LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Kapasitas olahan

: 600 ton/hari : 600.000 kg/hari x 1 hari/24 jam : 25.000 kg/jam

Satuan perhitungan

: kg/jam

Dalam perhitungan neraca massa ini digunakan neraca unsur dari unsur-unsur penyusun senyawa. Komposisi sampah organik adalah sebagai berikut. Tabel LA.1 Komposisi Sampah Organik Bahan Organik

%

Sampah dedaunan

32

Makanan

16,2

Kertas

17,5

Kayu

4,5

Air

29,8

(Sumber : Dinas kebersihan kota medan, 2005)

Tabel LA.2 Komposisi Sampah berdasarkan Unsur Komponen

Persentase Massa (berat kering)

Sampah

Carbon

Hidrogen

Oksigen

Nitrogen

Sulfur

Abu

Dedaunan

47,80

6,00

38,00

3,40

0,30

4,50

Makanan

48,00

6,40

37,60

2,60

0,10

5,30

Kertas

43,50

6,00

44,00

0,30

0,20

6,00

Kayu

49,50

6,00

42,70

0,20

0,10

1,50

1.

Tresher (TR-01)

Universitas Sumatera Utara

Fungsi : Bahan baku yang akan diolah dikecilkan ukurannya hingga menjadi bubur. Dedaunan Makanan Kertas Kayu

32% 16,2% 17,5% 4,5% 1

Dedaunan Makanan Kertas Kayu

Tresher

32% 16,2% 17,5% 4,5%

2

Asumsi : -

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

-

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

F1dedaunan

= 0,320 x 25.000 kg/jam

= 8000 kg/jam

F1makanan

= 0,162 x 25.000 kg/jam

= 4050 kg/jam

F1kertas

= 0,175 x 25.000 kg/jam

= 4375 kg/jam

= 0,045 x 25.000 kg/jam

= 1125 kg/jam

= 0,298 x 25.000 kg/jam

= 7450 kg/jam

1

F

kayu

F1air

Alur 1 Bahan masuk = Bahan Keluar F1 = F2 -

Untuk dedaunan C:

F1C

= 0,478 x 8000 kg/jam

= 3824 kg/jam

H:

F1H

= 0,06 x 8000 kg/jam

= 480 kg/jam

O:

F1O

= 0,38 x 8000 kg/jam

= 3040 kg/jam

N:

1

N

= 0,034 x 8000 kg/jam

= 272 kg/jam

S

= 0,003 x 8000 kg/jam

= 24 kg/jam

= 0,045 x 8000 kg/jam

= 360 kg/jam

S:

F

1

F

Abu : F1abu

-

= 0,478 x F1dedaunan

Untuk makanan C:

F1C

= 0,48 x F1makanan


H:

1

F

1

= 0,48 x 4050 kg/jam

= 1944 kg/jam

H

= 0,064 x 4050 kg/jam

= 259,2 kg/jam

O:

F

O

= 0,376 x 4050 kg/jam

= 1522,8 kg/jam

N:

F1N

= 0,026 x 4050 kg/jam

= 105,3 kg/jam

S:

F1S

= 0,001 x 4050 kg/jam

= 4,05 kg/jam

= 0,053 x 4050 kg/jam

= 214,65 kg/jam

Abu : F1abu -

Untuk kertas C:

F1C

= 0,435 x 4375 kg/jam

= 1903,125 kg/jam

H:

F1H

= 0,06 x 4375kg/jam

= 262,5 kg/jam

O:

F1O

= 0,44 x 4375 kg/jam

= 1925 kg/jam

N:

F1N

= 0,003 x 4375 kg/jam

= 13,125 kg/jam

S:

1

= 0,002 x 4375 kg/jam

= 8,75 kg/jam

= 0,06 x 4375 kg/jam

= 262,5 kg/jam

F

S

Abu : F1abu -

= 0,435 x F1kertas

Untuk kayu C:

F1C

H:

1

F

O:

= 0,495 x F1kayu = 0,495 x 1125 kg/jam

= 556,875 kg/jam

= 0,06 x 1125 kg/jam

= 67,5 kg/jam

F1O

= 0,427 x 1125 kg/jam

= 480,375 kg/jam

N:

F1N

= 0,002 x 1125 kg/jam

= 2,25 kg/jam

S:

F1S

= 0,001 x 1125 kg/jam

= 1,125 kg/jam

= 0,015 x 1125 kg/jam

= 16,875 kg/jam

H

Abu : F1abu

Total unsur sampah masuk (F1): F1unsur (dedaunan) + F1unsur (makanan) + F1unsur (kertas) + F1unsur (kayu) Total C untuk sampah masuk (F1C) : 3824 + 1944 + 1903,125 + 556,875 = 8228 kg/jam Total H untuk sampah masuk (F1H) : 480 + 259,2 + 262,5 + 67,5 = 1069,2 kg/jam Total O untuk sampah masuk (F1O) :


3040 + 1522,8 + 1925 + 480,375 = 6968,175 kg/jam Total N untuk sampah masuk (F1N) : 272 + 105,3 +13,125 + 2,25 = 392,675 kg/jam Total S untuk sampah masuk (F1S) : 24 + 4,05 + 8,75 + 1,125 = 37,925 kg/jam Total abu untuk sampah masuk (F1abu) : 360 + 214,65 + 262,5 + 16,875 = 854,025 kg/jam

Alur 2 F1 = F2 = 17550 kg/jam F2C = F1C = 8228 kg/jam F2H = F1H = 1069,2 kg/jam F2O = F1O = 6968,175 kg/jam F2N = F1N = 392,675 kg/jam F2S = F1S = 37,925 kg/jam F2abu = F1abu = 854,025 kg/jam F2H2O = F1H2O = 7450 kg/jam Tabel LA.3 Neraca Massa Pada Tresher (TR-01) No.

Unsur

1.

Carbon (C)

2.

Hidrogen (H)

3.

Masuk (kg/jam)

Keluar (kg/jam)

Alur 1

Alur 2 8228

8228

1069,2

1069,2

Oksigen (O)

6968,175

6968,175

4.

Nitrogen (N)

392,675

392,675

5.

Sulfur (S)

37,925

37,925

6.

Abu

854,025

854,025

7.

H2O

7450

7450

25.000

25.000

Total 2.

Tangki Penampung Umpan (TK-01)


C H O N S Abu

2

TK-01

3

C H O N S Abu

F2 = F3 Alur 3 F2 = F3 = 17550 kg/jam F3C = F2C = 8228 kg/jam F3H = F2H = 1069,2 kg/jam F3O = F2O = 6968,175 kg/jam F3N = F2N = 392,675 kg/jam F3S = F2S = 37,925 kg/jam F3abu = F2abu = 854,025 kg/jam F3H2O = F2H2O = 7450 kg/jam

Tabel LA.4 Neraca Massa Pada Tangki Penampung Umpan (TK-01) No.

Unsur

1.

Carbon (C)

2.

Hidrogen (H)

3.

Keluar (kg/jam)

Alur 2

Alur 3 8228

8228

1069,2

1069,2

Oksigen (O)

6968,175

6968,175

4.

Nitrogen (N)

392,675

392,675

5.

Sulfur (S)

37,925

37,925

6.

Abu

854,025

854,025

7.

H2O

7450

7450

25.000

25.000

Total

3.

Masuk (kg/jam)

Fermentor (FR-01)


Bakteri anaerob 4

C6H12O6 H2O N2 3 H2S Abu

FR-01

6

CH4 CO2 N2 H2 H2S

5

Lumpur N2 Air Bakteri anaerob

Asumsi : -

Bahan organik terkonversi menjadi gas metana sebesar 90%

-

Jumlah bakteri anaerob sebesar 15% dari substrat

-

Unsur N semuanya dianggap N2 dan 3 % dianggap gas

-

Tidak terjadi reaksi pada H2S

Penguraian dengan proses anaerobik secara umum dapat disederhanakan menjadi 3 tahap, yaitu: -

Tahap Hidrolisa

C5H10O5 + H2O → C6H12O6 -

Tahap asdogenesis( pembentukan asam) Bakteri pembentuk asam menguraikan senyawa glukosa C6H12O6 +2H2O → 2C2H4O2 + 2 CO2 + 4H2 Bakteri pembentuk asam menghasilkan asam 2C2H4O2 → 2CH4 + 2H2O

- Tahap metagonesis Bakteri Methan mensintesa H2 dan CO2

CO2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2O Bila disatukan, reaksi akan menjadi :

C6 H12O6 +

2 H 2O → 2C2 H 4O2 + 2 CO2 + 4 H 2

2C2 H 4O2 CO2 + C6 H12O6

Bakteri  → 2CH 4 + 2CO2

4H 2

→ CH 4 + 2 H 2O

+

→ 3CH 4 + 3CO2

Alur 3 F3N2 = Nitrogen

= 392,675 kg/jam


F3H2O 3

F

3

F

= 7450 kg/jam

abu

= 854,025 kg/jam

H2

= 1069,2 kg/jam

F3O 2

= 6968,175 kg/jam

Untuk H2S, dimana Komposisi H2S : Komposisi

BM

Fraksi

H

1

0,06

S

32

0,97

Sehingga F3H2S

= 0,06 (H) + 0,97 (S) = 64,152 + 36,787 = 100,939 kg/jam

F3C6H12O6 = F3 – F3N2 – F3H2O – F3abu – F3H2S = 25.000 – 392,675 – 7450 – 854,025 – 1069,2 – 6968,175100,939 =8164,986 kg/jam Alur 4 F4bakteri = F4. = 0,15 F3 = 0,15 . 17.550 kg/jam = 2632,5 kg/jam

Alur 6 Reaksi = C6 H12O6 → 3CH 4 + 3CO2 N3C6H12O6 = =

rI

=

F3C6H12O6 BM

8164,986 = 45,361 180

45,361x0,9 = 40,824 − (−1)

F6C6H12O6 = F3C6H12O6 + (BMC6H12O6 x τC6H12O6 x r1) = 8164,986 + (180 x -1 x 40,824)


= 816,66 kg/jam 6

F

H2O

= F3H2O = 7450 kg/jam

F6bakteri

= F4bakteri = 2632,5 kg/jam

F6abu

= F3abu = 854,025 kg/jam

F6N2

= 0,7 . F3N2 = 0,7 x 392,675 = 274,8725 kg/jam

Alur 5 F5CH4

= BMCH4 x τCH4 x r1 = 16 x 3 x 40,824 = 1959,55 kg/jam

ssF5CO2

= BMCO2 x τCO2 x r1 = 44 x 3 x 40,824 = 5388,76

F5N2

= F3N2 = 392,675 kg/jam

F5 H2S

= F3H2S = 100,939 kg/jam

F5H2

= 1069,5 kg/jam

5

F O2

= 6968,175 kg/jam

Tabel LA.5 Neraca Massa Pada Fermentor (FR-01) No

Komponen

Masuk (Kg) Alur 3 Alur 4

Keluar (Kg) Alur 5 Alur 6


1.

C6H12O6

8164,986

-

-

1606,161

2.

H2O

7450

-

-

7450

3.

N2

392,675

-

392,675

274,8725

4.

H2S

100,939

-

100,939

-

5.

Abu

854,025

-

-

854,025

6.

Bakteri

-

2632,5

-

2632,5

7.

CH4

-

-

1959,55

-

8.

CO2

-

-

5388,76

-

O2

6968,175

H2

1069,2

6968,175 1069,2 25000

TOTAL

4.

2632,5 15486,624 11753,185

27632,5

27632,5

Absorbsi (AB-01) CH4 CO2 N2 H 2S H2 O2

9

H 2O

CH4 CO2 N2 H 2S H2 O2

7

AB-01 6

8

CO2 H 2O

Asumsi : -

Kelarutan CO2 dalam air = 2,8 gr CO2 larut dalam 100 gr air

Alur 6 F6CH4

= 70% . 1959,552 kg/jam = 1371,68 kg/jam

7

F

CO2

= 25% . 5388,76kg/jam


= 1347,9 kg/jam 6

F

N2

= 0,3% . 392,675 kg/jam = 1,178kg/jam

F6O2 = 0,5% . 6968,175 kg/ jam = 34,84 kg/ jam F6H2 = 2,2 % . 1069,2 kg/ jam = 23,53 kg/ jam 6

F

H2S

= 2 %. 100,939 kg/jam = 2,018 kg/ jam

Alur 7 F7 H2O =

2,8 1347,19 X 100 F air

= 48113,92 Alur 8 F8CO2

= 0,7 . F7CO2 = 0,7 . 1347,9kg/jam = 953,53 kg/jam

F8H2O

= F7H2O = 48113,92 kg/jam

Alur 9 F9CH4

= F6CH4 = 1371,68 kg/jam

F9CO2

= F6CO2 – F8CO2 = 354,37kg/jam

F9N2

= F6N2 = 1,178 kg/jam

F9H2S

= 2%. 100,939 kg/jam = 2,018.

F9O2

= F6O2 34,84 kg/ jam

F9H2

= F6H2 = 23,53 kg/ jam

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Absorber (AB-01) No

Komponen

Masuk (Kg)

Keluar (Kg)


Alur 6

Alur 8

Alur 9

1.

CH4

1371,68

2.

CO2

1347,18

953,53

34,84

3.

N2

1,178

-

1,178

4.

H2S

2,018

5.

H2O

-

6

H2

23,53-

23,53

7

O2

34,84

34,84

2780,436

TOTAL

5.

Alur 7

1371,68

2,018 48113,92

48113,92

48113,92

49067,45

50535,536

-

1466,086

50535,536

Absorbsi (AB-02) CH4 CO2 N2 H 2S H2 O2

12

H 2O

CH4 CO2 N2 H 2S H2 O2

10

AB-01 9

11

H2s

H 2O

- kelarutan H2S dalam air = 0,0609 gr H2S larut dalam 100 gr air.( perry hal 2145)

Alur 9 F9CH4

= F6CH4 = 1371,68 kg/jam

F9CO2

= F6CO2 – F8CO2 = 354,37kg/jam


F9N2

= F6N2 = 1,178 kg/jam

F9H2S

= 2%. 100,939 kg/jam = 2,018.

F9O2

= F6O2 34,84 kg/ jam

F9H2

= F6H2 = 23,53 kg/ jam

Alur 10 F7 H2O =

0,0609 2,018 X 100 F air

= 1313.62 Alur 11 F8 H2S

= F6H2S = 2,018 kg/jam

F8H2O

= F10H2O = 1313,62 kg/jam

Alur 12 F12CH4

= F9CH4 = 1371,68 kg/jam

12

F

CO2

= F12CO2 = 354,37kg/jam

F12N2

= 1,178 kg/jam

F12H2S

= 2,018 kg/jam

F12O2

= F9O2 34,84 kg/ jam

12

F H2

= F9H2 = 23,53 kg/ jam

Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Absorber (AB-02) Masuk (Kg) Alur 9 Alur 10

Keluar (Kg) Alur 11 Alur 12

No

Komponen

1.

CH4

1371,68

-

-

1371,68

2.

CO2

354,37

-

-

354,37

3.

N2

1,178

-

-

1,178


4.

H2S

2,018

-

2.018

2,018

5.

H2O

-

1313,62

1313,62

-

6

H2

23,53

-

-

23,53

7

O2

34,84

-

-

34,84

1787,616

13136,62

TOTAL

3105,254

1315,638

1787,616

3105,254

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS Satuan perhitungan

: kkal/jam

Basis temperatur

: 250C (298K)

Tabel LB-1. Data Karakteristik Zat


Komponen

Berat Molekul

Cp (kkal/kmol) Padat

Cair

Gas

180

0,224

-

-

Abu

852,29

0,321

-

-

CO2

44

-

19,05*

0,2055

H2O

18

-

1,0

0,4512

N2

28

0,224*

-

0,243

CH4

16

-

-

5,34

H2S

34

-

-

7,2

C6H12O6

*) menggunakan metode Hurst and Harrison (Sumber : Perry, 1997) Tabel LB-2. Data Entalpi (Panas) Pembentukan ΔH0f(298) Komponen

ΔH0f(298) (kkal/gmol)

C6H12O6

-120,26

CO2

-94,05

CH4

-17,89

(sumber : Reklaitis, 1983)


1.

Fermentor (FR-01) Bakteri anaerob 4

C6H12O6 H2O 300C N2 3 H 2S Abu

CH4 CO2 N2 H2 H2S

0

P = 1 atm T=650C

650C

6

65 C 5

Lumpur N2 Air Bakteri anaerob

Reaksi yang terjadi : C6 H12O6 → 3CH 4 + 3CO2 Persamaan energi : Panas masuk = Panas keluar + Akumulasi Asumsi akumulasi = 0 Sehingga neraca akan menjadi : Panas masuk = Panas keluar Panas bahan masuk + Panas Steam = Panas Bahan Keluar + Panas Reaksi ∆Hr( 298)

=

(3.∆H (

f 298 )CH 4

) (

+ 3.∆H f ( 298)CO2 − ∆H f ( 298)C6 H12O6

)

3. ( 17,89 ) + 3. ( −94, 05 ) − ( −120, 26 ) =− =−53, 67 + ( −282,15 ) + 120, 26 r.∆Hr( 298)

= −215,56kkal / gmol = −215560kkal / kmol = −215560 × 81,315 = −17528261, 4kkal / kmol

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


303

Komponen

C6H12O6

Fs3

Ns3

(kg)

(kmol)

303

∫ Cp (l) dt

Ns3. ∫ Cp (l) dt

(kkal/kmol)

(kkal)

298

298

16262,954

90,35

1,12

101,192

7450

413,89

5,0

2069,45

N2

392,675

14,02

1,12

15,7024

H2S

40,346

1,1866

36

42,7176

Abu

854,025

1

1,605

1,605

∆Hin,alur 3

2230,667

H2O

dianggap tidak ada panas masuk pada bakteri Tabel LB-4. Perhitungan Panas Bahan Keluar Fermentor (alur 5) 338

Komponen

Fs5

∫ Cp

Ns5

(kg)

338 (l)

dt

Ns5.

298

(kmol)

∫ Cp

(l)

dt

298

(kkal/kmol)

(kkal)

CH4

3903,12

216,84

213,6

46317,024

CO2

10733,58

243,945

8,22

2005,228

N2(g)

117,8025

4,207

9,72

40,89

H2S

40,346

1,1866

288

341,7408

∆Hout,alur 5

48704,935

Tabel LB-5. Perhitungan Panas Bahan Keluar Fermentor (alur 6) 338

Komponen

Fs6

Ns6

(kg)

(kmol)

∫

338

Cp (l) dt

298

N2 H2O Total ΔHout

∫ Cp

(l)

dt

298

(kkal/kmol) Abu

Ns6.

(kkal)

854,025

1

12,84

12,84

274,8725

9,817

8,96

87,96

7450

413,89

40

16555,6

∆Hout,alur 6

16656,4

= ΔH6out + ΔH5out = 48704,935 + 16656,4 = 65361,335 kkal


Panas yang diberikan oleh steam (Qs) : dQs dT

= ∆H out ,total + r.∆Hr − ∆H in =65361,335 + 17528261, 4 − 2230, 667 = 17591395, 09kkal

Reaktor menggunakan steam uap panas sebagai media pemanas yang masuk pada suhu 1200C dan tekanan 1 atm, kemudian keluar sebagai kondensat pada suhu 1000C dan tekanan 1 atm. ∆H Steam = 2716 − 419,1 = 2.296,9 kJ / kg =548,97 kkal/kg ................. (Reklaitis, 1983) Maka. massa steam (ms) adalah : = mS

∆Qs = ∆H Steam

17591395, 07 kkal = 548,97 kkal / kg

32044,365 kg


2.

LAMPIRAN C


SPESIFIKASI PERALATAN

1. Elevator (EL-01) Fungsi

: Untuk mengangkut sampah dari timbangan ke mesin

tresser. Jumlah

: 1 buah

Bahan konstruksi

: Besi

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

: 20%

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

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

Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4 ½) in

•

Jarak tiap bucket

= 12 in

•

Elevator center

= 25 ft

•

Kecepatan putar

= 43 rpm

•

Kecepatan bucket

= 225 ft/menit

•

Daya head shaft

= 1 Hp

•

Diameter tail shaft

= 1 11/16 in

•

Diameter head shaft

= 1 15/16 in

•

Pully tail

= 14 in

•

Pully tail

= 20 in

•

Lebar head

= 7 in

•

Effesiensi motor

= 80%

•

Daya tambahan

= 0,02 Hp/ft

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


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

: Besi

Merek

: HGT-6000

Jumlah

: 3 unit

Kecepan mesin

: 5-15 ton/jam

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

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

: 300C : 1 atm

Laju alir sampah organik = 23750 kg/jam Densitas sampah organik = 300 kg/m3 ……..……(Sudrajat, 2002) Kebutuhan perancangan = 1 hari Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume tangki, V1 =

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

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 1900 m3 = 2280 m3 Direncanakan digunakan tangki 6 unit 2280 m 3 Volume untuk masing-masing tangki = = 380 m3 6 unit Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3 V=

1 2 πD H 4

380 m3 =

1 3 πD2 D 4 2


380 m3 =

3 πD3 8

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

380 m 3 1 π (6,859 m) 2 4

= 10,2894 m = 33,757 ft

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

Allowble working stress (S)

= 18.750 psi

-

Effesiensi sambungan (E) = 0,8

-

Faktor korosi

-

Tekanan hidrostatik, ph

-

Faktor keamanan tekanan

-

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

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

(10,2894 − 1) 590,16 = 38,071 psi 144

= 20%

Tebal dinding silinder tangki: t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

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

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

4. Fermentor (FR-01)


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

: 650C : 1,14 atm

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

= 3562,5 kg/jam

Densitas bakteri

= 2532 kg/m3

Laju total umpan

= 27312,5 kg/jam

Kebutuhan perancangan

= 25 hari

Faktor keamanan

= 20%

Perhitungan: Densitas campuran

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

Ukuran tangki: Volume larutan, V1 =

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

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

1 2 πD H 4

222,143 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

222,143 m3 =

3 πD3 8

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


Tinggi campuran dalam tangki =

222,143 m 3 1 π (5,735 m) 2 4

= 8,604 m = 28,228 ft


Allowble working stress (S) = 18.750 psi

-

Effesiensi sambungan (E)

= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus,

1980) (8,604 − 1) 590,16 = 31,163 psi 144

-


=

-


= 20%

-

Tekanan desain, P

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


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

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

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

…………………………….…………..….(Brown, 1978)

Dt = 19,14 ft Di = 6,38 ft Kecepatan pengadukan, N = 1 rps Viskositas

sampah organik = 6,27 x 10-4 lbm/ft.det………….(Kirk Othmer,

1967) Bilangan reynold, NRE =

ρ N D2 µ


=

(590,16)(1)(6,38) 2 = 38.312.773,05 6,27.10 − 4

Dari gambar 3.3-4 (Geankoplis, 1983)untuk Nre = 38.312.773,05 diperoleh Npo = 0,4 Sehingga: P =

P=

NpoN 3 Di 5 ρ gc

……………….………………(Geankoplis, 1983)

(0,4)(1) 3 (6,38) 5 (590,16) = 77.558,267 32,174

Efesiensi penggerak motor = 80% Daya penggerak motor =

77.376,091 = 96.947,833 Hp 0,8

Menentukan ukuran dan putaran koil Koefisien perpindahan panas pada tangki pengaduk dengan menggunakan koil: k cµ 1/3 ( µb ) 0,14 hi = j ( ) µw DJ k (prabhudesai,1984) dimana: hi

= koefisien perpindahan panas Btu/jam ft2F

j

= konstanta yang berhubungan dengan bilangan reynold

c

= panas spesifik

µ

= viskositas,lb/ft jam

k

= konstanta panas, Btu/jam ft2F

ρ

= densitas lb/ft

Data: Densitas campuran, ρ camp

= 300 kg/m3 = 3,85 lbm/ft

Viskositas campuran, µ campuran

= 6,27x 10-4 lbm/f det

Konduktifitas panas campuran

= 34mj/m3

Panas spesifik cp camp

= 8,979kkal/kmol= 4,03 btu/lb ft

kkal 0,2048btu = 8,979 mol 1kkal


= 1,83

btu 1kmol x kmol 0,454lb

= 4,03 btu/lbf 34 Mj/m3

=

1000kj 1m3 1 1 x x x 1Mj 0,0283,7 ft 3600 jm / det 32 F

= 12000692,164kj/ft3 = 0,33 btu/ft jamF hi = 0,823 btu/jam ft2F Bahan yang digunakan IP 3/2 in, sch 40 OD = 1,050 in =3,44 ft ID = 0,824 in =2,70 ft •

Koefisien, ho OD Xhi ho = ID

3.44 x0,823 = 2,70

= 1,05 btu/jam ft 2F •

Koefisien, vc Vc =

hixho 0,86 = = 0,45btu / jamft 2F hi + ho 1,87

Asumsi Rd = 0,005 Hd =

1 1 = Rd 0,005

= 200 btu/jam ft2 •

Koefisien, Ud Ud =

Vcxhd 0,45 x 200 = = 0,45btu / jamft 2f Vc + hd 0,45 + 200

Panas yang dibutuhkan Q = 55798,55 kkal


= 14070,16 Btu T1 = 300C = 62 F T2 = 650C = 97 F ∆ T= 350F

Luas permukaan A=

14070 Q = Udx∆T 0,45 X 35 = 893,33 ft2

eksternal surface bin sch 80 = 6,065 in jika diameter helix ( D satu putaran ), Dh = 0,1810 ft Luas permukaan tiap 1 putaran = 1 x 0,1810 x 6,065 = 3,45 ft 2 ∆ ∆P

Maka jumlah putaran yang dibutuhkan = = Panjang koil

Daya pompa WS

148,8 = 43 putaran 3,45

=

A externalsurfase

=

148,8 = 25 ft 6,065

=

PQ

η

=

3,85 x14070 = 67711,87 Hp 0,8

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


Densitas abu = 1547 kg/m3 Densitas campuran

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

Volume yang dibutuhkan =

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

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

=pxlxl

10,464

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

10,464

= 15/4 t 3 t

= 1,4078 m

Maka diperoleh: Tinggi bak penampung = 1,4078 m Panjang bak penampung = 5/2 x t = 5/2 x 1,4078 m = 3,5195 m Lebar bak penampung = 3/2 t = 3/2 x 1,4078 m = 2,1117 m

6. Tangki Penampungan Metan (TK-02) Fungsi: Menampung hasil pemurnian gas dari condensor. Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan Laju alir gas

: 300C : 1 atm

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

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

=

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

= 114449,847 m3 Faktor keamanan

= 15%

Volume tangki

= 1,15 x 114449,847 m3


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

1 2 πD H 4

4387,244 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

4387,244 m3 =

3 πD3 8

D = 15,502 m Maka: D = 15,502 m = 50,861 ft H = 23,256 m = 76,2786 ft 4387,244 m 3 Tinggi sampah organik dalam tangki = = 23,256 m = 76,2786 ft 1 π (15,502 m) 2 4 Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: -


= 18.750 psi

-

Effesiensi sambungan (E) = 0,8

-

Faktor korosi

-


-


-

Tekanan desain, P = 1,2 x (14,7 + 0,5024) psi = 18,242 psi

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

(50,861 − 1) 1,451 = 0,5024 psi 144

= 20%

Tebal dinding silinder tangki:


t=

PD + CA 2 SE -1,2P

t=

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


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

: 300C : 1 atm

Laju alir umpan total = 19295,441 kg/jam Massa CH4

= 3709,152 kg

Massa CO2

= 3060,051 kg

Massa N2

= 111,915 kg

Massa H2S

= 38,329 kg

Massa H2O

= 4217,117 kg

Massa H2

= 1018,76 kg

Densitas CH4 = 0,72 kg/m3 Densitas CO2 = 1,98 kg/m3 Densitas N2

= 0,09 kg/m3

Densitas H2S = 1,54 kg/m3 Densitas H2

= 0,509 kg/m3

Densitas H2O = 998 kg/m3 Densitas campuran = 1002,839kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki:


Volume tangki, V1 =

12155,324 kg = 12,120m 1002.834kg/m 3

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 12,120m3 = 12,55 m3 Digunakan 3 buah tangki absorber

= 99,594 / 3 unit = 7,275 m3

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

1 2 πD H 4

7,275m3 =

1 3 πD2 D 4 2

7,275m3 =

3 πD3 8

D = 1,83 m Maka: D = 1,83 m = 6,01 ft H = 5,06m = 16,62ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari Brrownell & Young, Item 4, Appendix D, diperoleh data: -


= 18.750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi


1980) -


= 1 atm = 14,7 psi

-


= 20%

-

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


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(6,01ft)(12 in/ft) + 0,125 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)

t = 0,617 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 3/16 in. 8. Pompa (p-01)


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

= 23750 kg/jam

= 14,544 lbm/s

Densitas sampah (ρ) = 300 kg/m3

= 3.85 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,00080 lbm/ft.s

= 0,0126 Cp

Laju alir volumetrik (Q) : Q=

F

ρ

=

14,544 lbm/s = 1,18 ft3/s 3 3,85 lbm/ft

Diameter optimum : Dopt = 3,9 (Q)0,45. (ρ)0,13 = 3,9 (1,18)0,45. (3,85)0,13 = 17.7 in = 58,12 ft

Dipilih material Comercial Steel 3 in dalam sechedule 40 (Geankoplis, 1983): Diameter dalam (ID) =1,7 in

= 5,5 ft

Diameter nominal

= 0,134 in

= 0,44 ft

Diameter luar (OD)

= 2 in = 6,56 ft

Luas penampang (A) = 0,0164 ft2 Kecepatan linier (V) Kecepatan linier, V =

Q 01,18 ft 3 / s = 71,9 ft/det = A 0,0164 ft 2

Bilangan Reynold (NRe) NRe =

ρ ID V 3,85 lbm/ft 3 x 5,5 ft x 71,9 ft/det = 0,00080 lbm/ft.s µ = 190310,3

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


Kekerasan relatif =

ε ID

=

0,000015 ft = 0,0027 0,256 ft

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

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

 A = 0,55 1 − 2  A1

 V2   2α g c

= 38,88 ft 3 elbow 90o (hf)

= n . kf .

V2 2.g c

= 0,65ft 1 check valve (hf)

= n . kf .

V2 2.g c

= 0,21 ft Pipa lurus 8,604 ft (Ft) 1 sharp edge exit (he)

= 8,604 ft

 A = 1 − 2  A1

 V2   2α g c

= 70,70 ft

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

4.f .V2.∑ L = 2 x g c xID =

4 . 0,012 x 71,9 2 ft / det x8,602 ft 2 x32,147 x5,5 ft

= 5,65 ft.lbf/lbm Dari persamaan neraca energi : Wf

= gz

g ∆V 2 ∆p + + + Σf g c 2 gc ρ

tinggi pemompaan (ΔZ) = 5,65 ft.


Wf

=

 32,147 ft/det 2  3,04 2 ft/det 20 ft  + + 0 + 1,640 ft.lbf/lbm  32 , 147 ft.lbm/lbf .det 2 . 32 , 147 ft.lbm/lbf .det   = 267,68 ft.lbf/lbm

Daya pompa (Ws) Daya pompa (Ws)

=

ρ . Q. Wf η

=

3,85 lbm/ft 3 x0,1,18 ft 3 / sx 267,68 ft.lbf/lbm 0,8

= 1216,07 hp 9. Absorber (AB-02) Fungsi : Untuk mengabsorbsi gas H2S Dengan reagent H2 Bentuk: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal. Bahan konstruksi: Plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan: - Temperatur - Tekanan

: 300C : 1 atm

Laju alir umpan total = 19295,441 kg/jam Massa CH4

= 3709,152 kg

Massa CO2

= 3060,051 kg

Massa N2

= 111,915 kg

Massa H2S

= 14,589kg

Massa H2O

= 4217,117 kg

Massa H2

= 1018,76 kg

Densitas CH4 = 0,72 kg/m3 Densitas CO2 = 1,98 kg/m3 Densitas N2

= 0,09 kg/m3

Densitas H2S = 1,54 kg/m3 Densitas H2

= 0,509 kg/m3

Densitas H2O = 998 kg/m3 Densitas campuran = 1004,839kg/m3 Kebutuhan perancangan = 1 jam


Faktor keamanan = 20% Perhitungan: Ukuran tangki: Volume tangki, V1 =

11089,749 kg = 11,04m 1004.219kg/m 3

Volume tangki (Vt) = 1,2 x 12,120m3 = 13,25m3 Digunakan 3 buah tangki absorber

= 1024,427 / 3 unit = 6,62 m3

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

1 2 πD H 4

6,62 m3 =

1 3 πD2 D 4 2

6,62 m3 =

3 πD3 8

D = 1,77 m Maka: D = 1,77 m = 5,83 ft H = 4,76m = 15,62ft



= 18.750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi


1980) -


= 1 atm = 14,7 psi

-


= 20%

-

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


PD + CA 2 SE -1,2P


t=

(17,64 psi)(5,83 ft)(12 in/ft) + 0,125 in 2(18750 psi)(0,8) − 1,2(17,64 psi)


10. Blower Fungsi

= Mengalirkan gas dari tangki fermentasi ke tangki Absorber

Jenis

= Blower sentrifugal

Bahan

= Carbon steel

Laju alir

= 14814,9415kg/ jam

ρ

= 3,85 kg / m3............(Perry, 1997)

Laju alir volume udara :

F

ρ

=

14814,9415kg / jam 3,85kg / m

= 3848.036 m3/ jam = 64,13 ft3 / menit Daya blower dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

ρ =

114 x efisiensi x Q ...........................( Perry,1997) 33.000

Dimana:

ρ

= Daya blower (hp)

η

=efisiensi blower

Q

= laju alir volume ( ft3/ menit)

Karena efisiensi blower, η = 70% maka .................(Mc.Cabe,1987)

ρ =

114 x efisiensi x 64,13 33.000

= 0,155 hp Maka dipilih blower dengan tenaga ½ hp

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN


UTILITAS

LD.1 Bak pengendapan (BP) Fungsi

: untuk menampung dan mengendapkan kotoran terbawa dari sumur bor.

Bentuk

: bak dengan permukaan persegi

Konstruksi

: beton

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

= 1 jam x 7077,5 kg/jam

Faktor keamanan

= 20 %

Volume bak

=

Panjang (P)

= 3 x tinggi bak (t)

Lebar (l)

= 2 x tinggi bak (t)

1,2 x7077,5 = 8,510 m3 998

Maka, V

=pxlxt

8,510 m3

= 6t3

t

=

3

8,510 = 1,123 m 6

= 3,684 ft

diperoleh : t

= 1,123 m = 3,684 ft

p

= 3,369 m = 11,053 ft

l

= 2,246 m = 7,37 ft

LD-2

LD.2 Tangki pelarutan Aluminium Sulfat AL2(SO4)3 Fungsi

: membuat larutan Aluminium Sulfat Al2(SO4)3 LD-1


Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi

: Temperatur

= 30oC

Tekanan

= 1 atm

Jumlah air yang diolah

= 7077,5 kg/jam

Jumlah alum yang dibutuhkan asumsi 50 ppm dari jumlah air yang diolah. 50 x7077,5 = 0,354 kg/jam 10 6

Tangki pelarutan aluminium sulfat dirancang untuk 1 hari Banyak alum yang dilarutkan

= 224 x 0,354 = 8,496 kg

Densitas Al2(SO4)3

= 1363,1 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran tangki 8,496 = 0,0207 m3 0,3 x1363,1

Volume larutan, Vl

=

Volume tangki, Vt

= 1,2 x 0,0207 m3 = 0,02484 m3

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silindr tangki D:H = 1:3 V=

1 2 πD H 4

0,02484 m3

=

1 3 πD2 D 4 2

0,02484 m3

=

3 πD3 8

D = 0,276 m Maka: D = 0,276 m = 0,905 ft H = 0,414 m = 1,362 ft Tinggi Al2(SO4)3 dalam tangki =

0,0207 m 3 1 π (0,276 m) 2 4

= 0,309 m = 1,013 ft


LD-3

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


= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

-


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

-

Tekanan desain, P = 1,2 x PO psi = 17,64 psi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

= 14,7 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)( 0,276 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)

t = 0,126 in Dari tabel 5.4 brownell & Young, 1979 dipilih tebal tangki 3/16 in. Daya pengaduk Tipe pengaduk : marine propeller dengan jarak pitch = 2Di Dt/Di = 3, baffel = 4 Dt = 0,905 ft Di = 0,301 ft Kecepatan pengadukan , N

= 400 rpm =6,667 rps

Viskositas Al2(SO4)3

= 6,72 x 10-4 lbm/ft.det

(Kirk Othmer, 1967)

Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis untuk bilangan Reynold adalah

ρN ( Di ) 2 NRe = µ =

(85,095)(6,667)(0,301) 2 6,72 x10 − 4

= 7,648 x 104

Untuk NRe 7,648 x 104 diperoleh NPO = 1 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : N PO N 3 Di ρ P= gc 5


LD-4

P=

(1)(6,667) 3 (0,301) 5 (85,095) 32,174 x550

= 0,0033

Efisiensi motor penggerak

= 80 %

Daya motor penggerak

=

0,0033 = 0,004125. 0,8

Maka daya motor yang dipilih = 0,05 hp = 0,5 hp.

LD.3 Tangki Pelarutan Natrium Karbonat (Na2CO3) Fungsi

: membuat larutan Natrium Karbonat (Na2CO3)

Bentuk


Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan : Temperatur Tekanan Jumlah air yang dioah

= 30oC = 1 atm = 7077,5 kg/jam

Jumlah Na2CO3 yang dibutuhkan asumsi 27 ppm dari jumlah air yang diolah. 27 x7077,5 = 0,191 kg/jam 10 6

Tangki pelarutan aluminium sulfat dirancang untuk 1 hari Banyak alum yang dilarutkan Densitas Al2(SO4)3

= 1327 kg/m3

Faktor keamanan

= 20 %

= 224 x 0,191 = 4,584 kg

Ukuran tangki 4,584 = 0,0115 m3 0,3 x1327

Volume larutan, Vl

=

Volume tangki, Vt

= 1,2 x 0,0115 m3 = 0,0138 m3


1 2 πD H 4

0,0138 m3

=

1 3 πD2 D 4 2

0,0138 m3

=

3 πD3 8

D = 0,227 m


LD-5

Maka: D = 0,227 m = 0,744 ft H = 0,345 m = 1,132 ft Tinggi Al2(SO4)3 dalam tangki =

0,0138 m 3 1 π (0,227 m) 2 4

= 0,078 m = 0,256 ft



= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

-


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

-

Tekanan desain, P = 1,2 x PO psi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

= 14,7 psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)( 0,744 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


= 400 rpm =6,667 rps


= 3,69 x 10-4 lbm/ft.det

(Kirk Othmer, 1967)

Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis untuk bilangan Reynold adalah NRe =

ρN ( Di ) 2 µ


(82,842)(6,667)(0,248) 2 = 3,69 x10 − 4

LD-6 = 9,205 x 104

Untuk NRe 9,205 x 104 diperoleh NPO = 1 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : N N 3 Di ρ P = PO gc 5

P=

(1)(6,667) 3 (0,248) 5 (85,095) 32,174 x550


= 80 %


=

= 0,0013

0,0013 = 0,001625. 0,8

Maka daya motor yang dipilih = 0,05 hp = 0,5 hp.

LD.4 Tangki Pelarutan Asam Sulfat (H2SO4) Fungsi

: membuat larutan asam sulfat (H2SO4)

Bentuk


Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi pelarutan : Temperatur Tekanan

= 30oC = 1 atm

H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 50 %(% berat) Laju massa H2SO4

= 43,630 kg/hari

1 x regenerasi

= 12 hari

Densitas H2SO4 50% = 1387 kg/m3 = 86,587 lbm/ft3 Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran tangki 43,630 = 0,063 m3 0,5 x1387

Volume larutan, Vl

=

Volume tangki, Vt

= 1,2 x 0,063 m3 = 0,075 m3


1 2 πD H 4


LD-7 0,075 m3

=

1 3 πD2 D 4 2

0,075 m3

=

3 πD3 8

Maka: D = 0,317 m = 1,040 ft H = 0,951 m = 3,120 ft 0,063 m 3

Tinggi H2SO4 dalam tangki =

1 π (0,317 m) 2 4

= 0,797 m = 2,614 ft



= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

-


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

-


= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, 1980)

= 14,7 psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)( 1,040 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


= 400 rpm =6,667 rps


Viskositas H2SO4

= 3,69 x 10-4 lbm/ft.det

(Kirk Othmer, 1967) LD-8


ρN ( Di ) 2 NRe = µ =

(82,842)(6,667)(0,347) 2 3,69 x10 − 4

= 1,883 x 104

Untuk NRe 1,883 x 104 diperoleh NPO = 1 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : N PO N 3 Di ρ gc 5

P=

P=

(1)(6,667) 3 (0,347) 5 (86,587) 32,174 x550


= 80 %


=

= 0,174

0,174 = 0,217 0,8

Maka daya motor yang dipilih = 0,5 hp.

LD.5 Tangki Pelarutan Natrium Hidroksida (NaOH) Fungsi

: membuat larutan Natrium Hidroksida (NaOH)

Bentuk


Bahan konstruksi : plate steel SA-167, tipe 304 Kondisi

: Temperatur = 30oC Tekanan

= 1 atm

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

= 22,7 kg/hari

1 x regenerasi

= 20 hari

Densitas NaOH 50 %

= 1518 kg/m3 = 94,765 lbm/ft3

Kebutuhan perancangan

= 7 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran tangki


22,7 = 0,03 m3 0,5 x1518

Volume larutan, Vl

=

Volume tangki, Vt

= 1,2 x 0,03 m3 = 0,036 m3

LD-9


1 2 πD H 4

0,036 m3

=

1 3 πD2 D 4 2

0,036 m3

=

3 πD3 8

D = 0,248 m Maka: D = 0,248 m = 0,814 ft H = 0,744 m = 2,441 ft Tinggi NaOH dalam tangki =

0,03 m 3 1 π (0,248 m) 2 4

= 0,625 m = 2,0505 ft



= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi


1980) -


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

-


= 14,7 psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)( 0,814 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)



Daya pengaduk Tipe pengaduk : marine propeller dengan jarak pitch = 2Di LD-10

Dt/Di = 3, baffel = 4 Dt = 0,814 ft Di = 0,271 ft Kecepatan pengadukan , N

= 400 rpm =6,667 rps


= 4,302 x 10-4 lbm/ft.det

(Kirk Othmer, 1967)


ρN ( Di ) 2 µ

NRe =

=

(94,765)(6,667)(0,271) 2 4,302 x10 − 4

= 1,078 x 105

Untuk NRe 1,078 x 104 diperoleh NPO = 1 Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis : N PO N 3 Di ρ gc 5

P=

P=

(1)(6,667) 3 (0,271) 5 (94,765) 32,174 x550

= 0,116


= 80 %


=

0,116 = 0,145 0,8

Maka daya motor yang dipilih = 0,5 hp.

LD.6 Clarifier (CL) Fungsi

:

memisahkan

endapan

(flok)

yang

terbentuk

karena

penambahan alum dan soda abu. Bahan

: carbon steel SA-53 Grade B

Laju massa air

= 7077,5 kg/jam

= 1966 gr/det

Laju massa Al2 (SO4)3 = 0,594 kg/jam

= 0,17 gr/det

Laju massa Na2CO3

= 0,320 kg/jam

= 0,089 gr/det

Massa total

= 1966,259 gr/det

ρ air

= 0,998 gr/ml


ρ Al2(SO4)3

= 1,363 gr/ml

ρ Na2CO3

= 1,327 gr/ml

V=

LD-11

m

ρ

Vair

=

1966,256 = 1970,2 ml 0,998

VAl2(SO4)3

=

0,17 = 0,125ml 1,363

VNa2CO3

=

0,089 = 0,067 ml 1,327

Vtotal

= 1970,392 ml

ρ campuran = ρ partikel =

m campuran Vcampuran

=

1966,259 = 0,997 gr / cm 3 1970,392

(0,17 + 0,089) 0,259 = = 1,350 gr / cm 3 0,17 0,089 0,192 + 1,363 1,327

Kecepatan terminal dihitung denga menggunakan :

υs =

( ρ s − ρ ) gDp 2 18µ

Dimana : υs : kecepatan terminal pengendapan, cm/det ρs : densitas partikel campuran pada 30oC ρ : densitas larutan pada 30oC Dp: diameter partikel

= 0,002 cm

g : percepatan gravitasi

= 980 cm/det

μ : viskositas larutan pada 30oC = 0,0345 gr/cm.det

(perry, 1999)

maka, υs =

(1,350 − 0,997) x980 x0,002 2 = 0,022cm / det 18 x0,0345

ukuran clarifier Laju volumetrik, Q =

1966,259 = 1970,2cm 3 / det 0,998

Q = 4 x 10-4 x D2


Dimana : Q ; laju alir volumetrik umpan, cm3/det LD-12

D ; diameter clarifier, m

Sehingga :

 Q  D=  −4   4.10 

1/ 2

1970,2  = = 2,219m = 7,280 ft −4   4.10 

Ditetapkan tinggi clarifier, H = 4,5 m = 14,764 ft Waktu pengendapan : t=

Ht

υs

=

4,5mx100cmx1m = 22500 det 0,02cm / det = 6,25 jam


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)( 7,280 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


Daya clarifier P

= 0,006 D2

Dimana : P : daya yang dibutuhkan clarifier, kW P : 0,006 x 2,219 = 0,05 hp = 0,0354 kW

LD.7 Sand Filter Fungsi

: menyaring air yang berasal dari clarifier

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan

: carbon steel SA-53 Grade B

Laju alir massa : 7077,5 kg/jam


: 998 kg/jam (30oC)

Densitas air

Tangki direncanakan menampung air setiap ¼ jam LD-13

Faktor keamanan : 20 %

Volume air

=

7077,5kg / jamx0,25 jam = 1,772 m3 3 998kg / m

Volume tangki = 1,2 x 1,772 = 2,127 m3 Direncanakan perbandingan tinggi penyaring dengan diameter (Hs : D) = 2:1 tinggi head dengan diameter (Hh : D)

π

D2Hs =

VS

=

Vh

=

Vt

= Vs + Vh

4

π 24

π 4

D 2 (2 D) =

π 2

D3

=1:6

(Brownell, 1959)

D 3 = 0,131 D3

2,127 = 1,57 D3 + 0,131 D3 3,127 = 1,077 m = 3,53 ft 1,701

D

=

Hs

= 2 D = 2 (1,077) = 2,154 m = 7,066 ft

Hh

= 1/6 D = 1/6 (1,077) = 0,179 = 0,589 ft

3

Sehingga, tinggi tangki = 2,154 + 2 (0,179) = 2,512 = 8,241 ft Volume air = 1,772 m3 Vshell

=

πD 3 3

= 1,307 m 3

1,307m 3 Tinggi air (Ha) = x 2,56 = 1,888m = 6,194 ft 1,772 Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari tabel 13.1 Brrownell & Young (1959), diperoleh data: -


= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi


1980)


-


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

-


= 14,7 psi = 17,64 psi LD-14


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(3,53 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


LD.8 Menara Air Fungsi

: mendistribusikan air untuk berbagai keperluan

Jenis

: silinder tegak dengan tutup alas datar

Bahan

: plate steel SA-167, tipe 304

Laju alir massa : 7077,5 kg/jam Densitas air pada 30oC : 998 kg/m3 Faktor keamanan Volume air =

: 20 %

7077,5kg / jam = 7,091m 3 3 998kg / m

Volume tangki = 1,2 x 7,091 = 8,510 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder H = 3D V=

1 2 πD H 4

8,510 m3

=

1 3 πD2 D 4 2

8,510 m3

=

3 πD3 8

Maka: D = 1,534 m = 5,032 ft


H = 2,724 m = 8,938 ft Tebal dinding tangki Direncanakan menggunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, tipe 304. Dari tabel 13.1 Brrownell & Young (1959), diperoleh data: LD-15

-


= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi


1980) -


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

-


= 14,7 psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)( 5,032 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


LD.9 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: mengurangi kesadahan air

Bentuk


Bahan

: carbon steell SA-283 Grade B

Kondisi penyimpanan : Temperatur : 30oC Tekanan

: 1 atm

Laju alir massa

: 690,754 + 1,818 = 701,572 kg/jam

Densitas air

: 998 kg/m3

Faktor keamanan

: 20 %

Ukuran Cation Exchanger Va =

701,572 = 0,703m 3 998

Maka volume Cation Exchanger

= 1,2 x 0,703 = 0,844 m3


Direncanakan perbandingan tinggi penyaring dengan diameter (Hs : D) = 2:1 tinggi head dengan diameter (Hh : D)

π

D2Hs =

VS

=

Vh

=

Vt

= Vs + Vh

4

π 24

π 4

D 2 (2 D) =

π 2

D3

=1:6

(Brownell, 1959)

D 3 = 0,131 D3

LD-16

0,844 = 2,355 D3 + 0,131 D3 0,844 = 0,697 m = 2,286 ft 2,486

D

=

Hs

= 3 D = 3 (2,286) = 2,091 m = 6,860 ft

Hh

= 1/6 D = 1/6 (2,286) = 0,116 = 0,380 ft

3

Sehingga, tinggi tangki = 2,091 + 2 (0,116) = 2,323 = 7,621 ft Volume air = 11,916 m3, Vshell

=

πD 3 3

= 0,354m 3

Tinggi air (Ha) =

0,354m 3 x 2,091 = 1,053m = 3,455 ft 0,703



= 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi


1980) -


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

-


= 14,7 psi = 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P


t=

(17,64 psi)(2,286 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


LD. 10 Penukar Anion/ Anion Exchanger (AE) Fungsi

: mengurangi kesadahan air

Bentuk


Bahan

: carbon steell SA-283 Grade B

LD-17

Kondisi penyimpanan : Temperatur : 30oC Tekanan

: 1 atm

Laju alir massa

: 699,754 + 0,946 = 700,7 kg/jam

Densitas air

: 998 kg/m3

Faktor keamanan

: 20 %

Ukuran Cation Exchanger Va =

700,7 = 0,702m 3 998

= 1,2 x 0,702 = 0,842 m3

Maka volume Cation Exchanger

Direncanakan perbandingan tinggi penyaring dengan diameter (Hs : D) = 2:1 tinggi head dengan diameter (Hh : D)

π

D2Hs =

VS

=

Vh

=

Vt

= Vs + Vh

4

π 24

π 4

D 2 (2 D) =

π 2

D3

=1:6

(Brownell, 1959)

D 3 = 0,131 D3

0,842 = 2,355 D3 + 0,131 D3 0,842 = 0,697 m = 2,287 ft 2,486

D

=

Hs

= 3 D = 3 (2,287) = 2,091 m = 6,860 ft

Hh

= 1/6 D = 1/6 (2,287) = 0,116 = 0,380 ft

3

Sehingga, tinggi tangki = 2,091 + 2 (0,116) = 2,323 = 7,621 ft Volume air = 11,915 m3,


Vshell

=

πD 3 3

= 0,354m 3

0,354m 3 x 2,091 = 0,318m = 1,043 ft 2,323

Tinggi air (Ha) =


Allowble working stress (S) = 12750 psi

-


= 0,8

-

Faktor korosi

= 1/8 in …………………..(Timmerhaus, LD-18

1980) -


= 20%

-

Tekanan operasi, PO

= 1 atm

= 14,7 psi

-

Tekanan desain, P

= 1,2 x PO psi

= 17,64 psi


PD + CA 2 SE -1,2P

t=

(17,64 psi)(2,287 ft)(12 in/ft) + 0,125 2(12750 psi)(0,8) − 1,2(17,64)


LD.11 Ketel (Boiler) Fungsi

: menyiapkan uap untuk keperluan proses

Jenis

: pipa air

Bahan

: Carbon steel

Kondisi operasi : Uap jenuh yang digunakan bersuhu 65oC. Dari steam table Smith, 2001 diperoleh kalor steam 342,407 btu/lbm, kebutuhan uap = 32049,978 kg/jam = 707657,4 lbm/jam

Menghitung daya Ketel Uap


W

=

35,4 xPx970,3 H

70657,4

=

35,4 xPx970,3 342,407

P

= 704,35 hp

Menghitung jumlahTube Luas permukaan perpindahan panas, A

= ρ x 10 ft2/hp = 704,35 hp x 10 ft2/hp LD-19

= 7043,5 ft2

Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi Panjang tube = L1

= 30 ft

Diameter tube = L2

= 3 in

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

(Kern, 1965)

Sehingga jumlah Tube : Nt

=

A Lxa '

=

7043,5 = 256 buah 30 x0,917



LAMPIRAN E PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI

Dalam rencana Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Methan dari Sampah Organik digunakan asumsi sebagai berikut: 1. Pabrik beroperasi selama 330 hari. 2. Kapasitas pengolahan 25.000 kg/jam sampah organik. 3. Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang. 4. Harga alat disesuaikan dengan basis Februari 2008 dimana nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah US$ 1 = 9.950,-

L.E.1. Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) L.E.1.1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Harga tanah lokasi pabrik

= Rp.300.000/m2

……(Sumber: Galang, 2005)

Luas tanah yang diperlukan = 20.830 m2 Harga tanah seluruhnya

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

Biaya peralatan tanah 10% dari harga tanah seluruhnya (Petter & Timmerhaus,2004). Biaya perataan tanah = 0,1 x Rp 6.249.000.000,- = Rp 624.900.000,Total biaya tanah

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

LE-1


B. Harga Bangunan Perincian harga bangunan dapat dilihat pada tabel LE-1 Tabel LE-1. Perincian Harga Bangunan No Jenis area 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Areal Proses Rencana Perluasan Perumahan karyawan Unit Pengolahan Air Taman Parkir Ruang Listrik Kantor Areal Bahan Baku Unit Pemadam Kebakaran Gudang Produksi Bengkel Peralatan Pengaman Ruangan Boiler Laboratorium Ruang Kontrol Perpustakaan Tempat Ibadah Kantin Pos Jaga Poliklinik Pengolahan Limbah Jalan

Luas Harga Jumlah 5800 300,000 1,740,000,000 3500 200,000 700,000,000 4900 250,000 1,225,000,000 1750 250,000 437,500,000 100 100,000 10,000,000 350 50,000 17,500,000 150 250,000 37,500,000 1000 250,000 250,000,000 500 150,000 75,000,000 50 100,000 5,000,000 800 150,000 120,000,000 60 200,000 12,000,000 40 150,000 6,000,000 80 250,000 20,000,000 60 150,000 9,000,000 50 250,000 12,500,000 100 100,000 10,000,000 40 250,000 10,000,000 60 100,000 6,000,000 40 200,000 8,000,000 100 200,000 20,000,000 600 250,000 150,000,000 700 150,000 105,000,000

TOTAL

4,986,000,000

C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:

I Cx = Cy  x I  y Dimana: Cx

 X 2   X  1

  

m

= Harga alat pada tahun pembelian (2008)

Cy

= Harga alat pada kapasitas yang tersedia

Ix

= Indeks harga pada tahun 2008


Iy

= Indeks harga pada tahun yang tersedia

X1

= Kapasitas alat yang tersedia

X2

= Kapasitas alat yang diinginkan

m

= Faktor eksponensial untuk jenis alat yang tersedia

Untuk menghitung semua harga peralatan pada pabrik, digunakan metode Marshall R Swift Equipment Cost Indeks, Indeks yang digunakan adalah Chemical Engineering Plant Cost Indeks (Timmerhaus, 2004). Tabel LE.2. Harga Indeks Marshall dan Swift Yi2 929681,64 986843,56 1055756,25 1079728,81 1116826,24 1127631,61 1141264,89 1185921 1196617,21 1215506,25 11.035.777,46

Tahun Yi Xi 1993 964,2 1 1994 993,4 2 1995 1027,5 3 1996 1039,1 4 1997 1056,8 5 1998 1061,9 6 1999 1068,3 7 2000 1089,0 8 2001 1093,9 9 2002 1102,5 10 Total 10.496,6 55 Sumber: Timmerhaus, 2004

Xi2 1 4 9 14 25 36 49 64 81 100 385

Yi.Xi 964,2 1986,8 3082,5 4156,4 5284 6371,4 7478,1 8712 9845,1 11025 58.905,5

Untuk mencari indeks harga pada tahun 2008 digunakan metode Regresi Koefisien Korelasi, yaitu :

r=

(n. ∑ X .Y ) − (∑ X . ∑ Y ) {(n. ∑ X − ( ∑ X ) }x {n. ∑ Y − (∑ Y ) )} i

i

2

i

r=

i

i

i

2

2

2

i

i

(10 x 58905,5) − (55 x 10496,6)

{(10 x 385 ) − 55 }x {(10 x11035777,46) − (10496,6) } 2

2

= 0,97


Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linear antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah Persamaan Regresi Linear. Persamaan umum Regresi linear adalah Y = a + b X Dengan : Y X

= Indeks harga pada tahun yang dicari (2008) = Variabel tahun ke n –1

A, b = Tetapan persamaan regresi Dimana a dan b dapat dicari dengan menggunakan rumus :

( ∑ X x ∑ Y ) − (∑ X a= 2

i

i

i

x Yi

)

( n.∑ X i ) − ( ∑ X i )2 2

a=

b=

b=

y=

x=

(385 x 10496,6) − (55 x 5890,5) = 971,38 (10 x 385) − 55 2

(n x ∑ X i .Yi ) − (∑ X i x ∑ Yi ) ( n . ∑ X i ) − (∑ X i ) 2 2

(10 x 5890,5) − (55 x 10496,6) =14,23 (10 x 385) − 55 2

∑Y

i

n

=

10496,6 =1049,66 10

(Y − a ) 1094,66 − 971,38 = = 5,5 14,23 b

Dengan demikian harga indeks pada tahun 2006 ( n = 14 tahun yang ke-14 maka X = 13 ) adalah : Y = 971,38 + ( 14,23 x 13 ) = 1156,37


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

: Fermentor

Jumlah

: 1 buah

Volume tangki (X2)

: 2104,513 m3

1 US $

: Rp 9950 ;-

Untuk separator, volume tangki yang disediakan X1

= 10 m2

Cy

= 7 x 103 US $

Ix

= 1156,7

Iy

= 1102,5

m

= 0,6

maka tangki Fermentor pada tahun 2008 :

 306,354  C x = US $ 7.000 x    10 

0.6

 1156,7     1102,5 

C x = US $ 57227,88 x 9950 C x = Rp 569.417.410 ,− Dengan cara yang sama perkiraan harga alat proses yang lainnya dapat dilihat pada tabel LE-3 dan tabel LE-4 untuk perkiraan harga peralatan utilitas pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gas Metana dari Sampah Organik.


Tabel LE-3. Perkiraan Harga Peralatan Proses No Nama Alat Harga/unit Unit Harga Alat 1 Timbangan 15,000,000 1 15,000,000 2 Tresser 75,000,000 3 225,000,000 3 Tangki Penampungan 325,008,540 9 2,925,076,860 4 Tangki Panampung gas Metana 456,588,500 30 13,697,655,000 5 Tangki Panampung Bakteri 252,892,400 1 252,892,400 6 Kondensor 125,982,140 1 125,982,140 7 Absorbsi 498,502,650 5 2,492,513,250 8 Kompressor 212,600,580 1 212,600,580 9 Pompa Tangki Penampungan 4,500,000 1 4,500,000 10 Bak penampung kompos 25,000,000 1 25,000,000 11 Fermentor 569,417,410 6 3,416,504,460 TOTAL 23,392,724,690

Tabel LE-4. Perincian Harga Peralatan Utilitas No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Nama Alat Unit Pompa Sumur Bor 1 Bak Pengendapan 1 Clarifier 1 Tangki Pelarutan alum 1 Tangki Pelaruran soda Abu 1 Pompa Bak Pengendapan 1 Sand Filter 1 Pompa Clarifier 1 Menara Air 1 Pompa Sand Filter 1 Kation exchanger 1 Tangki Pelarurtan Asam sulfat 1 Pompa Menara Air 1 Anion Exchanger 1 Tangki Pelarutan NaOH 1 Pompa Kation Exchanger 1 Tangki Kaporit 1 Tangki penampungan air umpan ketel 1 Pompa Menara Air 1 Daerator 1 Pompa Daerator 1 Boiler 1 Genset 3

TOTAL

Harga 3,000,000 6,748,770 2,811,541 2,659,019 1,859,937 3,000,000 1,231,792 3,000,000 14,065,244 3,000,000 4,488,336 1,771,360 3,000,000 4,488,336 1,173,540 3,000,000 1,650,045 6,100,700 3,000,000 6,350,000 3,000,000 150,825,100 375,717,173

Jumlah 3,000,000 6,748,770 2,811,541 2,659,019 1,859,937 3,000,000 1,231,792 3,000,000 14,065,244 3,000,000 4,488,336 1,771,360 3,000,000 4,488,336 1,173,540 3,000,000 1,650,045 6,100,700 3,000,000 6,350,000 3,000,000 150,825,100 1,127,151,519 1,357,375,239


Untuk harga alat sampai di lokasi maka harga alat proses dan utilitas harus ditambahkan biaya-biaya sebagai berikut: Biaya transportasi

= 5%

Biaya asuransi

= 1%

Bea masuk

= 15%

Ongkos bongkar muat

= 0,5%

PPN

= 10%

PPh

= 10%

Biaya Gudang pelabuhan

= 0,5%

Biaya transportasi lokal

= 0,5%

Biaya tak terduga

= 0,5% +

Total

= 43%……………………(Timmerhaus, 1991)

Total harga peralatan = Rp 23.392.724.690,- + Rp 1.357.375.239,= Rp 24.750.099.929,Harga alat sampai dilokasi pabrik: = 1,43 x (total harga peralatan proses dan utilitas) = 1,43 x Rp 24.750.099.929 = Rp 35.392.642.898,Biaya pemasangan alat diperkirakan 10% dari harga alat sampai di lokasi pabrik: = 0,1 x Rp 35.392.642.898,= 2.475.009.993,Harga peralatan proses dan utilitas terpasang (HPT): = Rp 35.392.642.898 + Rp 2.475.009.993 = Rp 37.867.652.891,-

D. Harga Alat Instrumentasi Diperkirakan 5% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)


= 0,05 x Rp 37.867.652.891 = Rp 1.893.382.645,E. Biaya Perpipaan Diperkirakan 10% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,1 x Rp 37.867.652.891 = Rp 3.786.765.289,F. Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan 5% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 37.867.652.891 = Rp 1.893.382.645,G. Biaya Insulasi Diperkirakan 5% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 37.867.652.891 = Rp 1.893.382.645,H. Biaya Inventaris kantor Diperkirakan 2% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,02 x Rp 37.867.652.891 = Rp 757.353.058,I. Biaya Perlengkapan Pemadam Kebakaran Diperkirakan 2% dari HPT:

………………………..(Timmerhaus,1991)

= 0,02 x Rp 37.867.652.891 = Rp 757.353.058,-

J. Sarana Transportasi Tabel LE-5. Sarana Transportasi Jenis Kenderaan Jenis Unit Harga/unit Jumlah Mobil Direktur Corolla Altis 1800 G Automatic M1 1 321.950.000 321.950.000 Mobil Manager Kijang Inova E standart Bensin 4 159.450.000 637.800.000 Kepala Bagian Avanza E Manual 4 108.050.000 432.200.000 Bus Karyawan Bus 3 210.000.000 630.000.000 Truk Dyna 6 roda channssis 125 PS LT 16 161.700.000 2.587.200.000 TOTAL 4.609.150.000

Total MITL

=A+B+C+D+E+F+G+H+I+J


= Rp 6.873.900.000 + Rp 4.986.000.000 + Rp 37.867.652.891 + Rp 1.893.382.645 + Rp 3.786.765.289 + Rp 1.893.382.645 + Rp 1.893.382.645 + Rp 757.353.058 + Rp 757.353.058 + Rp 4.609.150.000 = Rp. 65.318.322.231,-

L.E.1.2. Modal Investasi Tetap Tidak Langsung (MITTL) A. Pra Investasi Diperkirakan 5% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 65.318.322.231 = Rp 3.265.916.112,B. Engineering dan Supervisi Diperkirakan 5% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 65.318.322.231 = Rp 3.265.916.112,C. Biaya Konstruksi Diperkirakan 5% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,05 x Rp 65.318.322.231 = Rp 3.265.916.112,D. Biaya Tak Terduga Diperkirakan 10% dari MITL

…………………….(Timmerhaus,1991)

= 0,1 x Rp 65.318.322.231 = Rp 6.531.832.223,Total MITTL = A + B + C + D = Rp 3.265.916.112 + Rp 3.265.916.112 + Rp 3.265.916.112 + Rp 6.265.916.112 = Rp 16.329.580.558,Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 65.318.322.231,- + Rp 16.329.580.558,-


= Rp 81.647.902.789,-

L.E.2. Modal Kerja/Working Capital Modal kerja dihitung untuk mengoperasikan pabrik selama 3 bulan :

A. Persediaan bahan baku proses dan utilitas  Sampah organik 37,5 ton/jam = 37.500 kg/jam Harga Sampah = Rp 500,-/kg Harga total

……………(Pusat Pasar, 2008)

= 90 hari x 37.500 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 500/kg = Rp 40.500.000.000,-

 Soda Abu Kebutuhan = 1,407 kg/jam Harga

= Rp 7100 / kg ………….……………….(CV.Rudang jaya,2008)

Harga total = 90 hari x 1,407 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 7.100/kg = Rp 21.577.752, Alum Al2(SO4)3 Kebutuhan = 2,606 kg/jam Harga

= 8000 /kg ………………………………(CV.Rudang jaya,2008)

Harga total = 90 hari x 2,606 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 8000/kg = Rp 45.031.680, Kaporit Harga

= 0,008 kg/jam ………………………..…(CV.Rudang jaya,2008) = 7000 /kg

Harga total = 90 hari x 0,008 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 7000 /kg = Rp 120.960, H2SO4

= 74,897 kg/jam………………….……(CV.Rudang jaya,2008)


Harga

= Rp 365.000/liter

Total kebutuhan =

74,897 kg/jam 1000 L = 41,1 liter/jam x 1822,1898 kg/m 3 1 m 3

Harga total = 90 hari x 41,1 L/jam x 24 jam/hari x Rp365.000/L = Rp 373.537.350, NaOH Harga

= 1,511 kg/jam = Rp 20.000 /kg

………………………(CV.Rudang jaya,2008)

Harga total = 90 hari x 1,511 kg/jam x 24 jam/hari x Rp 20.000/kg = Rp 65.275.200,• Solar Harga

= 495,646 L/hari = 5000/L

Harga Total = 495,646 L/hari x 90 hari x 5000/L = Rp 223.040.700,Harga total bahan baku selama 3 bulan = Rp 41.005.542.942,Harga total Pertahun = 4 x Rp 41.005.542.942 = Rp 164.022.171.768,B. Kas 1. Biaya untuk Gaji Tabel LE-6. Sistem Gaji Karyawan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jabatan Jumlah Gaji/bulan Dewan Komisaris 9 25,000,000 Direktur Utama 1 30,000,000 Sekretaris 1 2,000,000 Manajer 4 15,000,000 Kepala Bagian 4 10,000,000 Kepala Seksi Administrasi 16 8,000,000 Karyawan Produksi 62 1,500,000 Karyawan Teknik 34 1,500,000 Karyawan Keu. Dan Personalia 14 2,000,000 Karyawan Administrasi 16 2,000,000

Jumlah 225,000,000 30,000,000 2,000,000 60,000,000 40,000,000 128,000,000 93,000,000 51,000,000 28,000,000 32,000,000


11 12 13 14

Dokter Petugas Keamanan Supir Petugas Kebersihan

1 10 16 12 200

4,000,000 800,000 800,000 800,000

4,000,000 8,000,000 12,800,000 9,600,000 723,400,000

a. Total gaji pegawai Untuk 1 bulan

= 1 x Rp 723.400.000 = Rp 723.400.000,-

Untuk 3 bulan

= 3 x Rp 723.400.000 = Rp 2.170.200.000,-

b. Biaya Administrasi umum Diperkirakan 20% dari 3 bulan gaji pegawai ………(Timmerhaus, 1991) = 0,2 x Rp 2.170.200.000 = Rp 434.040.000,c. Biaya pemasaran Diperkirakan 15% dari harga gaji karyawan selama 3 bulan: = 0,15 x Rp 2.170.200.000 = Rp 325.530.000,d. Pajak bumi dan bangunan (PBB). Perhitungan pajak bumi dan bangunan menurut UU No.2 tahun 2000 JO.UU No.21 tahun 1997, maka: Tanah Luas tanah

= 20.830 m

2

Luas tanah tidak kena pajak = Tempat ibadah + jalan = 40 m2 + 100 m2 + 100 m2 = 240 m2 Luas tanah kena pajak

= Luas tanah total – Luas tanah tidak kena pajak = 22.830 m2 – 240 m2 = 20.590 m2

Pajak tanah

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

Total NJOP tanah

= Rp 210.000/m2 x 20.590 m2 = Rp 4.323.900.000,Bangunan

Luas bangungan

= 20.830 – 1000 = 19.830 m2


Pajak bangunan

= Rp 300.000/m2

NJOP bangunan

= Rp 19.830 m2 x Rp 300.000/m2 = Rp 5.949.000.000,-

NJOP Bangunan tidak kena pajak adalah tempat ibadah + taman = 240 m2 NJOP tidak kena pajak = 240 m2 x Rp 300.000/m2 = Rp 72.000.000,Total NJOP bangunan = Rp 5.949.000.000 – Rp 72.000.000 = Rp 5.877.000.000,NJOP untuk perhitungan PBB = NJOP tanah + NJOP Bangunan = Rp 4.323.900.000 + Rp 5.877.000.000 = Rp 10.200.900.000,Nilai jual kena pajak (NJKP) = 20% NJOP untuk perhitungan PBB = 0,2 x Rp 10.200.900.000 = Rp 2.040.180.000,PBB yang terhitung

= 0,5% NJKP = 0,005 x Rp 10.200.900.000 = Rp 51.004.500,Tabel LE-7. Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya Jumlah 1. Gaji pegawai 2.170.200.000 2. Administrasi umum 434.040.000 3. Pemasaran 325.530.000 4. Pajak bumi bangunan 12.751.125 Total 2.942.521.125

C. Biaya Start Up Diperkirakan 3% dari MIT …………………………(Timmerhaus,1991) = 0,03 x Rp 81.647.902.789 = Rp 2.449.437.084,D. Piutang Dagang PD = (JP/12) x HPT ,Dimana: PD = Piutang Dagang JP = Jagka waktu kredit yang diberikan (tahun)


HPT = Hasil penjualan 1 tahun Produk gas metan

= 15.723,451 kg/jam

Harga Penjualan

= Rp 70.000/25 kg ………………(Pusat Pasar, 2008) = 15.723,451 kg/jam x Rp.70.000/25 kg x 24 jam/hari x 330 hari = 348.683.249.376.000,-

Produk kompos = 20.662,928 kg/jam Harga produk = Rp 20.000/50 kg Penjualan

= 20.662,928 kg/jam x Rp 20.000/50 kg x 24 jam/hari x 330 hari = Rp 65.460.155.904,-

Total harga penjualan = Rp 348.748.709.531.904 Piutang dagang = 3/12 x Rp 348.748.709.531.904 = Rp 87.187.177.382.976,Tabel LE-8. Perincian Modal Kerja (Working Capital) No. 1. 2. 3. 4.

Jumlah biaya Bahan baku dan Utilitas Kas Start up Piutang dagang

Total

Jumlah 164.022.171.768 2.942.521.125 2.449.437.084 87.187.177.382.976 87.356.591.512.953

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 81.647.902.789 + Rp 87.356.591.512.953 = Rp 87.438.239.415.742,Modal ini berasal dari: Modal sendiri

= 75% dari modal investasi = 0,75 x Rp 87.438.239.415.742,= Rp 65.578.679.561.807,-

Modal Pinjaman Bank= 25% dari modal investasi


= 0,25 x Rp 87.438.239.415.742,= Rp 21.859.559.853.936,L.E.3. Biaya Produksi Tetap L.E.3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost/FC) A. Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap 1 tahun + 3 bulan gaji sebagai tunjangan = Rp 32.553.000.000,-

B. Bunga Pinjaman Bank Diperkirakan 20% dari modal Pinjaman = 0,2 x Rp 21.859.559.853.936,= Rp 4.371.911.970.787,-

C. Depresiasi dan Amortisasi Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. Rumus:

D = (P-L)/n

Dimana:

D = Depresiasi per tahun P = Harga awal Peralatan L = Harga akhir Peralatan N = Umur peralatan (tahun)

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Biaya amortisasi diperkirakan 20% dari MITTL, sehingga


Amortisasi = 0,2 x Rp 16.329.580.558,= Rp 3.265.916.112,Tabel LE-9. Perkiraan Biaya Depresiasi No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Komponen Biaya Umur (Thn) Depresiasi Bangunan 4.986.000.000 15 332.400.000 Peralatan Proses 23.392.724.690 10 2.339.272.469 Peralatan utilitas 1.357.375.239 10 135.737.524 Instrumentasi dan kontrol 1.893.382.645 15 126.225.510 Perpipaan 3.786.765.289 10 378.676.529 Instalasi Listrik 1.893.382.645 15 126.225.510 Insulasi 1.893.382.645 15 126.225.510 Inventaris kantor 757.353.058 5 151.470.612 Perlengkapan Kebakaran 757.353.058 10 75.735.306 Sarana Transportasi 4.609.150.000 10 460.915.000 TOTAL 4.252.883.968

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 3.265.916.112,- + Rp 4.252.883.968 = Rp 7.518.800.080,-

D. Biaya Tetap Perawatan Perawatan mesin dan alat-alat proses Diperkirakan 10% dari HPT = 0,1 x Rp 37.867.652.891 = Rp 3.786.765.289,Perawatan bangunan Diperkirakan 5% dari harga bangunan = 0,05 x Rp 4.986.000.000,= Rp 249.300.000,-

Perawatan kenderaan


Diperkirakan 5% dari harga kenderaan = 0,05 x Rp 4.609.150.000 = Rp 230.457.500,Perawatan instrumentasi dan alat-alat kontrol Diperkirakan 5% dari harga alat instrumentasi dan alat kontrol = 0,05 x Rp 1.893.382.645,= Rp 94.669.132,Perawatan pipa Diperkirakan 5% dari harga perpipaan = 0,05 x Rp 3.786.765.289,= Rp 189.338.264,Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 5% dari harga instalasi listrik = 0,05 x Rp 1.893.382.645,= Rp 94.669.132,Perawatan insulasi Diperkirakan 5% dari harga insulasi = 0,05 x Rp 1.893.382.645,= Rp 94.669.132,Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 5% dari harga inventaris kantor = 0,05 x Rp 757.353.058,= Rp 37.867.654,Perawatan pemadam kebakaran Diperkirakan 5% dari harga alat-alat kebakaran


= 0,05 x Rp 757.353.058,= Rp 37.867.653,Total biaya perawatan = Rp 4.815.603.756,-

E. Biaya Tambahan Diperkirakan 20% dari modal investasi tetap = 0,2 x Rp 81.647.902.789,= Rp 16.329.580.558,-

F. Biaya distribusi Diperkirakan 15% dari biaya tambahan = 0,15 x Rp 16.329.580.558,= Rp 2.449.437.080,-

G. Biaya Asuransi Asuransi Pabrik Diperkirakan 1% dari MIT = 0,01 x Rp 81.647.902.789,= Rp 816.479.028,Asuransi Karyawan Diperkirakan 1% dari gaji total = 0,01 x Rp 32.553.000.000 = Rp 325.530.000,Total Biaya Asuransi = Rp 1.142.009.028,H. Pajak bumi dan Bangunan


PBB = Rp 51.004.500,Tabel LE.10. Perincian Biaya Tetap (Fixed Cost) No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Jenis Biaya Gaji Karyawan Bunga Bank Depresiasi dan Amortisasi Perawatan Tambahan Distribusi Asuransi PBB

Total

Jumlah (Rp) 32.553.000.000 4.371.911.970.787 7.518.800.080 4.815.603.756 16.329.580.558 2.449.437.080 1.142.009.028 51.004.500 44.436.771.405.789

L.E.3.2. Biaya Variabel (Variabel Cost) a. Biaya Variabel Bahan Baku dan Proses = Rp 164.022.171.768,b. Biaya Variabel Pemasaran Diperkirakan 10% dari biaya pemasaran = 0,1 x Rp 325.530.000 = Rp 32.553.000,c. Biaya Variabel Perawatan Diperkirakan 15% dari biaya tetap perawatan = 0,15 x Rp 4.815.603.756,= Rp 722.340.563,d. Biaya Variabel lainnya Diperkirakan 5% dari biaya tambahan = 0,05 x Rp 16.329.580.558,= Rp 816.479.028,Total Biaya Variabel = Rp 42.576.915.533,-


Total Biaya Produksi = Fixed Cost + Variabel Cost = Rp 44.602.364.950.148,-

L.E.4. Perhitungan Rugi –Laba Usaha a. Laba sebelum Pajak Laba sebelum pajak = Total penjualan –Total biaya produksi = (Rp 348.748.709.531.904 - Rp 44.521.925.236.855) = Rp 304.269.361.210.582,b. Pajak Penghasilan Berdasarkan keputusan Menteri Keuangan RI No.2 Tahun 2000, pasal 17 tarif pajak penghasilan adalah: - Penghasilan ≤ Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10% - Penghasilan antara Rp 50.000.000,- s/d Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15% - Penghasilan diatas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30% Maka perincian pajak penghasilan (PPh) 0,1 x Rp 50.000.000,-

= Rp 5.000.000,-

0,15 x Rp (Rp 100.000.000 - Rp 50.000.000)

= Rp 7.500.000,-

0,30 x (Rp 304.269.361.210.582 - Rp 100.000.000) = Rp 91.280.778.363.175,Total PPh Laba setelah pajak

= Rp 91.280.790.863.175,= laba sebelum pajak – PPh = Rp 304.269.361.210.582 – Rp 91.280.790.863.175 = Rp 212.988.470.347.407,-


E. Analisa Aspek ekonomi a. Profit Margin (PM) PM

=

Laba sebelum pajak x 100% Total penjualan

=

Rp 304.269.210.582 x 100% Rp 348.748.709.531.904

= 87,25 % b. Break Even Point (BEP) BEP

=

Biaya Tetap x 100% Total penjualan - Biaya Variabel

=

Rp 44.436.771.405.789 x 100% Rp 348.748.709.531.904 − Rp 42.576.915.533

= 15,76 % c. Return of Invesment (ROI) ROI

=

Laba setelah pajak x 100% Total Modal Investasi

=

Rp 212.988.470.347.407 x 100% Rp 87.438.239.415.742

= 24,35% d. Pay Out Time (POT) POT

= 1/ROI = 1/0.2435 = 4,1 Tahun

e. Return On Network (RON) RON =

Laba setelah pajak x 100% Modal sendiri


RON =

Rp 212.988.470.347.407 x 100% Rp 65.578.679.561.807

= 32,47% f. Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut Cash Flow. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan sebesar 10% tiap tahun. - Masa pembangunan disebut tahun ke nol. - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke sepuluh. - Cash Flow = laba sebelum pajak – pajak Dari hasil perhitungan diperoleh IRR = 64,04% Tabel LE.10 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) Tahun

Laba sebelum

Pajak

Laba sesudah

pajak

0

Depresiasi

Net Cash Flow

Pajak

0

0

P/F

i = 51

0

0 -128,326,028,500

1 478,518,000,500 14,634,790,020 463,883,210,500 1,377,649,239

465,260,859,700

0.6

2 488,518,000,500 14,652,915,020 473,865,085,480 1,377,649,239

475,242,734,720

0.4

3 498,518,000,500 14,953,790,020 483,564,210,480 1,377,649,239

484,941,859,720

0.2

4 508,518,000,500 15,253,790,020 493,264,210,500 1,377,649,239

494,641,859,700

0.1

5 518,518,000,500 15,553,790,020 502,964,210,500 1,377,649,239

504,341,859,700

0.1

6 528,518,000,500 15,853,790,020 512,664,210,500 1,377,649,239

514,041,859,700

0.0

7 538,518,000,500 16,153,790,020 522,364,210,480 1,377,649,239

523,741,859,720

0.0

8 548,518,000,500 16,453,790,020 532,064,210,480 1,377,649,239

533,441,859,720

0.0

9 558,518,000,500 16,753,790,020 541,764,210,480 1,377,649,239

543,141,859,720

0.0

10 568,518,000,500 17,053,790,020 551,464,210,480 1,377,649,239

552,841,859,720

0.0


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Recommend Documents