-7 Perry, 1997, berdasarkan kapasitas 3 ton/jam diperoleh : - Kecepatan belt

= 100 ft/menit

- Lebar belt

= 14 inc

- Daya motor

= 2 hp

13. Rotary Feeder (RF-01) Fungsi

:

Menghaluskan Polibutadiena

yang akan

masuk ke mixer (M-01).


LC-22

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Kapasitas

= 730,95 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas, T

= 1,2 x 730,95 kg/jam

[Neraca massa]

= 877,14 kg/jam

= 0,8771 ton/jam

Digunakan: Kecepatan putar (S) = 200 rpm Ukuran ayakan (L)

= 10 x 17 in =1,42 ft

Volume

=

Ukuran lantai (Lo)

= 20 x 17 in = 28,33 ft

Faktor friksi (F)

= 0,05

Daya

=

797,4 kg / jam =0,896 m3 = 31,64 ft3 890 kg / m 3

F ( L + Lo) (T + 0,03 .S ) + T 990

0,05(1,42 + 28,33) (0,797 + 200) + 0,797 990 = 0,303 hp

14. Mixer 2 (M-02) Fungsi

: Untuk

mencampurkan

hingga

homogen

Stirena, Etil Benzena dan Polibutadiena. Bentuk

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan tutup dan alas ellipsoidal.

Bahan

: Stainless Steel A-283-54 grade C

Jumlah

: 1 Unit

Kondisi Operasi

: 105oC ; 1 atm

Laju alir massa

= 5510,89 kg/jam = 3,068 lbm/detik (Neraca Massa)

Densitas campuran

= 882,47 kg/m3 = 54,88 lbm/ft3

Viskositas campuran

= 1,191 x 10-4 lbm/ft.s


LC-23

Menentukan Ukuran Tangki a. Kapasitas tangki, Vt Volume

=

5009,90kg / jam 882,47 kg / m 3

= 5,68 m3/jam Waktu tinggal (Τ) = 4,5 jam Faktor keamanan = 20% = 1,2 x 5,68m3/ jam x 4,5 jam

Vt

= 30,67 m3

b. Diameter dan Tinggi Tangki Diameter tangki, Dt Vt = Vsilinder = ¼ π Dt2 Asumsi; H =

3

Dt

2

Vt = ¼ π Dt2 ( 3 2 Dt) Vt = 3 8 π Dt3 Dt3 =

8Vt 3π

Dt =

3

r

8Vt = 3π

= ½ Dt

3

8 × 30,67 3π

= ½ (3 m)

Tinggi tangki, H =

3

2

(3 m)

=3m

= 118 in

= 1,5 m

= 59 in

= 4,5 m

= 14,76 ft

2. Menentukan Tebal Dinding dan Head Tangki Bahan yang dipakai adalah Carbon steel SA-283 Grade C, dimana :  Allowable stress (S)

= 12.650 psi [Tabel 13.1 Brownell & Young, 1959]

 Efisiensi sambungan (E)

= 0,9 (Single-welded butt joint) [Tabel 13.2 Brownell & Young, 1959]

 Corrosion allowance, C

= 0,13 – 0,5 mm/tahun[Perry, 1997]

Diambil = 0,5 mm/tahun = 0,02 in/tahun  Umur alat yang direncanakan, n = 15 tahun  Tekanan operasi, Po

= 1 atm

= 14,7 psia


LC-24

Tinggi cairan dalam tangki, h

: =

4 ⋅ Volume laru tan π ⋅ Dt 2 4 × 30,67 m 3 3,14 × (3 m )

2

= 4,34 m = 14,23 ft Tekanan desain = =

ρ (h − 1) 144

+ Po [Pers 3.17 Brownell & Young, 1959]

54,88 lbm / ft 3 (14,23 ft − 1) + 14,7 psia 144

= 19,74 psi Faktor keamanan = 20 % Pd = 1,2 x 19,74 psi

tshell =

maka :

P.R + C. n S . E − 0,6 P

= 23,69 psi

dimana R = D/2

[Tabel 9 McCetta & Cunningham, 1993] =

23,69 psi × (59)in + ( 0,02 × 15)in (12650 psi × 0,9) − ( 0,6 × 23,69 psi )

= 0,423 in Digunakan tebal tangki standar 1/2 in [Tabel 5.4 Brownell & Young, 1959] •

Menentukan head tangki Menentukan tebal head (th) th =

P.r.W + C .n 2. f .E − 0,2.P

W = ¼ [3 + (r/icr)1/2] a = ID/2 = 118/2 = 59 in OD = ID = 2t = 118 + 2 . (0,5) = 119 in

= 9,92 ft

Dari Brownell table 5.7 didapat ukuran standar : - OD = 102in = 8,5 ft - icr = 6 1/8 in


LC-25

- r

= 96 in

Sehingga : W = ¼ [3 + (96/6,125)1/2] = 1,74 in th =

14,7.96.1,74 + (0,02 x15) 2.12650.0,9 − 0,2.14,7

= 0,41 in Digunakan tebal standar ½ in •

Menentukan tinggi head Untuk tebal head ½ in, maka Standar straight flange (sf) = 11/2 – 31/2 in (Brownel, table 5.6) Dipilih sf = 3 in Gambar OD

OA

icr

sf

b

A

r ID a

t C

(Brownel, fig. 5.8)

BC = r – icr = 96 – 5,875 = 90,125 in AB = (ID/2) – icr = 46,1025 – 5,875 = 40,2275 in AC = (BC2-AB2)1/2 = 80,649 in b

= r – AC = 96- 80,649 = 15,351 in

Tinggi head (OA) = th + b + sf = 0,41 + 15,351 + 3 = 18,761 in Tinggi tangki total = H + 2 (OA)


LC-26

= 11,53 ft+ (2 . 18,761/12) ft = 14,66 ft

3. Penentuan pengaduk Jenis pengaduk



= 80%

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 4

(Holland, 1989)

W : Dt = 1 : 20

(Holland, 1989)

C : Dt = 1 : 4

(Holland, 1989)

L : Dt = 1 : 4

(Holland, 1989)

4 baffle : J : Dt = 1 : 10

(Holland, 1989)

Dimana : Da = Diameter pengaduk Dt = Diameter tangki W = Lebar daun pengaduk (blade) C = Jarak pengaduk dari dasar tangki J = Lebar baffle L = Panjang daun pengaduk (blade) Jadi : Diameter pengaduk (Da) = 1/4 D

= 1/4 x 3 m

= 0,75 m

Lebar daun pengaduk (W) = 1/20 x Dt = 1/20 x 3 m = 0,15 m Tinggi pengaduk dari dasar (C) = ¼ x Dt = ¼ x 3 m = 0,75 m Panjang daun pengaduk( L) = 1/16 x Dt = 1/16 x 3 m = 0,19 m Lebar baffle (J) Bilangan Reynold, NRe =

= 1/10 x Dt = 1/10 x 3 m = 0,30 m

(54,88)(0,95)(0,75) 2 ρN (Da) 2 = = 246234,26 µ 1,191.10 − 4

NRe > 10.000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22


LC-27

Maka, P = Np x ρx N3 x Da5 = 2,22 x 54,8 x 0,953 x 0,755 P = 24,75 J/s x

1 hp 745,7 J / s

= 0,033 hp Efisiensi motor penggerak 80% Daya motor penggerak =

0,033 = 0,04125 hp 0,8

15. Pompa Mixer 2 (P- 04) Fungsi

: Memompa larutan dari mixer 2 menuju Heat Exchanger (HE-02)

Jenis

: Pompa Sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Laju alir massa

= 5510,89 kg/jam = 3,07 lbm/detik

(Neraca

Massa) Densitas campuran

= 882,47 kg/m3 = 54,88 lb/ft3

Viskositas campuran

= 1,191 x 10-4 lbm/ft.s


F

ρ

=

3,07 lbm / det 54,88 lbm / ft

3

= 0,056 ft3/det


(Timmerhaus, 1980)



-

Diameter nominal

= 2 in

-

Diameter dalam (ID)

= 2,067 in = 0,172 ft

-

Diameter Luar (OD)

= 2,375 in = 0,1979 ft

-


= 0,17 ft = 0,0525 m

= 0,0233 ft2


LC-28


0,056 Q = = 2,40 ft/s 0,0233 Ai

NRe =

ρVD (54,88)(2,40)(0,172) = = 190213,8 (Turbulen) 0,0001191 µ


ε D

=

4,6 x 10 −5 0,0525

(Geankoplis, 1983)

= 0,000876 m

Dari App. C-3, Foust, 1980 untuk nilai NRe = 190213,8 diperoleh ƒ = 0,021 3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL Kelengkapan Pipa ; 






L2 = 1 x 13 x 0,134ft = 1,742 ft 



L3 = 2 x 30 x 0,134ft = 8,04 ft 






L5 = 1 x 51 x 0,134 ft = 6,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 70 + 1,742 + 8,04 + 3,35 + 6,7 = 89,832 ft 4. Menentukan friksi, ΣF

ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D




LC-29

5. Kerja yang diperlukan, -Wf Laju alir masuk = laju alir keluar ∆V = 0 Tinggi pemompaan ∆z = 12 ft Tekanan masuk = tekanan keluar ∆P = 0


Kerja poros pompa =

(Pers 2.7-28, Geankoplis, 1983) -wf = 0 + 12 + 0 + 3,93 = 15,93 ft ⋅ lb f / lbm

6. Daya Pompa, Ws Ws =

=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,09 hp

1hp


0,09 0,75


= 0,12 hp Digunakan pompa yang berdaya = 1/5 hp

16. HEAT EXCHANGER - 02 Fungsi

: Memanaskan

larutan

dari mixer sebelum masuk o

Reaktor 1 dari suhu 105 C menjadi 137OC Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: 2-4 shell and tube exchanger

Dipakai

: ¾ in OD Tube 18 BWG, panjang = 20 ft, 4 pass

•

Fluida panas Laju alir massa, W

= 336,45 kg/jam

= 674,33 lbm/jam

Temperatur masuk

= 150oC

= 302 oF

Temperatur keluar, T2 = 150oC

= 302 oF


LC-30

•

Fluida dingin

•

Laju alir massa, w

= 5510,89 kg/jam

= 11044,72 lbm/jam

Temperatur masuk, t1

= 105oC

= 221 oF

Temperatur keluar, t2

= 137 oC

= 278,6 oF

Panas yang diserap (Q) = 278087,92 kJ/Jam = 264183,52Btu/jam (3) Δt = beda suhu sebenarnya Fluida panas

Fluida dingin

T1 = 302

Temp. tinggi (oF)

T2 = 302

Temp. rendah (oF)

Δt = LMTD

=

81 − 23,4 81 ln 23,4

R=

T1 − T2 302 − 302 = =0 57,6 t 2 −t 1

S=

t 2 − t1 57,6 = = 0,71 81 T1 −t 1

Selisih Δt1 = 23,4

t2 = 278,6

Δt2 = 81

t1 = 221

= 66,04 oF

(Pers.5.14 Kern, 1950)

Dari gambar 18 Kern (1950) diperoleh nilai FT = 1 Δt = LMTD x FT = 66,04 x 1 = 66,04 oF (4)

Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 302 + 302 = 302 oF = 2 2

tc =

t1 + t 2 221 + 278,6 = 2 2

= 249,8oF

Dalam perancangan ini digunakan heater dengan spesifikasi : • Diameter luar tube (OD) = ¾ in • Jenis tube = 18 BWG • Pitch (PT) = 1 in square pitch • Panjang tube (L) = 20 ft


LC-31

d. Dari table 8 hal 840, Kern, 1965, diperoleh UD = 10-40, factor pengotor (RD) = 0,003 Diambil UD = 20 Btu/jam.ft2.oF Luas permukaan untuk perpindahan panas : A=

Q = U D x∆t

264183,52 = 200 ft2 Btu 20 x66,04 o F jam. ft 2 .o F

Luas permukaan luar (a”) = 0,1963 ft2/ft Jumlah tube, Nt =

(Tabel 10, hal. 843, Kern)

A 200 = = 50,94 buah Lxa 20 ftx 0,1963 ft 2 / ft

e. Dari table 9 hal 841, Kern 1965, nilai yang terdekat adalah = 68 tube dengan ID shell 12 in.

f. Koreksi UD A = L x Nt x a = 20 ft x 68 x 0,1963 ft2/ft = 266,97 ft2 UD =

Q 264183,52 Btu = = 14,98 o A x ∆t 266,97 x 66,04 F jam. ft 2 .o F


LC-32

Fluida panas : Sisi shell

Fluida dingin : sisi tube 4. Flow area tube, at’ = 0,334 in2 (table 10, kern)

3. Flow area shell aS = Ds × C ' xB ft2 144 xPr

(Pers. 7.1, Kern)

Ds = Diameter dalam shell = 10 in B = Baffle spacing = 5 in Pr = Tube pitch = 1 in

at’ = Ntxa t ' 144 xn at’ = 68 x 0,334 = 0,039 ft2 144 x 4 4 .Mass velocity

C’ = Clearance = PT – OD

Gt = w = 11044,72 at

= 1 – 0,75 = 0,25 in aS = 12 × 0,25 x5 = 0,1042 ft2 144 x1r

5. Bilangan Reynold Pada Tc = 234,5oF μ = 0,6876 lbm/ft.jam

GS = W = 674,33 a a 0,1042

Dari Tabel 10, Kern, untuk ¾ in OD, 18BWG 2

diperoleh

5. Bilangan Reynold

ID = 0,652 in = 0,0543 ft Ret = ID × Gt

o

Pada Tc = 302 F

µ


= 0,0543 × 283197,95 0,6876

Dari Gbr. 28, Kern, untuk ¾ in dan 1 in sq. pitch, diperoleh de = 0,95 in.

= 22364,24

De = 0,95/12 = 0,0792 ft

6. Taksir jH dari Gbr. 24, Kern, diperoleh jH = 80

Rea = De × GS µ

Pada Ret = 22364,24 7. Pada Tc = 249,8 oF

= 0,0792 × 6471,5 0,0795

k = 0,078 btu/jam.ft.oF (Fig. 1 Kern, 1965) Cp = 82,034 btu/lbm.oF

= 6447,10 6. Taksir jH dari Gbr. 28, Kern, diperoleh jH= 42

=  Cpµ   k 

Pada ReS = 6447,10 7. Pada Tc = 302oF k = 0,0795 btu/jam.ft.oF (Fig. 1 Kern, 1965) Cp = 1,1 btu/lbm.oF =  Cpµ   k 

1

0,039

= 283197,95 lbm/jam.ft2

4. Kecepatan massa

= 6471,5 lbm/jam.ft

(pers. 7.8, Kern)

3

8. hi

 1,1 × 0,052  =   0,0795 

hi 3

= 0,90 9. ho = jH k  cµ  µ    

0 ,14

De  k  µ w 

ho = 42 0,0795 x0,90 x1 0,0792 = 37,94 Btu/jam.ft2.oF

3

 82,034 × 0,6876  =  0,078  

1

3

= 7,2 0 ,14 = jH k  cµ  µ     ID  k  µ w 

(Fig 2 Kern, 1965) 1

1

= 80 0,078 (7,2) ⋅1 0,0543 = 827,40 btu/jam.ft2.oF

10. hio = hi × ID

( Kern, 1950)

OD

= 827,40 × 0,0543 0,0625

= 718,85 Btu/jam.ft2.oF


LC-33

11. Clean over-all coeffisient, Uc Uc = hio × ho = 718,85 x 37,94 hio + ho 718,85 + 37,94

(Pers. 6.7 Kern, 1950)

= 36,0 btu/jam.ft2.oF 12. Faktor pengotor, Rd Rd = Uc − Ud = 36 − 14,98 Uc × Ud 36 × 14,98

(Pers. 6.13 Kern, 1950)

= 0,039

Kesimpulan :

Karena Rd hitung > Rd ketentuan, 0,039 > 0,03 maka spesifikasi HE yang direncanakan dapat diterima

Pressure Drop Shell 1.

Tube

Untuk ReS = 6447,10 2

1. Ret = 22364,24, f = 0,00021

2

f = 0,0027ft /in

s = 0,8824 2. ∆Pt =

s = 0,91

2

f Gt L n 5,22 x1010 DS .ϕ S

2 = 0,00021 x (283197,95) x 20 x 4

Ds = 10/12 = 0,83

5,22 x1010 x 0,0543 x 0,8824.x11

2.

N + 1 = 12 x L

= 0,539 psi

B

N + 1 = 12 x 20 = 48

2 2 3. G = 283197,95 V , V = 0 ,011

5

3.

2g

2 ∆PS = fGS DS ( N + 1)

5,22 x1010 DeS .ϕ S

2 = 0,0027 x (6471,5) x 0,83 x 48

5,22 x1010 x 0,0792 x 1.x11

= 1,09 x 10-3 psi ∆PS < 10 psi

2g

2 ∆Pr = 4n V

s

2g

= 4x 4

x 0,011 = 0,20 psi

0,8824

4. ∆PT = ∆Pt + ∆Pr = 0,20 + 0,539 = 0,739 psi ∆PT < 10 psi

Kesimpulan : Karena tekanan hitung masih dalam batas yang diizinkan (10 psi), maka spesifikasi HE yang direncanakan dapat diterima


LC-34

17. Gudang Benzoil Peroksida (G-02) Fungsi

:

Tempat penyimpanan Benzoil Peroksida untuk kebutuhan selama 30 hari

Bahan konstruksi

: Beton

Jenis

: Bangunan beton dengan atap

Jumlah

: 1 unit

Kondisi penyimpanan

: 30 oC ; 1 atm

Volume Benzoil Peroksida = 0,145 m3/hari

[Neraca massa]

Faktor keamanan, fk

= 10 %

Volume gudang

= 1,1 x 0,145 m3/hari x 30 hari = 4,785 m3

Diambil tinggi

=2m

Panjang

=2L

Volume gudang

= P x L x T = 2L x L x 2 = 4 L2

4,785 m3

= 4 L2 L = 1,1 m

≈ 1,5 m

P = 2,2 m

≈ 2,5 m

18. Bucket Elevator (BE -02) Fungsi

: Mengangkut Benzoil Peroksida dari Gudang (G-02) menuju Rotary Feeder (RF-02)

Jenis

:

Semi vertical Bucket Elevator

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Kapasitas

= 8,86 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas, Fi

= 1,2 x 8,86 kg/jam = 10,63 kg/jam

[Neraca massa]

= 0,011 ton/jam


LC-35

Dari Perry (1997) tabel 21-15, untuk kapasitas < 14 ton/jam digunakan : Dimensi bucket : lebar = 6 in

= 152 mm

proyeksi = 4 in

= 102 mm

dalam = 4,25 in = 108 mm Jarak antar bucket

= 12 in

Elevator center

= 45 ft

Kecepatan putar

= 43 rpm

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit

Daya head shaft

= 1 hp

Diameter head shaft

= 1 15/16 in

Diameter tail shaft

= 1 11/16 in

Pulley head

= 20 in

Pulley tail

= 14 in

Lebar belt

= 7 in

Daya tambahan

= 0,02 hp/ft

Daya, P

= 305 mm

= 68,6 m/menit

= (Elevator center x daya tambahan) + Daya head shaft = (45 x 0,02) + 1 = 1,9 hp

[Perry dan Green, 1997]

Effesiensi motor (Em) = 80 % P 1,9 = 2,375 hp ≈ 2,5 hp = E m 0,8

Daya motor,

19. Rotary Feeder (RF-02) Fungsi

: Menghaluskan Benzoil Peroksida yang akan masuk ke reaktor (R-01).

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: 30 oC ; 1 atm

Kapasitas

= 8,86 kg/jam

Faktor kelonggaran

= 20 %

Kapasitas, T

= 1,2 x 8,86 kg/jam = 10,63 kg/jam

[Neraca massa]

= 0,011 ton/jam


LC-36

Digunakan: Kecepatan putar (S) = 100 rpm Ukuran ayakan (L)

= 5 x 17 in =0,71 ft

Ukuran lantai (Lo)

= 20 x 17 in = 28,33 ft

Faktor friksi (F)

= 0,05

Daya

=

F ( L + Lo) (T + 0,03 .S ) + T 990

0,05(0,71 + 28,33) (0,005 + 100) + 0,005 990 = 0,147 hp

20. Reaktor (R-01) Fungsi

: Sebagai

tempat

berlangsungnya

reaksi

polimerisasi stirena dengan polibutadiena membentuk High Impact Polystyrene dimana konversi terjadi sebesar 85%. Bentuk

: Reaktor alir tangki berpengaduk (CSTR) yang dilengkapi dengan jaket pendingin, dengan pertimbangan reaksinya berlangsung isotermal dan reaksinya isotermis

Jumlah

: 1 Unit

Kondisi Operasi

:

Laju alir massa

= 5519,75 kg/jam = 3,073 lbm/detik

137oC ; 1 atm

(Neraca Massa) Densitas campuran

= 945,7 kg/cm3 = 58,81 lbm/ft3

Viskositas campuran

= 1,406 x 10-4 lbm/ft.s

1. Menentukan Ukuran Tangki a. Kapasitas tangki, Vt Volume

=

5017,95kg / jam 945,7 kg / m 3

= 5,306 m3/jam Waktu tinggal (Τ) = 7,6 jam


LC-37

Faktor keamanan = 20% = 1,2 x 5,306m3/ jam x 7,6 jam

Vt

= 48,39 m3


3

Dt

2

Vt = ¼ π Dt2 ( 3 2 Dt) Vt = 3 8 π Dt2 Dt3 =

8Vt 3π

Dt =

3

r

8Vt = 3π

= ½ Dt

3

8 × 48,39 3π

= ½ (3,45 m)

Tinggi tangki, H =

3

2

= 3,45 m

= 135,86 in

= 1,725 m

= 67,91 in

(3,45 m) = 5,18 m

= 16,99 ft

3. Menentukan Tebal Dinding dan Head Tangki Bahan yang dipakai adalah Carbon steel SA-283 Grade C, dimana :  Allowable stress (S)

= 12.650 psi [Tabel 13.1 Brownell & Young, 1959]

 Efisiensi sambungan (E)

= 0,9 (Single-welded butt joint)

[Tabel 13.2 Brownell & Young, 1959]  Corrosion allowance, C

= 0,13 – 0,5 mm/tahun[Perry, 1997]

Diambil = 0,5 mm/tahun = 0,02 in/tahun  Umur alat yang direncanakan, n = 15 tahun  Tekanan operasi, Po Tinggi cairan dalam tangki, h

= 1 atm : =

= 14,7 psia

4 ⋅ Volume tan gki π ⋅ Dt 2 4 × 14,65 m 3

3,14 × (2,317 m )

2

= 3,476 m = 11,405 ft


LC-38

Tekanan desain = =

ρ (h − 1) 144

+ Po [Pers 3.17 Brownell & Young, 1959]

56,325 lbm / ft 3 (11,40 ft − 1) + 14,7 psia 144

= 18,77 psi Faktor keamanan = 20 % Pd = 1,2 x 18,77 psi

maka :

tshell =

P.R + C. n S . E − 0,6 P

= 22,52 psi

dimana R = D/2

[Tabel 9 McCetta & Cunningham, 1993] =

22,52 psi × (45,63)in + ( 0,02 × 15)in (12650 psi × 0,9) − ( 0,6 × 22,52 psi )

= 0,3904 in Digunakan tebal tangki standar 1/2 in [Tabel 5.4 Brownell & Young, 1959] •

Menentukan head tangki Menentukan tebal head (th) th =

P.r.W + C .n 2. f .E − 0,2.P

W = ¼ [3 + (r/icr)1/2] a = ID/2 = 91,227/2 = 46,6135 in OD = ID = 2t = 91,227 + 2 . (0,5) = 92,227 in = 7,69 ft Dari Brownell table 5.7 didapat ukuran standar : - OD = 96 in = 8 ft - icr = 5 7/8 in - r

= 96 in

Sehingga : W = ¼ [3 + (96/5,625)1/2] = 1,783 in


LC-39

th =

14,7.96.1,783 + (0,02 x15) 2.12650.0,9 − 0,2.14,7

= 0,41 in Digunakan tebal standar ½ in •

Menentukan tinggi head Untuk tebal head ½ in, maka Standar straight flange (sf) = 11/2 – 31/2 in (Brownel, table 5.6) Dipilih sf = 3 in Gambar OD

OA

icr

sf

b

A

r ID a

t C

(Brownel, fig. 5.8)

BC = r – icr = 96 – 5,875 = 90,125 in AB = (ID/2) – icr = 46,6135 – 5,875 = 40,7385 in AC = (BC2-AB2)1/2 = 80,392 in b

= r – AC = 96- 80,392 = 15,608 in

Tinggi head (OA) = th + b + sf = 0,41 + 15,608 + 3 = 19,018 in Tinggi tangki total = H + 2 (OA) = 11,40 ft+ (2 . 19,018/12) ft = 14,57ft 3. Penentuan pengaduk Jenis pengaduk



LC-40


= 80%

Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 4 W : Dt = 1 : 20 C : Dt = 1 : 4 L : Dt = 1 : 4 4 baffle : J : Dt = 1 : 10 Dimana : Da = Diameter pengaduk Dt = Diameter tangki W = Lebar daun pengaduk (blade) C = Jarak pengaduk dari dasar tangki J = Lebar baffle L = Panjang daun pengaduk (blade) Jadi : Diameter pengaduk (Da) = 1/4 D

= 1/4 x 3,45 m = 0,86 m

Lebar daun pengaduk (W) = 1/20 x Dt = 1/20 x 3,45 m = 0,17 m Tinggi pengaduk dari dasar (C) = ¼ x Dt = ¼ x 3,45 m = 0,86 m Panjang daun pengaduk( L) = 1/16 x Dt = 1/16 x 3,45 m = 0,22 m Lebar baffle (J)

= 1/10 x Dt = 1/10 x 3,45 m = 0,345 m

(58,81)(0,95)(0,75) 2 ρN (Da) 2 Bilangan Reynold, NRe = = = 263867,29 µ 1,191.10 − 4 NRe > 10.000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: Dari figure 3.4-4 (Geankoplis, 1993), untuk pengaduk jenis flat six blade open turbine dengan 4 baffle, diperoleh Np = 2,22 Maka, P = Np x ρx N3 x Da5 = 2,22 x 54,8 x 0,953 x 0,755 P = 24,75 J/s x

1 hp 745,7 J / s

= 0,033 hp Efisiensi motor penggerak 80%


LC-41

Daya motor penggerak =

0,033 = 0,04125 hp 0,8

4. Menghitung koefisien perpindahan panas dari reaktor ke tangki jaket Persamaan yang digunakan : Dimana : μ = viskositas campuran (lb.ft/jam) c = kapasitas panas = 1 Btu/lboF k = konduktivitas panas air = 0,38 Btu/jam.ft2 .(oF/ft)  ρ .N .Di 2 hi.Dt = 0,36. k µ 

  

0 , 67

 c.µ  .   k 

0 , 33

 56,325.7200.2,56 2 hi.7,684 = 0,36. 0,38 1,1872 

 µ .  µW

  

0 , 67

  

0 ,14

(kern, 1960)

 1.1,1872  .   0,38 

0 , 33

 1,1872  .   0.46 

0 ,14

hi = 531,98 hio = hi x

ID OD

= 531,98. Uc =

=

7,60 = 505,381 Btu.ft2.oF 8

hi x hio hi + hio

531,98 x505,381 = 259,17 Btu.ft2.oF 531,98 + 505,381

Rd = 0,003 (Kern, tabel 12) 1 Ud

=

1 + Rd Uc

=

1 + 0,003 = 0,00686 259,17

Ud = 145,77 •

Luas perpindahan panas (A) Q = 4601487,98 kJ = 4361351,942 Btu A= =

Q Ud .∆T

4361351,942 = 638,74 ft2 145,77.(248 − 221)


LC-42

5. Menghitung diameter jaket Laju alir pendingin = 73039,49 kg/hari Volume jaket = 54,03 ft3 (volume pendingin dalam 1 jam) Tebal jaket adalah lapisan baja saja, tidak termasuk isolasinya. Bahan jaket adalah SA-283 grade C tj Dengan :

=

P . Dj + C. 2. f E − P

tj = tebal jaket (in) P = tekanan terhadap dinding jaket = 1 atm = 14,7 psi f = allowable stress = 12560 psi E = efisiensi pengelasan = 0,8 C = faktor korosi = 0,162

sehingga tj

=

14,7 . 9,83 + 0,162 2 .12650 .0,8 −14,7

= 0,169 in Dipakai tebal ¼ in.

21. Pompa Reaktor (P- 05) Fungsi

: Memompa larutan dari reaktor menuju devolatilizer.

Jenis

: Pompa Sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Laju alir massa

= 5519,75 kg/jam = 3,073 lbm/detik (Neraca Massa)

Densitas campuran

= 902,2 kg/cm3 = 56,1 lbm/ft3

Viskositas campuran

= 1,257 x 10-4 lbm/ft.s


F

ρ

=

3,073 lbm / det 56,1 lbm / ft

3

= 0,055 ft3/det


LC-43


(Timmerhaus, 1980)



-

Diameter nominal

= 2 in

-

Diameter dalam (ID)

= 2,067 in = 0,172 ft

-

Diameter Luar (OD)

= 2,375 in = 0,1979 ft

-


= 0,17 ft = 0,0525 m

= 0,0233 ft2


0,055 Q = = 2,36 ft/s 0,0233 Ai

NRe =

ρVD (56,1)(2,36)(0,172) = = 181162,39 (Turbulen) 0,0001257 µ


ε D

=

4,6 x 10 −5 0,0525

(Geankoplis, 1983)

= 0,000876 m


Panjang pipa lurus, L1 = 70 ft





L2 = 1 x 13 x 0,134ft = 1,742 ft 



L3 = 2 x 30 x 0,134ft = 8,04 ft 



LC-44





L5 = 1 x 51 x 0,134 ft = 6,7 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 70 + 1,742 + 8,04 + 3,35 + 6,7 = 89,832 ft 4. Menentukan friksi, ΣF 4 fV 2ΣL ΣF = 2 ⋅ gc ⋅ D


4(0,021)(2,36 ft / s ) 2 (88,832 ft ) = = 3,75 ft.lbf/lbm 2(32,174lbm ⋅ ft / lb f ⋅ s 2 )(0,172 ft ) 5. Kerja yang diperlukan, -Wf Laju alir masuk = laju alir keluar∆V = 0 Tinggi pemompaan ∆z = 12 ft Tekanan masuk = tekanan keluar ∆P = 0 Kerja poros pompa =

∆υ 2 g ∆pP + ∆Z + + ΣF + wf = 0 gc 2 gc.α ρ


=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,09 hp

1hp


0,08 0,75


= 0,12 hp Digunakan pompa yang berdaya = 1/5 hp


LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS 1. Pompa Air Sungai (PU1) Fungsi

: Memompakan air sungai menuju bak sedimentasi

Jenis

: Pompa sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel

Kondisi Operasi Laju massa

= 6016,98 kg/jam = 3,68 lbm/det

Densitas

= 997,08 kg/m3 = 62,245 lbm/ft3 (Geankoplis, 1983)

Viskositas campuran

= 0,894 cp = 6,005.10-4 lb/ft.s


F

ρ

=

(Geankoplis, 1983)

3,68 lbm/det = 0,06 ft3/det 3 62,245 lbm/ft


(Timmerhaus, 1991)

= 3,9 (0,06) 0,45(62,245)0,13 = 1,88 in •


-


-

Diameter nominal

= 2 in

-

Diameter dalam (ID)

= 2,375 in = 0,198 ft = 0,060 m

-

Diameter Luar (OD)

= 2,067 in = 0,172 ft

-


= 0,0233 ft2

2. Pengecekan Bilangan Reynold, NRe Kecepatan Rata-rata fluida, V: V=

0,06 Q = = 2,575 ft/s 0,0233 Ai

NRe =

ρVD (62,245)(2,575)(0,198) = = 52848,648 (Turbulen) µ 6,005.10 -4

Jenis aliran adalah aliran turbulen

LD-1


LD-2

Untuk commercial steel : ε = 0,000046 m Kekasaran relative,

ε D

=

(Geankoplis, 1983)

0,000046 = 0,00077 0,060

Dari App. C-3, Foust, 1980 untuk nilai NRe = 52848,648 dan ε/D = 0,00077, diperoleh : ƒ = 0,023 3. Menentukan panjang ekivalen total pipa, ΣL Kelengkapan Pipa ; 

Panjang pipa lurus, L1=20 ft




(Foust, 1980)

L2 = 1 x 13 x 0,198 ft = 2,574 ft 


(Foust, 1980)

L3 = 2x 30 x 0,198 ft = 11,88 ft 

1 buah sharp edge entrance (K = 0,5 ; L/D = 37)

(Foust, 1980)

L4 = 1x 37x 0,198 ft = 7,326 ft 

1 buah sharp edge exit (K = 1 ; L/D =74)

(Foust, 1980)

L5 = 1x74x 0,198 ft = 14,652 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 20 + 2,574 + 11,88 + 7,326 + 14,652 = 56,432 ft 4. Menentukan friksi, ΣF

ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D

(Geankoplis,1983)


= 2,70 ft.lbf/lbm



(Pers 2.7-28, Geankoplis, 1983)


LD-3

-wf = 0 + 12 + 0 + 2,70 = 14,70 ft ⋅ lb f / lbm 6. Daya Pompa, Ws Ws =

=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,091 hp

1hp

Effisiensi pompa 75% Daya aktual motor

=

0,091 0,75



2. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air

Tipe

: bak dengan permukaan persegi

Konstruksi : beton kedap air Kondisi operasi : Laju alir

= 6016,98 kg/jam

Lama penampungan

= 6 jam

Faktor keamanan

= 10%

Perhitungan: Jumlah air masuk

= 6 jam x 6016,98 kg/jam = 36101,88 kg

Volume bak

=

36101,88 × kg 997,080 kg/m 3

= 36,21 m3 Dimensi bak Panjang (p)

= 3 x tinggi bak (t)

Lebar (l)



LD-4

Maka, V =pxlxt = 3t x 3t x t = 9t3 t3 = =

V 9

36,21 m 3 = 1,59 m 9

Sehingga ukuran bak sebagai berikut: Panjang

= 4,77 m

= 15,65 ft

Lebar

= 4,77 m

= 15,65 ft

Tinggi

= 1,59 m

=

5,22 ft

3. Pompa Clarifier (PU2) Fungsi

: Untuk memompakan air dari bak sedimentasi ke clarifier

Jenis

: Pompa sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 6016,98 kg/jam = 3,68 lbm/det

Densitas


Viskositas campuran

= 0,894 cp = 6,005.10-4 lb/ft.s

F


ρ

=

(Geankoplis, 1983)

3,68 lbm/det = 0,06 ft3/det 62,245 lbm/ft 3

1. Perencanaan Pompa a. Diameter pipa ekonomis, De: De = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13 = 3,9 (0,06)

0,45

(62,245)

(Timmerhaus, 1991) 0,13

= 1,88 in •


-


-

Diameter nominal

= 2 in

-

Diameter dalam (ID)

= 2,375 in = 0,198 ft = 0,060 m


LD-5

-

Diameter Luar (OD)

= 2,067 in = 0,172 ft

-


= 0,0233 ft2


0,06 Q = = 2,575 ft/s 0,0233 Ai

NRe =

ρVD (62,245)(2,575)(0,198) = = 52848,648 (Turbulen) µ 6,005.10 -4

Jenis aliran adalah aliran turbulen Untuk commercial steel : ε = 0,000046 m Kekasaran relative,

ε D

=

(Geankoplis, 1983)

0,000046 = 0,00077 0,060


Panjang pipa lurus, L1=20 ft




(Foust, 1980)

L2 = 1 x 13 x 0,198 ft = 2,574 ft 


(Foust, 1980)

L3 = 2x 30 x 0,198 ft = 11,88 ft 


(Foust, 1980)

L4 = 1x 37x 0,198 ft = 7,326 ft 


(Foust, 1980)


ΣF =

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D

(Geankoplis,1983)


LD-6

=


= 2,70 ft.lbf/lbm




=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,091 hp

1hp


=

0,091 0,75



4. Tangki Pelarutan Al2(SO4)3 (TPU1) Fungsi

: Untuk melarutkan alum Al2(SO4)3

Bentuk

: Silinder vertikal dengan pengaduk

Bahan

: Carbon Steel

Jumlah

= 1 Unit

Kondisi Operasi - Laju massa

= 0,3 kg/jam


LD-7

- Densitas

= 1194,50 kg/m3 = 74,570 lbm/ft3

- Viskositas

= 1,9.10-4 kg/m.s

Menentukan ukuran tangki a. Volume Tangki, VT: Volume =

7,2 kg / hari = 0,006 m3 3 1194,5kg / m

Faktor keamanan, fk = 20 % Volume tangki = 1,2 x 0,006 m3 = 0,0072 m3 b. Diameter Tangki dan Tinggi Tangki : Direncanakan : - Tinggi silinder : Diameter (HS:D) = 1 : 1 V = ¼ π D3 0,0072 m3 = ¼ π D3 D = 0,21 m = 8,27 in H = 0,21 m 2. Menentukan tebal shell a. Tebal shell : Bahan yang digunakan adalah Stainless Steel, dimana: 


(Brownell, 1979)




= 0,8

(Brownell, 1979)



Faktor korosi

= 0,13 - 0,5 mm/tahun

(Perry, 1997)


Umur alat

= 15 tahun



Tekanan Operasi

= 1 atm = 14,7 psia


=

Tekanan Hidrostatis

= =

Volume 1 πD 2 4 0,0072 1 π (0,21 ) 2 4

ρ ⋅h⋅ g g ) c

144

= 0,208 m = 0,68 ft

+P

(74,570 )(0,68) ⋅ 1) + 14,7 psia = 15,05 psia 144


LD-8


Pd = 1.2 x 15,05 = 18,06 psia


PR + (c ⋅ n ) SE − 0,6 P

dimana R = D/2

(McCetta,1993)

18,06(8,27 / 2)in + (0,01 x 15) = 0,16 in (12650 psiax 0,8) − (0,6 x 18,06)

Dari tabel 5.4, Brownell, 1979, dipilih tebal tangki standar 1/4 in. 3. Penentuan pengaduk Jenis pengaduk

: Marine propeller 3 blade

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (Mc, Cabe, 1993), diperoleh Diameter impeller; Da = 1/3 D

= 1/3 x 0,21 m = 0,07 m

Jarak pengaduk dengan dasar tangki; C = 1/3 Dt = 1/3 x 0,21 = 0,07 m Panjang daun pengaduk; L = ¼ Da

= ¼ x 0,07 m = 0,0175 m

Lebar baffle, J = 1/12 Dt

= 1/12 x 0,21 m = 0,0175 m

Kecepatan pengadukan, N = 120 rpm = 2 rps Bilangan Reynold, NRe =

(74,57)(2)(0,21) 2 ρN (Dt ) 2 = = 34616,18 µ 1,90.10 − 4

NRe > 10.000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: P=

Po N 3 Dt 5 ρ gc

Po = Po merupakan fungsi dari bilangan Reynolds dan jenis pengaduk, dapat dilihat dari Brown fig. 477, p. 507 diman Po = 0,8 P=

0,8(2) 3 (0,21) 5 (74,57) = 0,000011 hp 32,174 x550

Efisiensi motor penggerak 80% Daya motor penggerak =

0,000011 = 0,000014 hp 0,8

5. Pompa Larutan Al2(SO4)3 (PU3) Fungsi

: Untuk memompakan larutan alum ke clarifier

Jenis

: Dosing pump

Jumlah

: 1 unit


LD-9


= 0,3 kg/jam = 0,000184 lbm/det

Densitas

= 1194,5 kg/m3 = 74,570 lbm/ft3


F

ρ

=

0,000184 lbm/det = 2,467.10-6 ft3/det 74,57 lbm/ft 3

Dipilih pompa dengan spesifikasi : Sistem

: Digital electronic

Tegangan

: 220 – 230 V

Daya pompa pada effisiensi 60 % : P =

32,174 lbf ⋅ ft / lbm × 74,570 lbm / ft 3 × 2,467 ⋅ 10 −6 ft 3 / s 0,6 × 550 lbf ⋅ ft / s Hp

= 1,794.10-5 hp Digunakan pompa yang berdaya

= 1/20 hp

6. Tangki Pelarutan Na2CO3 (TPU2) Fungsi

: Untuk melarutkan Na2CO3

Bentuk

: Tangki silinder vertikal dengan pengaduk

Bahan

: Carbon Steel

Jumlah

= 1 Unit


= 0,15 kg/jam

- Densitas

= 1327,40 kg/m3 = 82,866 lbm/ft3

- Viskositas

= 2.10-4 kg/m.s

1. Menentukan ukuran tangki a. Volume Tangki, VT: Volume =

3,6 kg / hari = 0,0027 m3 3 1327,4kg / m

Faktor keamanan, fk = 20 % Volume tangki = 1,2 x 0,0027 m3 = 0,00324 m3 b. Diameter Tangki dan Tinggi Tangki : Direncanakan : - Tinggi silinder : Diameter (HS:D) = 2 : 1 V = ¼ π D2 . H


LD-10

0,00324 m3 = ¼ π D2 (2/1D) D = 0,127 m = 5 in H = 0,254 m 2. Menentukan tebal shell a. Tebal shell : Bahan yang digunakan adalah Stainless Steel, dimana: 


(Brownell, 1979)




= 0,8

(Brownell, 1979)



Faktor korosi

= 0,13 - 0,5 mm/tahun

(Perry, 1997)


Umur alat

= 15 tahun



Tekanan Operasi

= 1 atm = 14,7 psia


=

Tekanan Hidrostatis

= =


Volume 1 πD 2 4 0,00324 1 π (0,127 ) 2 4

ρ ⋅h⋅ g g ) c

144

= 0,25 m = 0,82 ft

+P

(82,866 )(0,254) ⋅ 1) + 14,7 psia = 14,846 psia 144

Pd = 1.2 x 14,846 = 17,82 psia


PR + (c ⋅ n ) SE − 0,6 P

dimana R = D/2

(McCetta,1993)

17,82(5 / 2)in + (0,01 x 15) = 0,15 in (12650 psiax 0,8) − (0,6 x 17,82)


: Marine propeller 3 blade

Jumlah baffle

: 4 buah


LD-11

Untuk turbin standar (Mc, Cabe, 1993), diperoleh Diameter impeller; Da = 1/3 D

= 1/3 x 0,127 m

= 0,0423 m

Jarak pengaduk dengan dasar tangki; C = 1/3 Dt = 1/3x0,127 = 0,00423 m Panjang daun pengaduk; L = ¼ Da

= ¼ x 0,00423 m = 0,0011 m

Lebar baffle, J = 1/12 Dt

= 1/12 x 0,127 m = 0,0011 m

Kecepatan pengadukan, N = 120 rpm = 2 rps Bilangan Reynold, NRe =

ρN (Dt ) 2 (82,866)(2)(0,127) 2 = = 13365,46 µ 2.10 − 4

NRe > 10.000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: Po N 3 Dt 5 ρ

P=

gc

Po = Po merupakan fungsi dari bilangan Reynolds dan jenis pengaduk, dapat dilihat dari Brown fig. 477, p. 507 diman Po = 0,8 P=

0,8(2) 3 (0,127) 5 (82,866) = 9,9 . 10-7 hp 32,174 x550

Efisiensi motor penggerak 80%

9,9.10 −7 Daya motor penggerak = = 1,24 . 10-7 hp 0,8 7

Pompa Larutan Na2CO3 (PU4) Fungsi

: Untuk memompakan larutan Na2CO3 ke clarifier

Jenis

: Dosing pump

Jumlah

: 1 unit


= 0,15 kg/jam = 9,18 . 10-5 lbm/det

Densitas

= 1327,4 kg/m3 = 82,866 lbm/ft3


F

ρ

=




Tegangan

: 220 – 230 V

Daya pompa pada effisiensi 60 % :


LD-12

P =

32,174 lbf ⋅ ft / lbm × 82,866 lbm / ft 3 × 1,11 ⋅ 10 −6 ft 3 / s 0,6 × 550 lbf ⋅ ft / s Hp

= 8,97.10-6 hp = 1/20 hp

Digunakan pompa yang berdaya 8. Clarifier (KL) Fungsi

: Sebagai

tempat

untuk

menisahkan

kontaminan-

kontaminan terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dengan penambahan soda abu agar reaksi alum dengan lumpur dapat terjadi lebih sempurna Jenis

: Continous thickener

Kondisi Operasi -

Laju alir air

= 6016,98 kg/jam

-

Laju alir Al2(SO4)3 = 0,30 kg/jam

-

Laju alir Na2CO3

= 0,150 kg/jam

Reaksi : Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(HCO3)2

2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 + 14H2O

Jumlah Al2(SO4)3 =

0,3 kg/jam 342 kg/kmol

= 0,00088 kmol/jam

Jumlah Al(OH)3 yang terbentuk = 2 x 0,00088 kmol/jam= 1,76.10-3 kmol/jam Massa Al(OH)3

= 78 kg/kmol x 0,00176 kmol/jam

= 0,137 kg/jam

Jumlah CaCO3 yang terbentuk diperkirakan sama dengan jumlah Al(OH)3 yang terbentuk. Massa CaCO3

= 0,137 kg/jam

Total massa

= (0,137 + 0,137)

= 0,274 kg/jam

Densitas Al(OH)3 = 2420 kg/m3 Densitas CaCO3

= 2710 kg/m3

- Volume Al(OH)3 =

0,137 kg / jam 2.420 kg / m 3

= 5,66 . 10-5 m3/jam

- Volume CaCO3 =

0,137 kg / jam 2.710 kg / m 3

= 5,06 . 10-5 m3/jam


LD-13

Total volume

= (0,0000566 + 0,0000506) m3/jam = 1,072 . 10-4 m3/jam

Densitas

=

0,137 kg / jam = 502,549 kg/m3 −4 3 2,7261 ⋅ 10 m / jam

Terminal setting velocity dari Hukum Stokes : Ut = g

Dp 2 (ρ p − ρ ) 18 µ

(Ulrich,1984)

Dimana : Dp = diameter partikel = 20 mikron = 0,002 cm ρ = densitas air

(Perry & Green, 1997)

= 0,99708 gr/mL

(Geankoplis, 1983)

ρp = densitas partikel = 2,5562 gr/mL μ = viskositas air

(Perry & Green, 1997)

= 0,008937 gr/cm.s

(Geankoplis, 1983)

g = percepatan gravitasi = 980 cm/s2

(Geankoplis, 1983)

maka :

0,002 2 × (2,5562 − 0,97708) × 980 Ut = = 0,0380 cm/s 18 × 0,008937 a. Menghitung diameter clarifier

C×K ×m   2   D = 12

0 , 25

(Brown, 1978)

Dimana :C = kapasitas clarifier = 251204,238 kg/jam =

553804,864

lbm/jam D = diameter clarifier, ft m = putaran motor, direncanakan 1,5 rps K = konstanta pengendapan = 995

 6016,98 × 995 × 2,5    2   D = 12

0 , 25

= 4,359 ft = 1,329 m

Tinggi clarifier, H direncanakan 1,5 kali diameter, maka: Tinggi clarifier, H

= 1,5D

= 1,5 x 4,359 ft

= 6,539 ft

= 1,993 m Tinggi konis, h

= 1/3 H = 1/3 x 6,359 ft

= 2,12 ft

= 0,65 m


LD-14

b. Waktu Pengendapan t =

t =

H × 30,48 U t × 3600

(Ulrich, 1984)

1,993 m × 30,48  0,0380 cm / s ×  3600 s jam  

= 0,44 jam

c. Daya Pengaduk Dipilih pengaduk dengan tipe arm and blade system. Dari Perry’s Chemical Engineer Handbook hal 945, diperoleh data hubungan diameter dengan daya, yaitu: Diameter Daya (hp) (ft) 6 0,5 375 7,5 Dengan interpolasi linier untuk diameter 11,882 ft diperoleh daya untuk pengadukan = 0,612 hp. Bila efisiensi motor = 80% P=

0,612 = 0,764 hp 0,8

9. Pompa Sand Filter (PU5) Fungsi

: Memompakan air dari clarifier menuju sand filter

Jenis

: Pompa sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 5469,982 kg/jam = 3,350 lbm/det

Densitas


Viskositas campuran

= 0,894 cp = 6,005.10-4 lb/ft.s


F

ρ

=

(Geankoplis, 1983)



LD-15


(Timmerhaus, 1991)



-

Diameter nominal

-

Diameter dalam (ID) = 2,375 in

= 0,198 ft = 0,060 m

-

Diameter Luar (OD)

= 0,172 ft

-


= 2 in

= 2,067 in

= 0,0233 ft2


0,0538 Q = = 2,31 ft/s 0,0233 Ai

NRe =

ρVD (62,245)(2,31)(0,198) = = 47409,855 (Turbulen) µ 6,005.10 -4


ε D

=

(Geankoplis, 1983)

0,000046 = 0,00077 0,060


Panjang pipa lurus, L1= 10 ft




(Foust, 1980)

L2 = 1 x 13 x 0,198 ft = 2,574 ft 


(Foust, 1980)

L3 = 3 x 30 x 0,198 ft = 17,82 ft 


(Foust, 1980)


LD-16

L4 = 1x 37x 0,198 ft = 7,326 ft 


(Foust, 1980)


ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D

(Geankoplis,1983)


= 2,106 ft.lbf/lbm

5. Kerja yang diperlukan, -Wf Laju alir masuk = laju alir keluar ∆V = 0 Tinggi pemompaan ∆z = 12 ft Tekanan masuk = tekanan keluar ∆P = 0 Kerja poros pompa =



=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,0945 hp

1hp


=

0,0945 0,75




LD-17

10. Sand Filter (SF) Fungsi

: Untuk

menyaring

kotoran-kotoran

dari

clarifier Bentuk

: Bed sand filter (bak dengan permukaan persegi)


= 5469,982 kg/jam

- Densitas

= 997,08 kg/m3

- Lama penyaringan

= 1 jam operasi

Menentukan Ukuran Sand Filter a. Kapasitas sand filter Volume

b.

=

laju alir densitas

=

5469,982 kg/jam = 5,494 m3/jam 995,68 kg/m 3

Faktor keamanan

= 10%

Volume sand filter

= 1,1 x 5,494 m3/jam = 6,0434 m3/jam

Dimensi bak Panjang (p)


Lebar (l)


Maka, V =pxlxt = 3t x 3t x t = 9t3 t3

=

V 9

=

6,0434 m 3 = 0,88 m 9

Sehingga ukuran bak sebagai berikut: Panjang

= 2,64 m

= 8,66 ft

Lebar

= 2,64 m

= 8,66 ft

Tinggi

= 0,88 m

= 2,89 ft


LD-18

Dari Lampiran II (Degremont, 1979) untuk debit air sebesar 5,494 m3/jam, maka spesifikasinya adalah sebagai berikut: Diameter penyaring

= 116 in

= 2,95 m

Luas permukaan penyaringan

= 75,0 ft2

Kecepatan aliran penyaringan

= 10 gpm/ft2

11. Pompa Menara Air (PU6) Fungsi

: Memompakan air dari sand filter ke menara air

Jenis

: Pompa sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 5469,982 kg/jam = 3,350 lbm/det

Densitas


Viskositas campuran

= 0,894 cp = 6,005.10-4 lb/ft.s


F

ρ

(Geankoplis, 1983)


=


(Timmerhaus, 1991)



-

Diameter nominal

-

Diameter dalam (ID) = 2,375 in

= 0,198 ft = 0,060 m

-

Diameter Luar (OD)

= 0,172 ft

-


= 2 in

= 2,067 in

= 0,0233 ft2


0,0538 Q = = 2,31 ft/s 0,0233 Ai


LD-19

NRe =

ρVD (62,245)(2,31)(0,198) = = 47409,855 (Turbulen) µ 6,005.10 -4


ε D

=

(Geankoplis, 1983)

0,000046 = 0,00077 0,060






(Foust, 1980)

L2 = 1 x 13 x 0,198 ft = 2,574 ft 


(Foust, 1980)

L3 = 3 x 30 x 0,198 ft = 17,82 ft 


(Foust, 1980)

L4 = 1x 37x 0,198 ft = 7,326 ft 


(Foust, 1980)


ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D


(Geankoplis,1983)

= 2,106 ft.lbf/lbm



LD-20


Kerja poros pompa =


=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,0945 hp

1hp


=

0,0945 0,75



12. Menara Air (MA) Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan sebagai air proses, air domestik, air pendingin, dan air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan tutup berbentuk segmen bola


= 5469,982 kg/jam

- Densitas

= 997,08 kg/m3 = 62,245 lbm/ft3

- Lama penampungan

= 4 jam

1. Menentukan Ukuran Menara a. Kapasitas menara Volume menara air

=

laju alir × lama penampungan densitas

=

5469,982 kg/jam × 4 jam 997,080 kg/m 3


LD-21

= 21,944 m3 Area kosong/bebas Vt

= 10% 3

= 24,138 m3

= 1,1 x 21,944 m

b. Diameter dan Tinggi Menara Air Diameter tangki, D V = Volume silinder = ¼ π D2H Asumsi; H = ½ D, maka V =

1

D =

3

8

π D3 8V

π

=

3

8 × 24,138 m 3

π

= 3,947 m

= 155,39

Tinggi tangki, H H = ½ D = ½ (3,947m) = 1,974 m 2. Menentukan tebal shell a. Tebal shell : Bahan yang digunakan adalah Stainless Steel, dimana: 


(Brownell, 1979)




= 0,8

(Brownell, 1979)



Faktor korosi

= 0,13 - 0,5 mm/tahun

(Perry, 1997)


Umur alat

= 15 tahun



Tekanan Operasi

= 1 atm = 14,7 psia


=

Tekanan Hidrostatis

= =


Volume 1 πD 2 4 24,138 = 1,97 m = 6,46 ft 1 2 π (3,947 ) 4

ρ ⋅h⋅ g g ) c

144

+P

(62,245 )(6,46) ⋅ 1) + 14,7 psia = 17,49 psia 144

Pd = 1.2 x 17,49 = 20,99 psia


LD-22


PR + (c ⋅ n ) SE − 0,6 P

dimana R = D/2

(McCetta,1993)

20,99(155,39 / 2)in + (0,01 x 15) = 0,31 in (12650 psiax 0,8) − (0,6 x 20,99)

Dari tabel 5.4, Brownell, 1979, dipilih tebal tangki standar 1/2 in.

13. Menara Pendingin (CT) Fungsi

:

Menurunkan suhu air pendingin bekas dari 45oC menjadi 25oC

Tipe

:

Induced draft cooling tower


= 12481,610 kg/jam

- Densitas

= 997,08 kg/m3 = 62,245 lbm/ft3

- Lama penampungan

= 1 jam

1. Menentukan Ukuran Menara a. Kapasitas menara Volume menara air

laju alir × lama penampungan densitas

= =

12481,610 kg/jam × 1 jam 997,080 kg/m 3

= 12,518 m3 b. Luas menara yang digunakan Dari gambar 12-14 Perry,1997 hubungan antara temperatur masuk, keluar, dan temperatur bola basah diperoleh harga konsentrasi air, Ka = 3 gpm/ft2 Luas menara =

379,443 gpm 3 gpm/ft 2

= 126,481 ft2

c. Tinggi menara, H H=

12,518 m 3 10,764 ft 2 Volume × = = 1,065 m Luas Menara 126,481 ft 2 1m 2


LD-23

2. Daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kipas Dari gambar 12-15 Perry, 1997 diambil performance menara pendingin 90%, diperoleh tenaga kipas 0,03 hp/ft2 Maka daya penggerak kipas yang dibutuhkan : P = 0,03 hp/ft2 x 126,481 ft2 = 3,794 hp Dipergunakan motor penggerak dengan daya 4 hp

14. Tangki Pelarutan H2SO4 (TPU3) Fungsi

: Untuk melarutkan H2SO4

Bentuk


Bahan

: Carbon Steel

Jumlah

= 1 Unit


= 17,73 kg/jam

- Densitas

= 1834 kg/m3 = 114,492 lbm/ft3

- Viskositas

= 3,629.10-3 kg/m3

- Lama penyimpanan

= 10 hari

1. Menentukan Ukuran Tangki a. Kapasitas tangki, Vt Direncanakan menggunakan larutan dengan konsentrasi 33% berat yang memenuhi kebutuhan selama 10 hari, sehingga: Vt

=

laju alir × 24 jam/hari × lama penampungan densitas

=

17,73 kg/jam × 24 jam/hari × 10 hari = 7,73m3 3 0,3 × 1834 kg/m

Area kosong/bebas Vt

= 1,2 x 7,73 m3

= 20% = 9,28 m3


3

2

Dt

Vt = ¼ π Dt2 ( 3 2 Dt)


LD-24

Vt = 3 8 π Dt2 Dt3 =

8Vt 3π

Dt =

3

r

8Vt = 3π

3

8 × 9,28 = 3π

= ½ Dt

= 1,99 m

= ½ (1,99 m) = 0,995 m

Tinggi tangki, H =

3

2

(1,99)

= 2,985 m

= 78,35 in = 39,17 in = 117,52 in

2. Menentukan tebal shell a. Tebal shell : Bahan yang digunakan adalah Stainless Steel, dimana: 


(Brownell, 1979)




= 0,8

(Brownell, 1979)



Faktor korosi

= 0,13 - 0,5 mm/tahun

(Perry, 1997)


Umur alat

= 15 tahun



Tekanan Operasi

= 1 atm = 14,7 psia


=

Tekanan Hidrostatis

= =


Volume 1 πD 2 4 7,73 1 π (1,99 ) 2 4

ρ ⋅h⋅ g g ) c

144

= 2,49 m = 8,17 ft

+P

(114,492 )(8,17) ⋅ 1) + 14,7 psia = 21,20 psia 144

Pd = 1.2 x 21,20 = 25,44 psia


PR + (c ⋅ n ) SE − 0,6 P

dimana R = D/2

(McCetta,1993)

25,44(78,35 / 2)in + (0,01 x 15) = 0,25 in (12650 psiax 0,8) − (0,6 x 25,44)


LD-25


: flat 6 blade open turbine

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (Mc, Cabe, 1993), diperoleh Diameter impeller; Da =

1

3

Dt

=

1

3

x 0,995 m

= 0,332 m

Jarak pengaduk dengan dasar tangki; C = 1/3 Dt = 1 3 x 0,995m = 0,332 m Panjang daun pengaduk; L = ¼ Da

= ¼ x 0,995 m = 0,25 m

Lebar baffle, J =

=

1 12

Dt

1 12

x 0,995 m= 0,083 m

Kecepatan pengadukan, N = 2,5 putaran/detik

(1834)(2,5)(0,995) 2 ρN ( Dt ) 2 Bilangan Reynold, NRe = = = 1250830,704 3,629.10 −3 µ NRe > 10.000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: K T n 3 Da ρ P= gc ⋅ 550 5

KL = 6,3 P=

6,3(2,5) 3 (0,332) 5 (114,492) = 0,0026 hp 32,174 ⋅ 550


0,0026 = 0,00325 hp 0,8

Digunakan motor penggerak berdaya 1/20 hp

15. Pompa Larutan H2SO4 (PU7) Fungsi

: Untuk memompakan larutan H2SO4 ke cation exchanger

Jenis

: Dosing pump

Jumlah

: 1 unit


= 17,73 kg/jam = 0,0109 lbm/det

Densitas

= 1834 kg/m3 = 114,492 lbm/ft3

Viskositas campuran

= 5,4 cp = 3,629.10-3 lb/ft.s


LD-26


F

ρ

0,0109 lbm/det = 9,52.10-5 ft3/det 3 114,492 lbm/ft

=



Tegangan

: 220 – 230 V

Daya pompa pada effisiensi 60 % : 32,174 lbf ⋅ ft / lbm × 114,492 lbm / ft 3 × 9,52 ⋅ 10 −5 ft 3 / s P = 0,6 × 550 lbf ⋅ ft / s Hp

= 0,0011 hp = 1/20 hp

Digunakan pompa yang berdaya

16. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Untuk mengurangi kesadahan kation-kation

Jenis

: Silinder

tegak

dengan tutup

dan alas

berbentuk

ellipsoidal. Kondisi operasi: Laju massa

= 5162,210 kg/jam

Densitas

= 997,08 kg/m3

Volume air yang diolah

=

Laju alir densitas

=

5162,210 kg/jam = 5,177 m3/jam = 182,82 ft3/jam 3 997,080 kg/m

Dari tabel 12.4 Nalco 1958, diperoleh ukuran tangki sebagai berikut: -

Diameter tangki

= 3 ft

-

Luas penampang

= 17 ft

-

Jumlah penukar kation

= 1 unit

Resin -

Total kesadahan

= 576 kg grain/hari

-

Kapasitas resin

= 5,9 kg grain/ft3

-

Tinggi resin

= 5,74 ft

Regenerasi -

Volume resin

= 97,58 ft3


LD-27

-

Siklus regenerasi

= 1 hari (24 jam)

Volume tangki, Vt Vt = Vair + Vresin = 182,82 ft3 + 97,58 ft3

= 280,4 ft3

Area kosong/bebas = 20% Vt = 1,2 x 280,4 m3

= 336,48 ft3

Tinggi tangki, H H =

V 1 πD 2 4

280,4 ft 3 1 π (3 ft) 2 4

=

= 39,69 ft

= 12,09 m

Tinggi ellipsoidal, h h

=¼D

= ¼ x 3 ft

= 0,75 ft

= 0,213 m

17. Tangki Pelarutan NaOH (TPU4) Fungsi

: Untuk melarutkan NaOH

Bentuk


Bahan

: Carbon Steel

Jumlah

= 1 Unit


= 2,52 kg/jam

- Densitas

= 1520,26 kg/m3 = 94,906 lbm/ft3

- Viskositas

= 6,5.10-2 kg/m.s

- Lama penyimpanan

= 30 hari

1. Menentukan Ukuran Tangki a. Kapasitas tangki, Vt Direncanakan menggunakan larutan dengan konsentrasi 50% berat (Nalco, 1958) untuk memenuhi kebutuhan selama 30 hari, sehingga: Vt

=

laju alir × 24 jam/hari × lama penampungan densitas

=

2,52 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 0,5 × 1520,26 kg/m 3

= 2,39 m3 Area kosong/bebas

= 20%


LD-28

= 1,2 x 2,39 m3

Vt

= 2,868 m3


3

Dt

2

Vt = ¼ π Dt2 ( 3 2 Dt)

π Dt2

Vt =

3

Dt3 =

8Vt 3π

Dt =

3

r

8

8Vt = 3π

= ½ Dt

8 × 2,868 3π

3

= ½ (1,345 m)

= 1,345 m

= 52,95 in

= 0,673 m

= 26,496 in


3

2

Dt

=

3

2

(1,345 m )

= 2,018 m



(Brownell, 1979)




= 0,8

(Brownell, 1979)



Faktor korosi

= 0,13 - 0,5 mm/tahun

(Perry, 1997)


Umur alat

= 15 tahun



Tekanan Operasi

= 1 atm = 14,7 psia


=

Tekanan Hidrostatis

= =

Volume 1 πD 2 4 2,39 = 1,683 m = 5,52 ft 1 2 π (1,345 ) 4

ρ ⋅h⋅ g g ) c

144

+P

(94,906 )(5,52) ⋅ 1) + 14,7 psia = 18,34 psia 144


LD-29


Pd = 1.2 x 18,34 = 22 psia


PR + (c ⋅ n ) SE − 0,6 P

dimana R = D/2

(McCetta,1993)

22(52,95 / 2)in + (0,01 x 15) = 0,21 in (12650 psiax 0,8) − (0,6 x 22)


: flat 6 blade open turbine

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (Mc, Cabe, 1993), diperoleh Diameter impeller; Da =

1

3

Dt

=

1

3

x 1,345 m

= 0,448 m

Jarak pengaduk dengan dasar tangki; C = 1/3 Dt = 1 3 x 1,345m = 0,448 m Panjang daun pengaduk; L = ¼ Da

= ¼ x 0,448 m = 0,112 m

Lebar baffle, J =

=

1 12

Dt

1 12

x 1,345 m= 0,112 m

Kecepatan pengadukan, N = 2,5 putaran/detik Bilangan Reynold, NRe =

(1520,26)(2,5)(1,345) 2 ρN ( Dt ) 2 = = 6,5.10 − 2 µ

105776,475 NRe > 10.000, maka perhitungan pengadukan menggunakan rumus: K T n 3 Da ρ gc ⋅ 550 5

P=

KL = 6,3 P=

6,3(2,5) 3 (0,448) 5 (94,906) = 0,0095 hp 32,174 ⋅ 550


0,0095 = 0,0119 hp 0,8

Digunakan motor penggerak berdaya 1/20 hp


LD-30

18. Pompa Larutan NaOH (PU8) Fungsi

: Untuk memompakan larutan NaOH ke anion exchanger

Jenis

: Dosing pump

Jumlah

: 1 unit


= 2,52 kg/jam = 0,0015 lbm/det

Densitas

= 1520,260 kg/m3 = 94,906 lbm/ft3


F

ρ


=



Tegangan

: 220 – 230 V

Daya pompa pada effisiensi 60 % : P=

32,174 lbf ⋅ ft / lbm × 94,906 lbm / ft 3 × 1,58 ⋅ 10 −5 ft 3 / s 0,6 × 550 lbf ⋅ ft / s hp

Digunakan pompa yang berdaya

=

1

20

= 1,46.10-4 hp

hp

19. Penukar Anion/Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Untuk mengurangi kesadahan anion

Jenis

: Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk ellipsoidal

Kondisi operasi: Laju massa

= 5162,210 kg/jam

Densitas

= 997,08 kg/m3

Volume air yang diolah

=

Laju alir densitas

=

5162,210 kg/jam = 5,177 m3/jam = 182,82 ft3/jam 3 997,080 kg/m

Dari tabel 12.4 Nalco 1958, diperoleh ukuran tangki sebagai berikut: -

Diameter tangki

= 3 ft

-

Luas penampang

= 17 ft

-

Jumlah penukar kation

= 1 unit


LD-31

Resin -

Total kesadahan

= 196,139 kg grain/hari

-

Kapasitas resin

= 25 kg grain/ft3

-

Tinggi resin

= 0,46 ft

Regenerasi -

Volume resin

= 7,82 ft3

-

Siklus regenerasi

= 1 hari (24 jam)

Volume tangki, Vt Vt = Vair + Vresin = 182,82 ft3 + 7,82 ft3

= 190,64 ft3

Area kosong/bebas = 20% Vt = 1,2 x 190,64 m3

= 228,768 ft3


V 1 πD 2 4

=

228,768 ft 3 = 32,380 ft 1 π (3 ft) 2 4

= 9,869 m

Tinggi ellipsoidal, h h

=¼D

= ¼ x 3 ft

= 0,75 ft

= 0,229 m

20. Pompa Penukar Anion (PU9) Fungsi

: Memompakan air dari penukar kation menuju penukar anion

Jenis

: Pompa Sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial Steel


= 5162,210 kg/jam = 3,161 lbm/det

Densitas

= 997,08 kg/m3 = 62,245 lbm/ft3

Viskositas

= 0,894 cp = 6,005.10-4 lb/ft.s


F

ρ

=


1. Perencanaan Pompa a. Diameter pipa ekonomis, De:


LD-32

De = 3,9 (Q)0,45(ρ)0,13

(Timmerhaus, 1991)

= 3,9 (0,051) 0,45(62,245)0,13 = 1,75 in •


-


-

Diameter nominal

= 2 in

-

Diameter dalam (ID)

= 2,067 in = 0,172 ft = 0,052 m

-

Diameter Luar (OD)

= 2,375 in = 0,198 ft

-


= 0,0233 ft2


0,051 Q = = 2,19 ft/s 0,0233 Ai

NRe =

ρVD (62,245)(2,19)(0,172) = = 39044,87 (Turbulen) µ 6,005.10 − 4

Jenis aliran adalah aliran Turbulen Untuk commercial steel : ε = 0,00015 m Kekasaran relative,

ε D

=

(Geankoplis, 1983)

0,000046 = 0,009 0,051






(Foust, 1980)

L2 = 1 x 13 x 0,172 ft = 2,236 ft 


(Foust, 1980)

L3 = 3 x 30 x 0,172 ft = 15,48 ft 


(Foust, 1980)

L4 = 1 x 33 x 0,172 ft = 5,676 ft 

1 buah sharp edge exit (K = 1 ; L/D = 66)

(Foust, 1980)

L5 = 1 x 66 x 0,172 ft = 11,352 ft


LD-33

ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 45 + 2,236 + 15,48 + 5,676 +11,352 = 79,744 ft 4. Menentukan friksi, ΣF

ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D

(Geankoplis,1983)


= 5,39.lbf/lbm



Kerja poros pompa =


=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,091 hp

1hp


0,091 0,75



21. Deaerator (DA) Fungsi

: Memanaskan air yang dipergunakan sebagai air umpan boiler dan menghilangkan gas CO2 dan O2

Jenis

: Silinder horizontal dengan tutup ellipsoidal


LD-34


= 5162,210 kg/jam = 3,161 lbm/det

Densitas

= 997,08 kg/m3 = 62,245 lbm/ft3

Temperatur air masuk

= 30oC

Temperatur air keluar

= 90oC

1. Menentukan Ukuran Tangki a. Kapasitas tangki Volume air masuk = =

laju alir densitas

5162,21 kg/jam 995,68 kg/m 3

= 5,18 m3

b. Volume silinder, Vt Silinder berisi 75% air Vt =

5,18 = 6,91 m3/jam 0,75

c. Diameter dan Tinggi Tangki Diameter tangki, Dt Vt = Vsilinder = ¼ π Dt2 Asumsi; H =

3

Dt

2

Vt = ¼ π Dt2 ( 3 2 Dt)

π Dt2

Vt =

3

Dt3 =

8Vt 3π

Dt =

3

8

8Vt = 3π

3

8 × 6,91 3π

= 1,8 m


3

2

Dt =

3

2

(1,8 ) = 2,7 m

2. Panas yang dibutuhkan a. Kapasitas tangki Q = m.Cp.dT = 5162,210 x 4,183 x (363 – 303) = 1295611,47 kJ/jam = 309525,41 kkal/jam


LD-35

b. Steam yang dibutuhkan Steam pada 180oC; 1002,7 kPa, panas laten ( λ ) = 2013,1 kJ/kg = 481,1424 kkal/kg (JM Smith, 1996) Jumlah steam yang dibutuhkan =

309525,41 481,1424

= 643,31 kg/jam

22. Pompa Boiler (PU10) Fungsi

: Memompakan air dari deaerator ke boiler

Jenis

: Pompa sentifugal

Jumlah

: 1 unit

Bahan Konstruksi

: Commercial steel


= 5162,210 kg/jam = 3,161 lbm/det

Densitas

= 997,08 kg/m3 = 62,245 lbm/ft3

Viskositas

= 0,894 cp = 6,005.10-4 lb/ft.s


F

ρ

=

3,161 lbm/det = 0,051 ft3/det 62,245 lbm/ft 3


(Timmerhaus, 1991)

= 3,9 (0,051) 0,45(62,245)0,13 = 1,75 in •


-


-

Diameter nominal

= 2 in

-

Diameter dalam (ID)

= 2,067 in = 0,172 ft = 0,052 m

-

Diameter Luar (OD)

= 2,375 in = 0,198 ft

-


= 0,0233 ft2


0,051 Q = = 2,19 ft/s 0,0233 Ai


LD-36

NRe =

ρVD (62,245)(2,19)(0,172) = = 39044,87 (Turbulen) µ 6,005.10 − 4

Jenis aliran adalah aliran Turbulen Untuk commercial steel : ε = 0,00015 m Kekasaran relative,

ε D

=

(Geankoplis, 1983)

0,000046 = 0,009 0,051






(Foust, 1980)

L2 = 1 x 13 x 0,172 ft = 2,236 ft 


(Foust, 1980)

L3 = 3 x 30 x 0,172 ft = 15,48 ft 


(Foust, 1980)

L4 = 1 x 33 x 0,172 ft = 5,676 ft 

1 buah sharp edge exit (K = 1 ; L/D = 66)

(Foust, 1980)

L5 = 1 x 66 x 0,172 ft = 11,352 ft ΣL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 45 + 2,236 + 15,48 + 5,676 +11,352 = 79,744 ft 4. Menentukan friksi, ΣF

ΣF =

=

4 fV 2ΣL 2 ⋅ gc ⋅ D


(Geankoplis,1983)

= 5,39.lbf/lbm

5. Kerja yang diperlukan, -Wf Laju alir masuk = laju alir keluar∆V = 0 Tinggi pemompaan ∆z = 12 ft Tekanan masuk = tekanan keluar ∆P = 0


LD-37


Kerja poros pompa =


=

− wf ⋅ Q ⋅ ρ 550


= 0,091 hp

1hp


0,091 0,75



23. Boiler (B) Fungsi

: Memanaskan air hingga menjadi steam

Jenis

: Ketel pipa api

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Operasi Jumlah air yang dipanaskan = 5162,210 kg/jam = 3,161 lbm/det Uap yang dihasilkan

= Jumlah air yang dipanaskan = 11379,6 lb/jam

Tekanan operasi ketel

= 1002,37 kPa

Diagram aliran proses secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar berikut ini: Asap

Uap

KETEL UAP

Bahan bakar Air

Blow down


LD-38

1. Daya ketel uap,(BHP) W=

34,5 x BHP x 970,3 H

Dimana:

(Kern, 1950)

W

: Jumlah uap yang dihasilkan = 11379,6 lb/jam

H

: Entalpi pada T= 180oC, P= 1002,37 kPa = 2013,1 kJ/kg

= 865,483 btu/lb

BHP : daya ketel uap (hp) Maka;

34,5 × BHP × 970,3 865,483

11379,6

=

BHP

= 294,21 hp

2. Jumlah pipa ketel (Nt) A = BHP x 10 Dimana:

A

(Kern, 1950) : Luas permukaan panas (ft2)

Maka; A = 294,21 x 10 = 2942,10 ft2 Panjang pipa ketel ditetapkan 50 ft

(Kern, 1950)

Diameter pipa ketel ditetapkan 3 in

(Kern, 1950)

Luas permukaan per lin ft (Ao) = 0,917

(Kern, 1950)

Sehimgga; Nt =

A 2942,10 = = 64,17 ≈ 65 A o × L 0,917 × 50

Jumlah pipa ketel = 65 buah

24. Tangki Kaporit (TPU5) Fungsi

: Sebagai tempat penampungan kaporit untuk bahan domestik

Bentuk

: Tangki silinder tegak

Bahan

: Carbon Steel

Jumlah

= 1 Unit


= 0,005 kg/jam

- Densitas

= 1034,5 kg/m3 = 64,561 lbm/ft3


LD-39

- Lama penyimpanan= 30 hari 1. Menentukan Ukuran Tangki a. Kapasitas tangki, Vt Vt

=

laju alir × 24 jam/har × lama penampungan densitas

=

0,005 kg/jamr × 24 jam/hari × 30 hari = 0,0035 m3 3 1034,5 kg/m

Area kosong/bebas

= 20% 3

Vt

= 1,2 x 0,0035 m

= 0,0042 m3


3

Dt

2

Vt = ¼ π Dt2 ( 3 2 Dt) Vt = 3 8 π Dt2 Dt3 =

8Vt 3π

Dt =

3

r

8Vt = 3π

= ½ Dt

8 × 0,0042 = 3π

3

= ½ (0,15 m)

= 0,15 m

= 5,91 in

= 0,075 m

= 2,955 in

Tinggi tangki, H H=

3

2

Dt

=

3

2

(0,15) = 0,225 m



(Brownell, 1979)




= 0,8

(Brownell, 1979)



Faktor korosi

= 0,13 - 0,5 mm/tahun

(Perry, 1997)


Umur alat

= 15 tahun



Tekanan Operasi

= 1 atm = 14,7 psia


LD-40


=

Tekanan Hidrostatis

= =


Volume 1 πD 2 4 0,0035 1 π (0,15 ) 2 4

ρ ⋅h⋅ g g ) c

144

= 0,2 m = 0,656 ft

+P

(62,245 )(0,656) ⋅ 1) + 14,7 psia = 14,98 psia 144

Pd = 1.2 x 14,98 = 17,98 psia


PR + (c ⋅ n ) SE − 0,6 P

dimana R = D/2

(McCetta,1993)

17,98(5,91 / 2)in + (0,01 x 15) = 0,16 in (12650 psiax 0,8) − (0,6 x 17,98)

Dari tabel 5.4, Brownell, 1979, dipilih tebal tangki standar 1/4 in.

25. Pompa Kaporit (PU11) Fungsi

: Untuk

memompakan kaporit

untuk

kebutuhan air

domestik Jenis

: Dosing pump

Jumlah

: 1 unit


= 0,005 kg/jam = 3,06 10-6 lbm/det

Densitas

= 1034,5 kg/m3 = 64,581 lbm/ft3


F

ρ

=

3,06 x 10 -6 lbm/det 64,581 lbm/ft 3

= 4,738.10-8 ft3/det



Tegangan

: 220 – 230 V


LD-41

Daya pompa pada effisiensi 60 % : P =

32,174 lbf ⋅ ft / lbm × 64,581 lbm / ft 3 × 4,738 ⋅ 10 −8 ft 3 / s 0,6 × 550 lbf ⋅ ft / s hp

= 2,98.10-7 hp Digunakan pompa yang berdaya

= 1/20 hp


LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam pra rancangan pabrik pembuatan karboksimetil selulosa ini, digunakan basis perhitungan sebagai berikut : 1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. 2. Kapasitas maksimum adalah 22.000 ton/tahun 3. Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT) 4. Harga alat disesuaikan dengan basis 9 Oktober 2008 dimana nilai tukar dollar AS terhadap Rupiah adalah US$ 1 = Rp. 9.110, - Bank Indonesia. E.1

Modal Investasi Modal investasi adalah sejumlah modal yang diperlukan untuk mendirikan

pabrik atau menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. E.1.1 Modal Investasi Tetap E.1.1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) Modal investasi tetap langsung adalah biaya yang diperlukan untuk membeli peralatan pabrik yang akan dipakai selama pabrik beroperasi.

A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Harga tanah pada lokasi pabrik diperkirakan Rp 300.000,-/m2 Harga tanah seluruhnya

= Rp. 300.000.- × 24475 m2 = Rp 7.342.500.000.-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % dari harga tanah seluruhnya (Timmerhaus, 1991). Total biaya

= 1,05 x 7.342.500.000.- = Rp 7.709.625.000,-

LE-1


LE-2

B. Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Jenis Areal Areal Proses Gudang Produk Unit Pengolahan Air Ruang Boiler Unit Pembangkit Listrik Gudang Bahan Baku Unit Pengolahan Limbah Ruang Kontrol Laboratorium Bengkel Gudang Peralatan Perkantoran Ruang Ibadah Poliklinik Areal Parkir Taman Area Perluasan Jalan + faktor kelonggaran Pos jaga Kantin Perumahan Karyawan Total

Luas (m2) 3000 1200 2000 200 400 300 4000 300 300 400 150 900 100 100 300 200 1500 3000 75 150 2500 24475

Harga/m2 (Rp.) 3.000.000 1.250.000 1.000.000 1.000.000 1.000.000 850.000 1.000.000 1.250.000 1.250.000 1.250.000 1.250.000 1.500.000 800.000 750.000 600.000 700.000 1.300.000 1.000.000 600.000 1.150.000 1.300.000 .

Jumlah (Rp.) 9.000.000.000 1.500.000.000 2.000.000.000 200.000.000 400.000.000 225.000.000 4.000.000.000 375.000.000 375.000.000 1.000.000.000 187.500.000 1.350.000.000 80.000.000 75.000.000 180.000.000 140.000.000 4.500.000.000 3000.000.000 45.000.000 172.500.000 1.750.000.000 25.394.000.000

C. Perincian Harga Peralatan Peralatan diperoleh dari lokal dan impor. Untuk harga peralatan impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan estimasi berikut:

X  I  Cx = Cy  2   x   X 1   I y  dimana: Cx = harga alat pada tahun 2008 a

(Timmerhaus, 1991)

Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2008 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia a = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift


LE-3

Tahun (X1) 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 31912

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Total

Indeks (Y1) 814 852 895 915,1 930,6 943,1 964,2 993,4 1027,5 1039,1 1056,8 1061,9 1068,3 1089,0 1093,9 1102,5 15846,4

X12

Y12

X1.Y1

3948169 662596 1617418 3952144 725904 1693776 3956121 801025 1780155 3960100 837403 1821049 3964081 866016 1852824,6 3968064 889438 1878655,2 3972049 929682 1921650,6 3976036 986844 1980839,6 3980025 1055756 2049862,5 3984016 1079729 2074043,6 3988009 1116826 2110429,6 3992004 1127632 2121676,2 3996001 1141265 2135531,7 4000000 1185921 2178000,0 4004001 1196617 2188893,9 4008004 1215506 2207205,0 63648824 15818164 31612010,5 (Timmerhaus, 2004)

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2007 digunakan metode regresi koefisien korelasi: r =

[n ⋅ ∑( Xi ⋅ Yi)] − [∑ Xi ⋅ ∑ Yi] [(n ⋅ ∑ Xi 2 ) − (∑ Xi )2 ]× [(n ⋅ ∑ Yi 2 ) − (∑ Yi)2 ]

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE.2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

[16 × 31612010,5] − [31912 × 15846,4] [(16 × 63648824) − (31912)2 ]× [(16 × 15818164) − (15846,4)2 ]

=1 Persamaan umum regresi linier, Y = a + b.X dengan:

Y = indeks harga pada tahun yang dicari (2008) X = variabel tahun ke n – 1 a, b = tetapan persamaan regresi

Untuk mengetahui harga indeks tahun yang diinginkan, lebih dahulu dicari tetapan a dan b, dimana :


LE-4

a =

b =

[∑ Xi

2

]

× ∑ Yi − [∑ Xi × ∑( Xi ⋅ Yi )] n ⋅ ∑ Xi 2 − (∑ Xi )

2

dan

[n ⋅ ∑( Xi ⋅ Yi)] − [∑ Xi ⋅ ∑ Yi] 2 n ⋅ ∑ Xi 2 − (∑ Xi )

Jika disubstitusikan harga pada Tabel LE.2, diperoleh harga: a =

b =

[63648824 × 15846,4] − [31912 × 31612010,5] (16 × 63648824) − (31912)2 [16 × 31612010,5] − [31912 × 15846,4] (16 × 63648824) − (31912)2

= -36351,92

= 18,7226

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b.X Y = -36351,92 + 18,7226 X Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2008 (X = 2008) adalah: Y2008 = -36351,92 (2007) + 18,7226 Y2008 = 1224,4331 Harga faktor eksponensial (a) kapasitas yang digunakan adalah harga eksponen Marshall & Swift. Berikut ini harga eksponen, a untuk beberapa alat dan kapasitasnya: Tabel LE.3 Nilai eksponen, a untuk beberapa alat Batasan Eksponen Nama alat Ukuran (a) 2 Heat exchanger, double pipe 10 – 40 m 0,4 3 Blower sentrifugal 0,5 – 4,7 m /s 0,59 2 Dryer, , single vacuum 1 – 10 m 0,76 3 Ketel dengan jaket 1 –3 m 0,27 3 Reaktor berjaket 0,2 – 2,2 m 0,54 2 6 Tower, carbon steel 5.10 - 10 0,62 (Timmerhaus, 2004) Untuk alat yang tidak tersedia dari tabel diatas, faktor eksponennya dapat digunakan 0,6 untuk penentuan harga pembelian.

Contoh perhitungan estimasi harga peralatan: 1. Nama alat Jumlah Luas perpindahan panas

: Heat Exchanger : 1 buah : 104,4 m2

(Lampiran C)


LE-5

Untuk heat exchanger jenis double pipe pada tahun 1991 tersedia : Luas perpindahan panas = 10 m3 Biaya pembelian

= US$ 1000

(Timmerhaus, 1991)

Indeks harga pada tahun 2008, Ix = 1224,4331 Indeks harga pada tahun 1991, Iy = 924,8707 a = 0,4 Cx

104,4 = US$ 1.000 × 10

0, 4

= US$ 3.383,251,-/unit

×

1224,4331 924,8707

= Rp 30.922.915-/unit

1. Harga Peralatan Lokal Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Lokal Harga/Unit (Rp.)

Harga Total (Rp.)

Nama Alat

Kode

Unit

A. Peralatan Proses Tangki penyimpanan-01 Tangki penyimpanan-02 Mixer 1 Mixer 2 Reaktor Tangki Penampungan Pompa-01 Pompa-02 Pompa-03 Pompa-04 Pompa-05 Pompa-06 Pompa-07 Vacuum Pump Bucket Elevator I Bucket Elevator II Bucket Elevator III Belt Conveyor I Belt Conveyor II Belt Conveyor III

T-01 T-02 M-01 M-02 R-01 T-04 P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-07 VP-01 BE-01 BE-02 BE-03 BC-01 BC-02 BC-03

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

353.646.720 114.899.316 419.860.714 504.457.465 865.816.195 95.656.360 1.300.000 1.100.000 800.000 1.700.000 1.700.000 1.100.000 1.700.000 2.500.000 60.302.803 20.262.971 180.908.401 14.948.201 17.559.383 8.925.562

353.646.720 114.899.316 419.860.714 504.457.465 865.816.195 95.656.360 1.300.000 1.100.000 800.000 1.700.000 1.700.000 1.100.000 1.700.000 2.500.000 60.302.803 20.262.971 180.908.401 14.948.201 17.559.383 8.925.562

PU1 PU2 PU3 PU4 PU5

1 1 1 1 1

1.300.000 1.300.000 1.100.000 1.100.000 1.300.000

1.300.000 1.300.000 1.100.000 1.100.000 1.300.000

B. Peralatan Utilitas Pompa Utilitas 1 Pompa Utilitas 2 Pompa Utilitas 3 Pompa Utilitas 4 Pompa Utilitas 5


LE-6

Nama Alat

Kode

Pompa Utilitas 6 Pompa Utilitas 7 Pompa Utilitas 8 Pompa Utilitas 9 Pompa Utilitas 10 Pompa Utilitas 11 Bak sedimentasi

PU6 PU7 PU8 PU9 PU10 PU11 BS Tangki pelarutan Al2(SO4)3 TPU1 Tangki pelarutan Na2CO3 TPU2 Tangki pelarutan H2SO4 TPU3 Tangki pelarutan NaOH TPU4 Tangki pelarutan kaporit TPU5 Tangki umpan boiler T Menara air MA TOTAL

Unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Harga/Unit (Rp.) 1.300.000 1.100.000 1.100.000 1.300.000 1.300.000 1.100.000 47.154.439 1.150.830 517.560 5.838.380 5.531.850 7.439.391 98.902.360 147.128.129

Harga Total (Rp.) 1.300.000 1.100.000 1.100.000 1.300.000 1.300.000 1.100.000 47.154.439 1.150.830 517.560 5.838.380 5.531.850 7.439.391 98.902.360 147.128.129 2.996.104.030

Harga/Unit (Rp.)

Harga Total (Rp.)

2. Harga Peralatan Impor Tabel LE.5 Perkiraan Harga Peralatan Impor Nama Alat A. Peralatan Proses Pellet Mill Heat Exchanger I Heat exchanger II Devolatilizer Screener Polibuatadiena Screener Produk Rotary Feeder I Rotary Feeder II Kondensor I Cooler II Blower Rotary dryer Hammer mill B. Peralatan Utilitas Boiler Clarifier Sand Filter Menara Pendingin Cation exchanger Anion exchanger Deaerator

Kode

Unit

PM HE-01 HE-02 DV SC-01 SC-02 RF-01 RF-02 C-01 C-02 BL RD HM

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

365.650.210 30.922.754 35.218.483 430.616.754 47.383.948 186.981.498 27.140.287 24.023.500 15.850.315 26.845.833 27.338.337 135.368.245 34.912.211

365.650.210 30.922.754 35.218.483 430.616.754 47.383.948 186.981.498 27.140.287 24.023.500 15.850.315 26.845.833 27.338.337 135.368.245 34.912.211

B KL SF CT CE AE DA

1 1 1 1 1 1 1

147.157.000 12.521.477 89.946.020 262.849.272 98.293.872 98.293.872 87.758.398

147.157.000 12.521.477 89.946.020 262.849.272 98.293.872 98.293.872 87.758.398


LE-7

Nama Alat

Kode

Unit Pengolahan Limbah Generator TOTAL

Unit 1 1

Harga/Unit (Rp.) 1.240.000.000 110.000.000

Harga Total (Rp.) 1.240.000.000 110.000.000 3.535.072.286

Maka harga peralatan saat pembelian, Freight on Board FOB = Rp.2.996.104.030,- + Rp.3.535.072.286,= Rp.6.531.176.316Untuk memperoleh harga alat sampai di lokasi pabrik, Cost Insurance Freight (CIF) maka harus ditambahkan biaya pengangkutan sebesar 10 % dari FOB (Timmerhaus, 1991) CIF = 1,1 x Rp 6.531.176.316 ,- = Rp.7.184.293.948,-

Untuk peralatan impor harus ditambahkan biaya-biaya sebagai berikut : Tarif (%) - Biaya asuransi

=

2

- Bea masuk

=

15

- Biaya gudang dipelabuhan

=

5

- Biaya administrasi di pelabuhan

=

2

- Pajak pertambahana nilai (PPn)

=

10

- Biaya tidak terduga

=

2

Total

Biaya alat impor

=

36 %

= 0,36 x Rp.3.535.072.286, = Rp.1.272.626.023.-

Biaya pemasangan alat diperkirakan 15 % dari FOB (Timmerhaus, 1991) Biaya pemasangan alat = 0,15 x Rp.6.531.176.316- = Rp.979.676.447.Harga alat terpasang, HAT= CIF + Biaya alat impor + Biaya pemasangan alat = Rp.7.184.293.948,- + Rp.1.272.626.023.-+ Rp.979.676.447.= Rp.9.436.596.418,-


LE-8

D. Instrumentasi dan Alat Kontrol Biaya instrumentasi dan alat kontrol 10 % dari HAT (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp.9.436.596.418,- = Rp.943.659.642.E. Biaya Perpipaan Biaya perpipaan 10 % dari HAT (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp.9.436.596.418,- = Rp.943.659.642.F. Biaya Insulasi Biaya insulasi 5 % dari HAT (Timmerhaus, 1991) = 0,05 x Rp.9.436.596.418,- = Rp.471.829.821,G. Biaya Instalasi Listrik Biaya instalasi listrik 5 % dari HAT (Timmerhaus, 1991) = 0,05 x Rp.9.436.596.418,- = Rp.471.829.821,H. Biaya Inventaris Kantor Biaya inventaris kantor 1% dari HAT (Timmerhaus, 1991) = 0,01 x Rp.9.436.596.418,- = Rp.94.365.964.I. Biaya Perlengkapan Pemadam Kebakaran dan Keamanan Biaya perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan 1 % dari HAT (Timmerhaus, 1991) p

= 0,01 x Rp.9.436.596.418,- = Rp.94.365.964.-

J. Sarana Transportasi Tabel LE.6 Biaya Sarana Transportasi Fasilitas Mobil Direktur Mobil Saf Ahli Mobil Manajer Mobil Kepala Bagian Mobil Kepala Seksi Bus Karyawan Truk Bahan Baku & Produk Mobil Kantor Total

Unit 1 2 5 11 12 2 6 3

Harga/Unit (Rp.) 450.000.000 250.000.000 250.000.000 180.000.000 150.000.000 450.000.000 300.000.000 130.000.000

Harga Total (Rp.) 450.000.000 500.000.000 1.250.000.000 1.980.000.000 1.800.000.000 900.000.000 1.800.000.000 390.000.000 9.070.000.000


LE-9

Tabel LE.7 Perincian Modal Investasi Tetap Langsung Jumlah (Rp.) 7.709.625.000 12.394.000.000 9.436.596.418 943.659.642 943.659.642 471.829.821 471.829.821 94.365.964

Jenis Biaya A. B. C. D. E. F. G. H.

Harga tanah Harga bangunan Harga alat terpasang (HAT) Instrumentasi dan alat kontrol Biaya perpipaan Biaya insulasi Biaya instalasi listrik Biaya inventaris kantor

I.

Biaya perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan

J.

94.365.964 10.280.000.000 33.403.335.854

Biaya sarana transportasi Total Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

E.1.1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) Modal investasi tetap tak langsung adalah biaya yang diperlukan pada saat pendirian pabrik. A. Pra Investasi Diperkirakan 10 % dari MITL (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp. 33.403.335.854,-

= Rp.3.340.333.584.-

B. Engineering dan Supervisi Meliputi meja gambar dan alat-alatnya, inspeksi, pengawasan pembangunan pabrik diperkirakan 10 % dari MITL (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp. 33.403.335.854,-

= Rp. 3.340.333.584,-

C. Biaya Perizinan Meliputi survey lokasi, perizinan dan studi lingkungan diperkirakan 5 % dari MITL (Timmerhaus, 1991) = 0,05 x Rp. 33.403.335.854,-

= Rp.1.670.166.793.-

D. Biaya Kontraktor Diperkirakan 5 % dari MITL (Timmerhaus, 1991) = 0,19 x Rp. 33.403.335.854,-

= Rp.1.670.166.793.-

E. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10 % dari MITL (Timmerhaus, 1991)


LE-10

= 0,10 x Rp. 33.403.335.854,-

= Rp. 3.340.333.584,-


LE-11

Tabel LE.8 Perincian Modal Investasi Tetap Tak Langsung Jenis Biaya Pra investasi A. Engineering dan supervisi B. Biaya perizinan C. Biaya kontraktor D. Biaya tak terduga E. Total Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

Jumlah (Rp.) 3.340.333.584 3.340.333.584 1.670.166.793 1.670.166.793 3.340.333.584 13.361.334.348

Jadi : Modal Investasi Tetap (MIT) = MITL + MITTL

= Rp. 33.403.335.854,- + Rp.13.361.334.348.= Rp. 46.764.670.202.-

E.1.2 Modal Kerja Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik hasil penjualan dan memutar keuangannya. Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (≈ 90 hari) E.1.2.1 Persediaan Bahan Baku A. Persediaan Bahan Baku Proses 1

Kebutuhan Stirena

= 2192,25 kg/jam

Harga perkilogram

= Rp 3000,-/kg

Harga total

=

(Lampiran A)

2192,25 kg 24 jam Rp.3000,− × × 90 hari × jam hari kg

= Rp.14.205.780.000,2

Kebutuhan Etil Benzena = 343,47 kg/jam Harga perkilogram

= Rp 10.000,-/kg

Harga total

=

(Lampiran A) (PT. Bratachem, 2008)


= Rp.7.418.952.000,3

Kebutuhan Polibutadiena = 664,50 kg/jam Harga perkilogram

= Rp 2000,-

Harga total

=



= Rp.2.870.640.000,-


LE-12

4. Kebutuhan Benzoil Peroksida = 8,05 kg/jam Harga perkilogram

= Rp 50.200,-

Harga total

=



= Rp.872.877.600,-

B. Persediaan Bahan Baku Utilitas 1. Mikroba Kebutuhan

= 10 kg/hari

Harga

= Rp 5.000,-/kg (PT.Coca Cola Bottling Indonesia, 2007)

Harga total

=

10 kg Rp.5.000,− × 87 hari × hari kg

= Rp.4.500.000,2. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan

= 0,3 kg/jam

Harga

= Rp 3.700,-/kg

Harga total

=

(BAB VII) (PT.Bratachem, 2008)

0,3 kg 24 jam Rp.3.700,− × × 90 hari × jam hari kg

= Rp.2.397.600.3. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan

= 0,15 kg/jam

Harga

= Rp 7.100,-/kg

Harga total

=

(BAB VII) (PT.Bratachem, 2008)


= Rp.2.300.400,4. Kaporit, Ca(OCl)2 Kebutuhan

= 0,005 kg/jam

(BAB VII)

Harga

= Rp 6.000,-/kg

(PT.Bratachem, 2008)

Harga total

=


= Rp.64.800.-


LE-13

5

Kebutuhan NaOH

= 2,52 kg/jam

Harga perkilogram

= Rp 8000,-

Harga total

=

(BAB VII) (PT. Bratachem, 2008)


= Rp.43.545.600,6

Kebutuhan H2SO4

= 17,73 kg/jam

(BAB VII)

Harga perkilogram

= Rp 243000,-

(PT. Merck, 2007)

Harga total

=


= Rp.9.306.122.400,7. Solar Kebutuhan

= 252,77 l/jam

Harga perkilogram

= Rp 5800,-

Harga total

=

(BAB VII) (PT. Pertamina, 2008)


= Rp.3.166.702.560,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan adalah = Rp.37.893.882.960,Maka biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas setiap bulan adalah = Rp.37.893.882.960,-/3 bulan = Rp.12.631.294.320.Jadi total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun (330 hari kerja ≈ 11 bulan) adalah = Rp.12.631.294.320.-x 11 bulan = 138.944.237.520.E.1.2.2 Piutang Dagang

dimana :

IP × HPT 12

PD

=

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

1. Produk High Impact Polystyrene yang memenuhi standar Produksi

= 22.000.000 kg/tahun

Harga jual

= Rp.12300 / kg

(Lampiran A) (PT.Bratachem 2008)


LE-14

Penjualan tahunan

= 19.602.000 kg/tahun x Rp 12.300/kg = Rp.270.000.000.000,-

Piutang Dagang =

3 × Rp.270.000.000.000,− = Rp.67.500.000.000,12

E.1.2.3 Biaya Kas A. Gaji Karyawan Tabel LE.9 Perincian Gaji Karyawan Perbulan Jumlah Gaji/Orang Jabatan (Orang) (Rp.) Direktur 1 20.000.000 Sekretaris 2 2.500.000 Staf Ahli 2 13.500.000 Manajer 5 9.300.000 Kepala Bagian 11 6.500.000 Kepala Seksi 12 4.000.000 Kepala Keamanan 1 2.000.000 Karyawan Teknik 70 1.800.000 Karyawan Umum 15 1.800.000 Dokter 1 2.300.000 Paramedis 5 1.700.000 Supir 5 1.200.000 Petugas Keamanan 10 1.200.000 Karyawan Kebersihan 10 1.000.000 Total Total gaji pegawai selama 3 bulan

Gaji Total (Rp.) 20.000.000 5.000.000 27.000.000 46.500.000 71.500.000 48.000.000 2.000.000 126.000.000 27.000.000 2.300.000 8.500.000 6.000.000 12.000.000 10.000.000 411.800.000

= 3 x Rp.411.800.000,= Rp. 1.235.540.000,-

B. Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10 % dari gaji karyawan = 0,10 x Rp. 1.235.540.000,-

= Rp.123.554.000,-

C. Biaya Pemasaran Produk Diperkirakan 10 % dari hasil penjualan tahunan = 0,10 x Rp.270.000.000.000,-

= Rp.27.000.000.000,-

D. Pajak Bumi dan Bangunan -

Pajak Bumi Luas tanah = 24475 m2 Tarif pajak bumi= Rp 25.-/m2

(SK.Menkeu No.1324/KMK-04/1996)


LE-15

Total pajak bumi= Rp 25.-/m2 x 24475 m2 = Rp. 611.875,-

Pajak Bangunan Luas bangunan

= Luas tanah – (kantin + pos jaga + parkir) = 24.475 – (150 + 75 + 300) = 23.950 m2

Nilai jual bangunan = Rp 250.000/m2 Harga jual bangunan = Rp 250.000/m2 x 23.950 m2 = Rp 5.987.500.000,Bangunan yang tidak kena pajak

= tempat ibadah + taman = 100+ 200 = 300 m2

Harga bangunan tidak kena pajak

= Rp 250.000/m2 x 300 m2 = Rp. 75.000.000,-

Harga jual bangunan = Rp 5.987.500.000,- Rp. 75.000.000 = Rp. 5.912.500.000,Nilai jual kena pajak 20%, pajak bumi dan bangunan terutang 5% PBB = (5% x 20%) x Rp.5.912.500.000,- + 611.875,PBB = Rp.59.736.875,Tabel LE.10 Perincian Biaya Kas Jenis Biaya A. B. C. D.

Gaji karyawan Biaya administrasi umum Biaya pemasaran produk PBB terhutang Total Biaya Kas

Jumlah (Rp.) 1.235.540.000 123.554.000 27.000.000.000 59.736.875 28.307.632.275

E.1.2.4 Biaya Start – Up Diperkirakan 10 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp. 46.764.670.202.-

= Rp.4.676.467.020,-

Tabel LE.11 Perincian Modal Kerja Jenis Biaya 1. 2. 3. 4.

Bahan baku proses dan utilitas Piutang dagang Biaya kas Biaya Start – Up Total Modal Kerja

Jumlah (Rp.) 138.944.237.520 67.500.000.000 28.307.632.275 4.676.467.020 239.428.336.815


LE-16

Total Modal Investasi

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp. 46.764.670.202.- + Rp. 239.428.336.815,= Rp.286.193.007.017,-

Modal ini berasal dari : 1. Modal sendiri

= 60% dari total modal investasi = 0,60 x Rp.287.000.000.000,= Rp.172.200.000.000,-

2. Pinjaman dari Bank

= 40% dari total modal investasi = 0,40 x Rp. 287.000.000.000,= Rp. 114.800.000.000,-

E.2

Biaya Produksi Total Biaya produksi total adalah merupakan semua biaya yang digunakan

selama pabrik berproduksi mulai dari pengadaan bahan baku, biaya pemasaran dan biaya umum. E.2.1.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) Biaya produksi adalah biaya yang tidak tergantung dari jumlah produksi. E.2.1.2 Gaji Karyawan Gaji karyawan adalah gaji tetap tiap bulan ditambah dengan 3 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan. = (12 + 3) x Rp.411.800.000,-

Gaji karyawan

= Rp.6.177.000.000,-

E.2.1.3 Bunga Pinjaman Bank Tingkat suku bunga pinjaman bank sekitar 15% dari modal pinjaman bank. = 0,15 x Rp.228.954.405.613,-

= Rp.34.343.160.842,-

E.2.1.4 Depresiasi dan Amortisasi Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D = Dimana : D

P−L n

= depresiasi pertahun

P

= harga awal peralatan

L

= harga akhir peralatan

n

= umur peralatan


LE-17

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. Tabel LE.12 Perkiraan Biaya Depresiasi Biaya Umur Komponen (Rp.) (Tahun) Bangunan 12.394.000.000 15 Peralatan proses dan utilitas 9.436.596.418 15 Instrumentasi dan alat kontrol 943.659.642 15 Perpipaan 943.659.642 15 Insulasi 471.829.821 15 Instalasi listrik 471.829.821 15 Inventaris kantor 94.365.964 15 Perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan 94.365.964 15 Sarana transportasi 10.280.000.000 15 Total Depresiasi

Depresiasi (Rp.) 826.266.667 629.106.428 62.910.643 62.910.643 31.455.321 31.455.321 6.291.064 6.291.064 685.333.333 2.342.020.484

Biaya amortisasi diperkirakan 10% dari MITTL, sehingga Amortisasi

= 0,10 x Rp.13.361.334.348.= Rp.1.336.133.435.-

Total biaya depresiasi dan amortisasi : = Rp. 2.342.020.484,- + Rp.1.336.133.435.= Rp.3.678.153.919,-

E.2.1.5 Biaya Tetap Perawatan A. Perawatan mesin dan alat-alat proses Diperkirakan 10 % dari HAT (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp.9.436.596.418,-

= Rp. 943.659.642,-

B. Perawatan bangunan Diperkirakan 5% dari harga bangunan (Timmerhaus, 1991) = 0,05 x Rp.12.394.000.000,-

= Rp.619.700.000,-

C. Perawatan kendaraan Diperkirakan 5 % dari harga kendaraan = 0,05 x Rp.10.280.000.000,-

= Rp.514.000.000,-


LE-18

D. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga alat instrumen dan alat kontrol = 0,10 x Rp. 943.659.642,-

= Rp. 94.365.964,-

E. Perawatan perpipaan Diperkirakan 5% dari biaya perpipaan = 0,05 x Rp. 943.659.642,-

= Rp. 94.365.964,-

F. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 5% dari biaya instalasi listrik = 0,05 x Rp. 471.829.821,-

= Rp. 23.591.491,-

G. Perawatan insulasi Diperkirakan 5% dari biaya insulasi = 0,05 x Rp. 471.829.821,-

= Rp. 23.591.491,-

H. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 5% dari harga inventaris kantor = 0,05 x Rp. 94.365.964,-

= Rp. 4.718.298,-

I. Perawatan perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan Diperkirakan 5% dari harga perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan = 0,05 x Rp.94.365.964,-

= Rp. 4.718.298,-

Tabel LE.13 Perincian Biaya Tetap Perawatan Jenis Biaya A. B. C. D. E. F. G. H. I.

Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan bangunan Perawatan kendaraan Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Perawatan perpipaan Perawatan instalasi listrik Perawatan insulasi Perawatan inventaris kantor Perawatan perlengkapan pemadam kebakaran dan keamanan

Total Biaya Tetap Perawatan

Jumlah (Rp.) 943.659.642 619.700.000 514.000.000 94.365.964 94.365.964 23.591.491 23.591.491 . 4.718.298 . 4.718.298 2.322.711.148

E.2.1.6 Biaya Tambahan (Plant Overhead Cost, POC) Diperkirakan 10% dari total modal investasi tetap (Timmerhaus, 1991)


LE-19

= 0,10 x Rp. 46.764.670.202.-

= Rp.4.676.467.020,-

E.2.1.7 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 10% dari gaji pegawai setahun (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp.6.177.000.000,-

= Rp.617.700.000,-

E.2.1.8 Biaya Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 2% dari hasil penjualan tahunan (Timmerhaus, 1991) = 0,02 x Rp.270.000.000.000,-

= Rp.5.400.000.000,-

E.2.1.9 Biaya Laboratorium, Penelitian dan Pengembangan Diperkirakan 10 % dari biaya tambahan (POC) (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp.4.676.467.020,-

= Rp.467.646.702,-

E.2.1.10 Biaya Patent dan Royalti Diperkirakan 6 % dari hasil penjualan tahunan (Timmerhaus, 1991) = 0,06 x Rp.270.000.000.000,-

= Rp.16.200.000.000,-

E.2.1.11 Biaya Asuransi -

Asuransi pabrik diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (MIT) = 1% x Rp. 46.764.670.202.-

-

= Rp. 467.646.702.-

Asuransi karyawan diperkirakan 1% dari gaji total karyawan = 0,01 x Rp.6.177.000.000,-

= Rp.61.770.000,-

Total biaya asuransi = Rp. 467.646.702.-+ Rp.61.770.000,-= Rp.529.416.702,E.2.1.12 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak bumi dan bangunan = Rp.59.736.875,Tabel LE.14 Perincian Biaya Tetap Jenis Biaya Gaji karyawan 1. Bunga pinjaman bank 2. Biaya depresiasi dan amortisasi 3. Biaya tetap perawatan 4. Biaya tambahan (POC) 5. Biaya administrasi umum 6. Biaya pemasaran dan distribusi 7. Biaya paten dan royalti 8. Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan 9. Biaya asuransi 10 11. Pajak bumi dan bangunan Total Biaya Tetap

Jumlah (Rp.) 6.177.000.000 34.343.160.842 3.678.153.919 2.322.711.148 4.676.467.020 617.700.000 5.400.000.000 16.200.000.000 467.646.702 529.416.702 59.736.875 74.471.993.208


LE-20

E.2.2

Biaya Variabel Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah

produksi

E.2.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per Tahun Diperkirakan 10% dari harga bahan baku pertahun (Timmerhaus, 1991) = 0,10 x Rp. 138.944.237.520 = Rp.13.894.423.752,E.2.2.2 Biaya Variabel Pemasaran Diperkirakan 5% dari hasil penjualan tahunan = 0,10 x Rp. 270.000.000.000,-

= Rp.27.000.000.000,-

E.2.2.3 Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 10% dari biaya tetap perawatan = 0,10 x Rp. 2.322.711.148,-

= Rp.232.271.115,-

E.2.2.4 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 10% dari biaya gaji karyawan pertahun = 0,10 x Rp.6.177.000.000.-

= Rp.617.700.000.-

Tabel LE.15 Perincian Biaya Variabel Jenis Biaya 1. Biaya variabel bahan baku proses dan utilitas per tahun 2. Biaya variabel pemasaran 3. Biaya variabel perawatan 4. Biaya variabel lainnya Total Biaya Variabel Total biaya produksi

Jumlah (Rp.) 13.894.423.752 27.000.000.000 232.271.115 617.700.000 41.744.394.867

= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp. 74.471.993.208,- + Rp. 41.744.394.867,= Rp.116.216.388.075,-

E.3

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan


LE-21

Biaya produksi total adalah merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik berproduksi mulai dari pengadaan bahan baku, biaya pemasaran dan biaya umum. E.3.1 Laba Sebelum Pajak Laba sebelum pajak = total penjualan – total biaya produksi = Rp.270.000.000.000,- – Rp.116.216.388.075,= Rp.153.783.611.925,E.3.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan Pasal 21 Undang-Undang No.17 tahun 2000 tentang Pajak Penghasilan (PPh) adalah : Tarif (%) 10 15 30

Jumlah Penghasilan Kena Pajak Sampai dengan Rp.50.000.000,Diatas Rp.50.000.000,- sampai dengan Rp.100.000.000,Diatas Rp.100.000.000,Perincian pajak penghasilan (PPh) terhutang : 10 % x Rp.50.000.000,-

= Rp.

5.000.000,-

15 % x Rp.100.000.000,- – Rp.50.000.000,-

= Rp.

7.500.000,-

30 % x (Rp. 153.783.611.925,- – Rp.100.000.000,-) = Rp. 46.105.083.578,- + Total pajak penghasilan (PPh)

= Rp.46.117.583.578,-

E.3.3 Laba Setelah Pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – pajak penghasilan = Rp.153.783.611.925,- – Rp.46.117.583.578,= Rp.107.666.028.347.-

E.4

Analisa Aspek Ekonomi

E.4.1 Profit Margin (PM) Profit Margin =

=

Laba Sebelum Pajak × 100 % Total Penjualan Rp. 153.783.611.925,− × 100 % Rp. 270.000.000.000


LE-22

= 56,96 % Profit margin sebesar 56,96% menunjukkan keuntungan perusahaan yang diperoleh tiap tahunnya.

E.4.2 Break Event Point (BEP) BEP

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel Rp. 74.471.993.208,− = × 100 % Rp. 270.000.000.000, − Rp.41.744.394.867,−

=

= 32,63 %

Break event point merupakan titik keseimbangan penerimaan dan pengeluaran dari suatu pabrik dimana semakin kecil BEP maka perusahaan semakin baik atau dengan kata lain pendapatan dan pengeluaran sebanding agar perusahaan dapat berjalan dengan baik. Kapasitas produksi pada titik BEP

= 32,63 % x (19.602.000+398.000) kg/tahun = 6.526.000 kg/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 32,63 % x HPT = 32,63 % x Rp.270.000.000.000,= Rp.88.101.000.000,-

E.4.3 Return on Investment (ROI) ROI

Laba Setelah Pajak × 100 % Total Modal Investasi Rp. 107.666.028.347,− = × 100 % Rp. 286.193.007.017,− =

= 37,62 % Return on Investment sebesar 37,62 % menunjukan pengembalian modal tiap tahun dari penerimaan bersih.

E.4.4 Pay Out Time (POT) POT =

1 × 1 tahun ROI


LE-23

=

1 × 1 tahun 0,3762

= 2,66 tahun ≈ 3 tahun Pay out time selama 3 tahun merupakan jangka waktu pengembalian modal dengan asumsi bahwa pabrik beroperasi dengan kapasitas penuh tiap tahun.

E.4.5 Internal Rate of Return (IRR) Internal rate of return adalah merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran yang dilakukan mulai dari tahap awal pendirian sampai usaha dapat beroperasi. 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

= laba sesudah pajak – depresiasi = Rp.107.666.028.347.- + Rp.3.678.153.919,= Rp.111.344.182.266.-


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA. Tabel A.2. Simbol di dalam perhitungan neraca massa & neraca panas

Recommend Documents