LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Basis perhitungan

: 1 hari operasi

Kapasitas TBS

: 60 ton/jam

Konversi TBS ke POME

: 60 % (Novaviro Technology, 2010)

Maka, jumlah produksi POME

= 60 % x 60 ton/jam = 36 ton/jam = 36

ton jam hari x 20 x300 jam hari tahun

= 216000 ton/tahun Jumlah kebutuhan POME

= 216000

ton 1 tahun x tahun 365 hari

= 591,7808 ton/hari = 591,7808 m3/hari = 591780,8 L/hari Karakteristik POME : COD input

: 53000 mg/L .......................(Senafati, 2010).

% Dekomposisi COD

: 84,9%....................................(Senafati, 2010).

COD input

: 53000

mg .L x591780,8 L hari

: 31.364,382 kg/hari COD output

: COD input – 0,849 x COD input : 31.364,382 kg/hari – 0,849 x 31.364,382 kg/hari : 4736,022 kg/hari

COD terkonversi

: 31.364,382 kg/hari – 4736,022 kg/hari : 26.628,36 kg/hari

CH4 yang diproduksi kgCH 4 (Novaviro Technology, 2010) = 0,25 COD yang terkonversi kgCOD

Maka,

Universitas Sumatera Utara

CH4 yang diproduksi = 0,25 x 26.628,36 kg/hari = 6657,09 kg/hari 0

Densitas CH4 (30 C) = 0,6 kg/m3 = 11095,15 m3/hari

Volume CH4

Komposisi Biogas, % Volume (Novaviro Technology, 2010)  62,5 % CH4  37 % CO2  0,49 % H2O  100 ppm H2S = 0,01 % H2S

=

Maka jumlah biogas

=

Jumlah CH4 yang diproduksi % CH4 dalam biogas 11095,15 m 3 /hari 0,625

= 17.752,24 m3/hari

A.1

Penentuan Komposisi Bahan Baku

A.1.1 Komposisi Senyawa Tambahan

Massa NaHCO3

=

2,5 gr kg kg × 591780,8 :1 1L POME hari L

= 1479,450 kg/hari Massa FeCL2

=

300 x10 −6 L 29,9 gr kg kg × × 591780,8 :1 1L POME 100 ml hari L

= 53,082 kg/hari Massa NiCL2

=


= 0,7101 kg/hari Massa CoCl2

=


= 2,0061 kg/hari A.2 Perhitungan Neraca Massa A.2.1 Bak Neutraliser (M-01)


Fungsi: sebagai tempat pncampur POME dengan padatan NaHCO3, dan Nutrisi

4 5 3

2 6

M-01

1

Neraca massa komponen:  POME : F1POME = 591.780,8219 kg/hari  NaHCO3

: F2NaHCO3 = 1479,450 kg/hari

 FeCl2

: F3FeCl2

= 53,082 kg/hari

 NiCl2

: F4NiCl2

= 0,7101 kg/hari

 CoCl2

5

:F

CoCl2

= 2,0061 kg/hari

Neraca massa total: F6= 593.316,0701 kg/hari

A.2.2 Tanki Pencampur (M-02) Fungsi: sebagai tempat mencampur POME dari Neutraliser dengan Nutrisi dan umpan recyle

6 7

21

M-02

Neraca massa komponen: Neraca Massa total : F7 = F6 + F21


F7 = 593.316,0701 kg/hari + F21 ……………………(a)

A.2.3 Fermentor (R-01) Fungsi : sebagai tempat berlangsungnya reaksi pembentukan biogas dengan menggunakan bakteri thermofilik.

10

22

6 19+20

7

21

Kesetimbangan reaksi yang terjadi di dalam reaktor fermentasi : (C6H10O5)n  → CH4(g) + CO2(g) + H2S(g) + H2O mikroba POME Biogas 591.780,8219 kg/hari

Reaksi:

Neraca Massa Total : F6

= F22 + F10

593.316,0701kg/hari = F22 + 25.207,5142 kg/hari F22

= 568.108,559 kg/hari

Dari data diketahui bahwa jumlah limbah yang di recycle 25%, maka F22

= 0,75 F19+20

568.108,559 kg/hari = 0,75 F19+20 F19+20

= 757.478,078 kg/hari

F21

= F18+19 - F22

F21

= 189.369,520 kg/hari

F7

= 782.685,593 kg/hari

Karakteristik keluaran POME (Senafati, 2010): POME , VS = 0,0426 kg/L Maka TS POME

= 0,0426 kg/L x F POME


= 0,0426 kg/L x 591.780,8219 L/hari = 25.209,863 kg/hari Digester,

VS

: 0,0325 kg/L

Discharge

VS

: 0,0125 kg/L

 Alur 22 F22

= 568.108,559 kg/hari

VS

= 0,0125 kg/L

F22VS

= 7414,9499 kg/hari

F22 NaHCO3

= F3NaHCO3

= 1479,450 kg/hari

F22 FeCl2

= F3FeCl2

= 53,082 kg/hari

F22 NiCl2

= F3NiCl2

= 0,7101 kg/hari

3

= 2,0061 kg/hari

22

F

CoCl2

F22 Air

=F

CoCl2

= F21 – (F21VS + F21 NaHCO3+ F21 FeCl2 + F21 NiCl2 + F21 CoCl2 ) = 559.158,365 kg/hari.

 Alur 19+20 F18+19

= 757.478,078 kg/hari

VS

= 0,0325 kg/L

19+20

F

VS

= 25.705,1596 kg/hari

F19+20 NaHCO3

= F21NaHCO3/ 0,75

= 1972,6 kg/hari

F19+20 FeCl2

= F21FeCl2 / 0,75

= 70,776 kg/hari

F19+20 NiCl2

= F21NiCl2 / 0,75

= 0,9468 kg/hari

F19+20 CoCl2

= F21CoCl2 / 0,75

= 2,6748 kg/hari

F20+20 Air

= 729.725,94 kg/hari

 Alur 21 F21

= 189.369,520 kg/hari

F21VS

= 18.290,21 kg/hari

F21 NaHCO3

= 493,15 kg/hari

21

F

FeCl2

= 17,694 kg/hari

F21 NiCl2

= 0,2367 kg/hari

F21 CoCl2

= 0,6687 kg/hari


F21 Air

= 170.567,576 kg/hari.

 Alur 10 F10

= 17.753,425 m3/hari = 25.207,514 kg/hari

F10CH4 10

F

CO2

= 6657,09 kg/hari = 0,3698 x F16 = 0,37 x 17.753,425 m3/hari = 6568,767 m3/hari = 18.484,51 kg/hari

F10H2S

= 0,01x F10 = 0,01% x 17.753,425 m3/hari = 1,7753 m3/hari = 2,5742465 kg/hari

F10H2O

= 0,49 x F10 = 0,49 x 17.753,425 m3/hari = 86,99178 m3/hari = 62,895 kg/hari

A.2.4 Water Trap Fungsi : Memisahkan air yang terkandung didalam biogas, dimana air terpisahkan 100 %

13

11

 Alur 11 F11

= 25207,514 kg/hari

F11CH4

= 6.657.09 kg/hari


F11CO2

= 18.484,51 kg/hari

F11H2S

= 2,5742465 kg/hari

11

F

H2O

= 62,895 kg/hari

 Alur 13 F13

= 25.141,60 kg/hari

F13CH4

= 6657,09 kg/hari

13

F

13

F

CO2

= 18.484,51 kg/hari

H2S

= 2,5742465 kg/hari

A.2.5 Desulfurisasi Fungsi : untuk menyerap gas H2S yang terkandung dalam biogas, gas H2S terserap sempurna

CH4 CO2 14

CH4 H2S = 0,01% CO2

13

Neraca Massa Total : F13

= 25.141,60 kg/hari

F13H2S

= 2,5742465 kg/hari

F13CH4

= 6657,09 kg/hari

F13CO2

= 18.484,51 kg/hari

F14CH4

= 6.657,09 kg/hari

F14CO2

= 18.484,51 kg/hari

F14

= 25.141,60 kg/hari


A.2.6 Generator

15 udara

16 14

Kesetimbangan reaksi yang terjadi di dalam Generator Reaksi : CH4(g) + 2O2(g)

CO2(g)+ 2H2O(g)

H2O yang dihasilkan dalam bentuk steam. Dari literatur, di dapat bahwa 1 m3 biogas dapat menghasilkan 6 KWh listrik. (Anonim, Tanpa Tahun) Dalam hal ini berarti gas methan yang mengalami reaksi dengan oksigen yang menghasilkan energi listrik, sehingga dapat disimpulkan bahwa dari 60% gas methane dalam biogas dapat menghasilkan 6 KWh listrik.

Neraca Massa Komponen: Kesetimbangan reaksi II : CH4

CH4

+

2O2

CO2

+

Mula-mula : 416,56

833,12

Bereaksi

: 416,56

833,12

416,56

833,12

Sisa

:

0

416,56

833,12

: F16 CH4

0

-

2H2O -

= F14 CH4 – (416,56 kmol/hari x 16 kg/kmol) = 6.664,92 kg/hari – 6.664,92 kg/hari

= 0 kg/hari CO2

: F16 CO2

= F14 CO2 + (416,56 kmol/hari x 44 kg/kmol) = 14.049,40 kg/hari + 18.328,64 kg/hari = 32.378,04 kg/hari


O2

:F16 O2

= F14 O2 – (833,12 kmol/hari x 32 kg/kmol) = 32.124,4816 kg/hari – 26.659,84 kg/hari = 5.464,642 kg/hari

N2

: F16 N2

= F14 N2 = 120.350,1424 kg/hari

H2O

: F16 H2O

= (833,12 kmol/hari x 18 kg/kmol) = 14.996,16 kg/hari

Neraca Komponen Total F16

= F14+ F15 = F14 CH4 + F14 CO2 + F14 O2 + F15 N2 = 6.664,92 kg/hari + 14.049,40 kg/hari + 32.124,4816 kg/hari + 120.350,1424 kg/hari = 173.188,9 kg/hari


LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI Basis perhitungan : 1 hari operasi Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis : 25oC Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus perhitungan sebagai berikut: •

Perhitungan panas untuk bahan dalam fasa cair dan gas Qi = Hi =

T

(Van Ness, 1975)

∫ n Cp dT

T1= 298

•

Perhitungan panas penguapan QV = N ΔHVL

•

Perhitungan Cp beberapa padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison, dimana nilai kontribusi unsur atom. Tabel LB.1 Nilai kontribusi Unsur Atom Unsur Atom ΔE C

10,89

H

7,56

O

13,42

Fe

29,08

Cl

14,69

Ni

25,46

Co

25,71

Ca

26,19

K

28,78

Sumber : Perry, 1999 Rumus Metode Hurst dan Harrison: n

C

pS

= ∑ N i ⋅ ∆ Ei i =1


Dimana : Cps

= Kapasitas panas padatan pada 298,15 K ( J/mol.K )

n

= Jumlah unsur atom yang berbeda dalam suatu senyawa

Ni

= Jumlah unsur atom I dalam senyawa

ΔEi

= Nilai dari distribusi atom I pada tabel LB.1

Menghitung Cp glukosa: Cp

= 6.ΔEC + 12.ΔEH + 6.ΔEO = 6 (10,89) + 12 (7,56) + 6(13,42) = 236,58 J/mol.K

Tabel LB.2 Kapasitas panas beberapa senyawa pada 298,25 K (J/mol.K) Komponen

Cp

C6H12O6

236,58

NaHCO3

84,9

FeCl2

58,46

NiCl2

54,84

CoCl2

55,09

K2CO3

108,71

KHCO3

87,49

Persamaan untuk menghitung kapasitas panas (Reklaitis, 1983) : Cp = a + bT + cT 2 + dT 3 ................................................................................. (1) Jika Cp adalah fungsi dari temperatur maka persamaan menjadi : T2

T2

T1

T1

2 3 ∫ CpdT = ∫ (a + bT + CT + dT )dT ................................................................ (2)

T2

∫ CpdT

= a (T2 − T1 ) +

T1

b c 3 d 2 2 3 4 4 (T2 − T1 ) + (T2 − T1 ) + (T2 − T1 ) ...................... (3) 2 3 4

Untuk sistem yang melibatkan perubahan fasa persamaan yang digunakan adalah : T2

Tb

T1

T1

∫ CpdT = ∫ Cp dT l

T2

+ ∆H Vl + ∫ Cp v dT ................................................................. (4) Tb

Perhitungan energi untuk sistem yang melibatkan reaksi :


T

T

2 2 dQ = r∆H R + N ∫ CpdTout − N ∫ CpdTout ............................................................ (5) dt T1 T1

• Data Cp untuk fasa gas: Tabel LB.3 Data Kapasitas Panas (J/ mol. K) Komponen

a

b

c

d

e

Air

34,047

-9,65E-03

3,299E-05

-2,044E-08

4,302E-12

Methan

38,387

-2,36E-02

2,9E-04

-2,638E-07

8,007E-11

Karbonmonoksida

29,006

2,49E-03

-1,8E-05

4,798E-08

-2,873E-11

Karbondioksida

19,022

7,96E-02

-7,37E-05

3,745E-08

-8,133E-12

Hidrogen

17,638

6,7E-02

-1,314E-4

1,058E-07

-2,918E-11

H2S

34,52

-1,76E-02

6,77E-05

-5,32E-08

1,41E-11

Sumber: Reklaitis, 1983 • Data Cp untuk fasa cair: Senyawa

Tabel LB.4 Data Kapasitas Panas (J/ mol. K) A b c

d

H2O(l)

1,82964.101

4,7211.10-1

-1,3387.10-3

1,3142.10-6

CH4(l)

-5,70709

1,02562

-1,6656.10-3

-1,9750.10-5

CO2(l)

1,1041.101

1,1595

-7,2313.10-3 1,55019.10-5

Sumber: Reklaitis, 1983 Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan (kkal/mol) Komponen ΔHf CH4(g)

-17,89

CO2(g)

-94,05

H2S

-4,82

H2O(l)

-57,8

H2SO4

-0,1945

H2

0

CO

-26,42

Sumber: Reklaitis, 1983 Perhitungan ΔHf0 (kkal/mol) dengan menggunakan metode Benson et al, dimana kontribusi gugusnya adalah:


Tabel LB.6 Tabel Kontribusi Gugus dengan Metode Benson et al

Sumber : Perry, 1999 Rumus metode Benson et al: ΔHf o298 = 68,29 + ∑Ni x Δhi Dimana : ΔHf o298

= entalpi pembentukkan pada 298 K (kJ/mol)

Ni

= jumlah group atom i di dalam molekul

Δhi

= nilai dari kontribusi gugus atom pada tabel LB.6

ΔHf o298

= 68,29 + ∑Ni x Δhi = 68,29 + 6.(-OH-) + 1(COH) + 4. (CH) + 1. (-CH2-) = 68,29 + 6.(-208,04) + 1.(2,09) + 4.(29,89) + 1.(-20,64) = -1.078,94 kJ/mol

B.1

Tangki Neutraliser (M-01) Fungsi: Melarutkan NaHCO3 , FeCl2, NiCl2 dan CoCl2 dengan POME

Alur 1 (30oC, 1 atm)

3

Alur 2 (30oC, 1 atm)

2

4

5

Alur 3 (30oC, 1 atm) Alur 4 (30oC, 1 atm) Alur 5 (30oC, 1 atm) 1

6


303

303

∫

Energi masuk = N1C6H12O6 303

∫

∫

CpdT + N2NaHCO3

298

298

N3 FeCl2

∫

CpdT + N1H2O

303

303

∫

CpdT + N4NiCl2

298

CpdT +

298 303

CpdT + N5 CoCl2

298

∫

CpdT

298

Tabel LB.7 Perhitungan Energi yang masuk kedalam Tangki Neutraliser F N N x ∫CpdT (kJ) Alur Komponen ∫Cp dT (kg/ hari) (kmol/ hari) Glukosa 25.209,863 140,05479 1.182,9 165.670,8164 1 Air 56.6570,95 31476,164 374,687 117.937.36,01 2 NaHCO3 1.479,452 17,612525 424,5 7.476,516863 3 FeCl2 39,8121 0,3138765 292,3 91,74611187 4 NiCl2 0,5326 0,0041060 274,2 1,125887904 5 CoCl2 1,5046 0,0115800 275,4 3,189733472 Qin (kJ/ hari) 11.966.979,4 Dari data termodinamika Perry, 1999 : panas pelarutan NaHCO3 dalam air = -4,1 kkal/mol = -17,166 x103 kJ/kmol panas pelarutan NiCl2 dalam air = +19,23 kkal/mol = 80,516 x103 kJ/kmol panas pelarutan FeCl2 dalam air = +17,9 kkal/mol = 74,947 x 103 kJ/kmol panas pelarutan CoCl2 dalam air = +18,5 kkal/mol = 77,459 x103 kJ/mol N . ∆H

= (17,61 x -17,166 + 0,4184 x 80,516 + 0,005474 x 74,947 + 0,015439 x 77,459 ) x103

= -274.568,44 kJ dQ = N .∆H pelaru tan + Qout − Qin dt 0

= -274.568,44kJ + Qout – 11.966.979,4

Qout

= 12,2415 x 106 kJ

Temperatur pada alur keluar diperoleh dengan menggunakan metode trial and error. T

Energi keluar = N6C6H12O6

∫

T

CpdT + N6H2O

298

N

FeCl2

∫

298

CpdT + N6NaHCO3

298

T 6

∫

T

T 6

CpdT + N

NiCl2

∫

298

∫

CpdT +

298 T 6

CpdT + N

CoCl2

∫

CpdT

298

Temperatur pada alur keluar diperoleh dengan menggunakan metode trial and error, sehingga didapat Tout = 30,115 oC = 303,115 K


Tabel LB.8 Perhitungan Energi yang Keluar dari Tangki Neutraliser Komponen F (kg/hari) N(kmol/hari) ∫CpdT N x ∫CpdT Glukosa Air

25.209,863 566.570,958

140,054794 31.476,1643

1.210,0190 383,28471

169.468,967 12.064.332,68

NaHCO3 FeCl2

1479,450 53,082

17,6125 0,41849574

434,23203 299,00123

7.647,922649 93,84947294

NiCl2

0,7101

0,0054745

280,48627

1,151699884

CoCl2

2,0061

0,01543985

281,76493

3,268395054

Q (kJ/hari)

12.241.547,84

B.2 Tangki Pencampur (M-02) Fungsi : Mencampur umpan POME dari bak Neutraliser dengan POME dari Alur Recycle

6

7

20

Panas masuk alur 6 sama dengan panas keluar tangki Neutraliser yaitu 12,2415 x 106 kJ/hari. Temperatur aliran reycle adalah 37 0C, sehingga dapat dihitung panas dari alur Recycle. Tabel LB.9 Perhitungan Energi Alur Recycle dari Bak Sedimentasi Komponen F(kg/hari) N (kmol) ∫CpdT Nx ∫CpdT Glukosa 2.838,96 288.471,7726 18.290,12 101,6117778 Air 900,201 8.530.285,242 170.567,576 9.475,976444 NaHCO3 FeCl2 NiCl2 CoCl2

493,151 17,694 0,237 0,669

5,870845238 0,139498581 0,001827153 0,005148926 Q

1.018,8 701,52 658,08 661,08

5.981,217129 97,86104447 1,202412767 3,403852228 8.824.840,699

Sehingga total panas keluar M-02 : Q total = 12,2415 x 106 kJ + 8,8248 x 106 = 21,0863 x 106 kJ/hari


Untuk mengetahui suhu keluaran dari M-02, maka dilakukan trial error, sehingga didapatkan suhu 31,512 0C,

Tabel LB.10 Perhitungan Temperatur Keluar M-02 N Komponen F (kg/hari) ∫ Cp dT (kmol/hari) Glukosa 43.500,073 241,667072 1.544,2723 Air 744.058,2053 41.336,56696 500,5508713 NaHCO3 1.972,6 23,4833333 554,183473 FeCl2 70,776 0,55799432 381,596771 NiCl2 0,9468 0,00729936 357,967275 CoCl2 2,6748 0,02058647 359,599146 Q

N x ∫Cp dT 373.199,788 20.691.054,61 13014,09305 212,9107812 2,612932052 7,402876916 21.086.392,83

B.3 Reaktor Fermentasi (R-01) Fungsi: sebagai tempat berlangsungnya reaksi pembentukan biogas Alur 8 (1 atm, 31,512 ºC)

10

Glukosa Air NaHCO3 FeCl2 NiCl2 CoCl Temperatur basis = 25ºC 2

ΔHr

Glukosa Air Reaktor Fermentasi NaHCO3 19 FeCl2 T=55 oC NiCl2 CoCl2 → 2CH4 + 4CO2 + 2H2O + H2S

8

C6H12O6 + H2SO4

Reaksi:

= [ 2.ΔH ° CH f

4 (g)

– [ΔH ° C H O f

6

12

+ 4.ΔH ° CO

6 (s)

CH4 T=30 oC CO2 H2S H 2O

f

2 (g)

+ 2.ΔH ° H2O + ΔH ° H2S] f

f

+ ΔH °2SO4] f

= (2x-17,89 + 4x -94,05 + 2 x -57,8 + -4,82 ) – (-257,866 + -0,194) kkal/mol = -1.147.861,1 kJ/ kmol

Fglukosa awal - Fglukosa sisa BM Glukosa 43.500,073 - 25.705,1596 = 180 = 98,86063 kmol/hari

r=


r ΔHr = -2,4851 x 107 Kj/ hari Panas masuk reaktor (R-210) = panas keluar tangki pencampur (M-122) = 19.635.458,84 kJ Tout

∫

Energi keluar = N11C6H12O6

∫

Touy

∫

CpdT + N11CoCl2

298,15

298,15

CpdT +

298,15

Touy

CpdT + N11NiCl2

∫

CpdT + N11NaHCO3

298,15

Touy

∫

∫

CpdT + N11H2O

298,15

N11FeCl2

Tout

Tout

CpdT

298,15

Tabel LB.11 Entalpi POME yang keluar dari Fermentor N Komponen F (kg/hari) ∫ Cp dT N x Cp dT (kmol/hari) Glukosa 25.705,1596 142,806442 7097,4 1.013.554,443 Air

729.725,94

40.540,33

2.256,08 91.462.376,15

NaHCO3

1.972,6027

23,4833654

2.547

59.812,13187

FeCl2

70,77

0,55794702

1.753,8

978,5274834

NiCl2

0,9468

0,00729936

1.645,2

12,00890725

CoCl2

2,6748

0,02058647

275,45

5,670543062

Q

92.536.738,93 Tout

Tout

Entalpi biogas = N16CH4

∫

CpdT + N16CO2

∫

Tout

CpdT + N16H2S

298,15

298,15

∫

CpdT

298,15

Tout

+ N16H2O

∫

CpdT

298,15

Tabel LB.12 Entalpi Biogas yang keluar dari Fermentor ∫Cp dT Komponen F (kg/hari) N (kmol/hari) (j/mol)

N x ∫Cp dT

CH4

6.657,534

416,095875

255,225693

106.198,3581

H2S

2,574246

0,075713118

170,0003919

12,87125968

CO2

18.484,511

420,1025227

186,2255519

78.233,82414

H2O

62,895

3,494166667

374,6878388

1.309,221757

Q

185.754,2752


dQ dT

= Qout + r∆Hr − Qin = 185754,2752 kJ + 92536738,93 kJ + -2,4851 x 107 kJ - 21.086.392,83 kJ = 46.785.100,38 kJ

Digunakan air pemanas pada suhu T = 900C. Keluaran air pemanas = 600C Qin air pemanas

= m.Cp.(ΔT) = m.4,208.(90-25) = 273,52 m

Qout air pemanas

= m.Cp.( ΔT) = m.4,187.(60-25) = 146,545 m

dQ = dHr/dT (273,52 m - 146,545 m) = 46.785.100,38 kJ/hari 126,975 m = 46.785.100,38 kJ/hari m = 368459,1485 kg/hari = 15352,46 Kg/jam Sehingga total kebutuhan air pemanas untuk 2 buah reaktor adalah = 30704,93 Kg/jam.


LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN LC.1 Bak Umpan POME (BP-01) Fungsi

: Menampung POME

Bentuk

: Bak Silinder vertikal dengan alas datar

Bahan konstruksi

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P

= 1 atm

T

= 30 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 7 hari Laju alir massa (F) = 591780,7808 kg/hari Densitas (ρ)

= 1.000 kg/m3

Viskositas (µ)

= 0,824 cP

Faktor kelonggaran

= 20 %

(Perry dan Green,1999)

Menghitung volume tangki : Laju alir volumetrik (Q) =

591780,7808 kg / hari 1000 kg/m 3

= 591,780 m3/hari

Volume larutan

= τ x Q = 7 hari x 591,780 m3/hari = 4142,465 m3

Volume tangki, VT

= ( 1+ 0,2 ) x 4142,465 m3 = 4970,95 m3

Perhitungan ukuran bangunan Ukuran bak : Panjang bak (p)

= 2 x lebar bak (l) maka p = 2l

Tinggi bak (t)

= ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l

Maka : Volume bak (V)

=pxlxt

4970,95 m3

= 2l x l x ½ l

Lebar bak (l)

= 11,65 m

Dengan demikian,


Panjang bak (p)

= 23,31 m

Tinggi bak (t)

= 5,83 m

Lebar bak (l)

= 11,65 m

Tinggi larutan dalam bak

=

4142,465 x 5,83 m = 4,85 meter 4970,95

LC.2 Pompa Umpan POME (P-01) Fungsi

: Memompa POME ke Bak Neutralisasi

Jenis

: Pompa screw pump

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Tekanan

= 1 atm

Temperatur

= 30 oC

Laju alir massa (F)

= 591780,8 kg/hari

= 15,1 lbm/sec

Densitas (ρ)

= 1000 kg/m3

= 62,427 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

= 0,000538 lbm/ft.s

Laju alir volumetrik, Q =

15,1 lb m /sec F 3 = = 0,2418 ft 3 ρ 62,427 lb m / ft

Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di,opt

= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

( Walas ,1988)

= 3,9 (0,2418)0,45 (62,427)0,13 = 3,52 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 31

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 3,548 in

= 0,2956 ft

Diameter Luar (OD)

: 4,00 in

= 0,3333 ft

Inside sectional area

: 0,0687 ft2

2

in


Kecepatan linear, v = Q/A =

0,2418 ft 3 / s = 3,5196 ft/s 0,0687 ft 2

Bilangan Reynold : NRe =

ρ ×v× D µ

(62,427 lbm / ft 3 )(3,5196 ft / s )(0,2956 ft ) = 0,000538 lbm/ft.s = 120722,418 (Turbulen)

ε/D =

4,6 x10 −5 D

= 0,0005

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 120722,418 dan ε/D = 0,0005 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0047

Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 − 2  A1  2α 

= 0,55 (1 − 0) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

3,5196 2 = 0,1058 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

v2 3,5196 2 = 2(0,75) = 0,2887 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c v2 3,5196 2 = 1(2,0) = 0,385 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

1 check valve = hf = n.Kf.

∆L.v 2 Pipa lurus 40 ft = Ff = 4f D.2.g c 2 ( 40 )( . 3,5196 ) = 4(0,007) (0,2956).2.(32,174)

= 0,4897 ft.lbf/lbm

2

1 Sharp edge exit = hex

 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 

= (1 − 0)

Total friction loss :

3,5196 2 = 0,1925 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

∑F

= 1,4617 ft.lbf/lbm


Dari persamaan Bernoulli :

(

)

P − P1 2 1 2 v 2 − v1 + g (z 2 − z1 ) + 2 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ (Geankoplis,1997) dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 12 ft Maka : 0+

32,174 ft / s 2 (12 ft ) + 0 + 1,4617 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

ft.lbf / lbm + W s = 0

Ws = - 13,4617 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , η= 75 % Ws

= - η x Wp

- 13,4617

= -0,75 x Wp

Wp

= 17,95 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp =15,1 lbm/s × 17,95 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,493 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor =

1

2

Hp

LC.3 NaHCO3 Screw Conveyor (T-01) Fungsi

:

Mengalirkan NaHCO3 ke bak Neutralisasi

Bahan konstruksi

:

Carbon steel

Bentuk

:

Horizontal scew conveyor

Jumlah

:

1 unit


Umpan

L

Keluaran

Horizontal scew conveyor NaHCO3 Temperatur

T = 30°C (303,15 K)

Tekanan operasi

P = 1 atm

Jarak angkut

L = 30 ft

Laju alir bahan

F = 1479,4521 kg/hari = 61,643 kg/jam

= 9,144 m

= 135,898 lb/jam Densitas bahan

ρ = 1059 kg/m3 = 66,081 lb/ft3

Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Q=

F

ρ

= 135,898 /66,0816 = 2,0565 ft3/jam ×

1 = 12,34 ft3/jam 1 6

Dipilih screw conveyor dengan diameter 12 in, Dari Tabel 5.3 dan Tabel 5.4 Walas, 1988 didapatkan harga: Kecepatan putaran maximum(ωmax) = 60 rpm, (Qmax) = 90 ft3/jam

Kapasitas masksimum Faktor S

= 171

Horse Power factor (f )

= 0,7

Sehingga, kecepatan putaran (ω),

ω=

Q × ω max Q max

ω=

12,34 x60 =6,8,23 rpm = 8,5 rpm 90

Daya conveyor :

(Walas, 1988)

P

= [ sxω + fxQxρ ]xL

P

= [171 x 8,5 + 0,7 x 12,34 x 66,081] x 30

(Walas, 1988)

= 59342,74 Faktor keamanan 20%, P

=1,2 x 59324,74 = 71211,29


Efisiensi 80%,

P

= 89014,11 = 0,0089 Hp

Maka dipilih conveyor dengan daya 0,1 Hp

LC.4 FeCl2 Screw Conveyor (T-02) Fungsi

:

Mengalirkan FeCl2 ke bak Neutralisasi

Bahan konstruksi

:

Carbon steel

Bentuk

:

Horizontal scew conveyor

Jumlah

:

1 unit

Umpan

L

Keluaran

Horizontal scew conveyor FeCl2

Temperatur

T = 30°C

Tekanan operasi

P = 1 atm

Jarak angkut

L = 30 ft

Laju alir bahan

F = 53,083 kg/hari = 2,212 kg/jam

= 9,144 m

= 4,876 lb/jam Densitas bahan

ρ = 3160 kg/m3 = 197,184 lb/ft3

Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Q=

F

ρ

= (4,876 / 197,184 ) ×

1 = 0,148 ft3/jam 1 6

Dipilih screw conveyor dengan diameter 12 in, Dari Tabel 5.3 dan Tabel 5.4 Walas, 1988 didapatkan harga: Kecepatan putaran maximum(ωmax) = 60 rpm, Kapasitas masksimum

(Qmax) = 90 ft3/jam

Faktor S

= 171

Horse Power factor (f )

= 0,7

Sehingga, kecepatan putaran (ω),


ω=

Q × ω max Q max

ω=

0,148 x60 =0,0989 rpm = 1 rpm 90

Daya conveyor :

(Walas, 1988)

P

= [ sxω + fxQxρ ]xL

P

= [171 x 1 + 0,7 x 0,148 x 197,184] x 30

(Walas, 1988)

= 5742,85 Faktor keamanan 20%, P

= 1,2 x 5742,85 = 6891,42

Efisiensi 80%,

P

= 8614,27 = 0,0086 Hp

Maka dipilih conveyor dengan daya 0,01 Hp

LC.5 Tangki Neutralisasi (M-01) Fungsi

: Mencampur POME dengan NaHCO3 dan Nutrisi

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 30,2 0C Waktu tinggal ( τ )

= 1 hari

Laju alir massa (F)

= 593316,0701 kg/hari

Densitas (ρ)

= 1000,20 kg/m3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

Faktor kelonggaran

= 20 %


Menghitung volume tangki : Laju alir volumetrik (Q) = Volume tangki, VT

593316,0701 kg / hari 1000,20 kg/m 3

= 593,197 m3/hari

= ( 1+ 0,2 ) x 593,197 m3 = 711,837 m3


Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (HS : DT ) = 3 : 2 Volume silinder =

1 π DT2 H S (H S : DT = 3 : 2) 4 =

3 π DT3 8

DT ( diameter tangki ) = 8,46 m = 332,89 in HS ( tinggi silinder ) = 3/2DT = 3/2 x 8,46 = 12,69 m Menghitung diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 8,46 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4 Tinggi tutup = 1 x8,46 = 2,115 m 4 Tinggi total = 12,69 + 2,115 = 14,805 m Menghitung tebal shell tangki t=

PR + n.C SE − 0,6 P

(Perry, 1999)

Dimana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (Psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (Psia) E = joint efficiency n = umur alat (tahun) C = corrosion allowance (m/tahun) Volum larutan = 593,197 m3 Volum tangki = 711,837 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

593,197 x14,805 = 12,34m 711,837

Tekanan hidrostatik P=ρxgxl = 1000,2 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 12,34 m = 120956,18 Pa = 17,54 psia Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 ( 14,696 + 17,54) = 38,68 psia


- Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C - Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Peters et.al., 2004) - Joint efficiency (E)

: 0,8 (Peters et.al., 2004)

- Corossion allowance (C)

: 0,125 in/tahun (Perry&Green,1999)

- Umur alat : 10 tahun t=

(

)

38,68 x 1 × 332,89 2 + (10 x0,125) (13700 x0,8) − 0,6 x(38,68)

t = 1,84 in tebal shell standar yang digunakan adalah 2 in

(Brownell&Young,1959)

menghitung tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 2 in


Perancangan Sistem pengaduk Jenis

: flat 6 blade turbin impeller

Baffle

: 4 buah

Kecepatan putaran (N) : 0,3 rps

(Geankoplis, 2003)

Efisiensi motor : 80 % Pengaduk didesain dengan standar berikut : Da : Dt = 0,3

J : Dt = 1 : 12

L : Da = 1 : 4

E : Da = 1:1

W : Da = 1 : 5 (Geankoplis, 2003)

Jadi : 1. Diameter impeller (Da) = 0,3 x Dt = 2,54 m

= 8,33 ft

2. Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 2,54 m 3. Lebar baffle ( J) = 0,705 m 4. Lebar daun baffle (W) = 0,508 m 5. Panjang daun impeller (L) = 0,635 m Daya untuk pengaduk : Bilangan Reynold (NRe) =

N × Da2 × ρ

µ

0,3 × 2,54 2 × 1000,2 = 0,0008

= 2419833,87 Dari tabel 3.4-5 (Geankoplis, 2003 ) diperoleh Np = 4


P =

N P × N 3 × Da5 × ρ 4 × 0,3 3 det 3 × 8,33 5 ft 5 × 62,44 lbm / ft 3 = gc 32,147 lbm. ft / lbf . det 2

= 8413,393 ft.lbf/det = 15,29 hp Efisiensi motor, η = 80 % Jadi daya motor = 19 hp LC.6 Pompa Neutraliser (P-02) Fungsi

: Memompa bahan baku ke tangki pencampur

Jenis

: Pompa screw pump

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 30,12 oC = 303,15 K

Laju alir massa (F)

= 49443,01 kg/jam

= 30,27 lbm/s

Densitas (ρ)

= 1000,203 kg/m3

= 62,44 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

= 0,000538 lbm/ft.s


F 30,27 lb m /sec 3 = = 0,485 ft /s 3 ρ 62,44 lb m / ft


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Walas,1988)


: 5 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in

= 0,4205 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in

= 0,4635 ft


: 0,139 ft2




=

0,485 ft 3 / s = 3,489 ft/s 0,139 ft 2 ρ× v× D µ

(62,44 lbm / ft 3 )(3,489 ft / s )(0,4205 ft ) 0,000538 lbm/ft.s

= 170421,79 (Turbulen)

ε/D =

4,6 x10 −5 D

= 0,000358

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 127.816,349 dan ε/D = 0,000358 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0048

Friction loss :  A2  v 2  1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 − A1  2α  3,489 2 2(1)(32,174 )

= 0,0945 ft.lbf/lbm

v2 3,489 2 = 2(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 0,2836 ft.lbf/lbm

= 0,55 (1 − 0 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

v2 3,489 2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) 2(1)(32,174) 2.g c Pipa lurus 40 ft = Ff = 4f

= 0,3782 ft.lbf/lbm

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,0048)

(40)(. 3,489 )2 (0,42058).2.(32,174)

= 0,3453 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 

= (1 − 0)

3,489 2 = 0,1891 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

Total friction loss : ∑ F = 1,291 ft.lbf/lbm



(

)

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

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 12 ft Maka : 32,174 ft / s 2 (12 ft ) + 0 + 1,291 ft.lbf / lbm + Ws = 0 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2 Ws = - 13,291 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa , η= 75 % Ws

= - η x Wp

- 13,291

= -0,75 x Wp

Wp

= 17,721 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 0,482 ft 3 /s x 62,44 lbm/ft 3 × 17,271 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,975 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 Hp LC.7 Pompa Sedimentasi (P-03) Fungsi

: Memompa umpan recycle ke tangki pencampur

Jenis

: Pompa screw pump

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 37 oC


Laju alir massa (F)

= 7890,396 kg/jam

= 4,83 lbm/s

Densitas (ρ)

= 811,169 kg/m3

= 50,64 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

= 0,000538 lbm/ft.s


4,83 m /sec F 3 = = 0,0954 ft /s ρ 50,64 lb m / ft 3


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (0,0954)

0,45

(Walas,1988) 0,13

(50,639)

= 2,25 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 2 ½ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,469 in

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in


: 0,03322 ft

=

= 0,2395 ft 2

0,0954 ft 3 / s = 2,872 ft/s 0,03322 ft 2



= 0,2057 ft

ρ× v× D µ


= 55670,108 (Turbulen)

ε/D =

4,6 x10 −5 D

= 0,00073

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 55670,108 dan ε/D = 0,00073 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,006 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 − 2  A1  2α 


2,872 2 2(1)(32,174 )

= 0,064 ft.lbf/lbm

v2 2,872 2 = 2(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 0,192 ft.lbf/lbm

= 0,55 (1 − 0 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.


Pipa lurus 40 ft = Ff = 4f

v2 2,872 2 = 1(2,0) = 0,256 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

2 ( 40 )( . 2,872 ) = 4(0,007) (0,17224).2.(32,174)

= 0,598 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c  2,872 2 = 0,128 ft.lbf/lbm = (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )



(

)

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

(Geankoplis,1997)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 12 ft Maka : 0+

32,174 ft / s 2 (12 ft ) + 0 + 1,239 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

- 13,239

= -0,75 x Wp

Wp

= 17,652 ft.lbf/lbm


Daya pompa : P

= m x Wp = 0,0954 ft 3 /s x 50,639 lbm/ft 3 × 17,652 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,155 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/4 Hp LC.8 Pompa Sedimentasi (P-05) Fungsi

: Memompa recyle ke tangki pencampur

Jenis

: Pompa screw pump

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 37 oC

Laju alir massa (F)

= 7890,396 kg/jam

= 4,83 lbm/s

Densitas (ρ)

= 811,169 kg/m3

= 50,64 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

= 0,000538 lbm/ft.s


4,83 m /sec F 3 = = 0,0954 ft /s 3 ρ 50,64 lb m / ft


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Walas,1988)


: 2 ½ in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,469 in

= 0,2057 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,875 in

= 0,2395 ft


: 0,03322 ft2


0,0954 ft 3 / s = 2,872 ft/s 0,03322 ft 2



=

ρ× v× D µ


= 55670,108 (Turbulen) ε/D =

4,6 x10 −5 D

= 0,00073

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 55670,108 dan ε/D = 0,00073 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,006 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 − 2  A1  2α 

2 elbow 90° = hf = n.Kf.

2,872 2 = 0,55 (1 − 0 ) 2(1)(32,174 )

= 0,064 ft.lbf/lbm

v2 2,872 2 = 2(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 0,192 ft.lbf/lbm



v2 2,872 2 = 1(2,0) = 0,256 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,007)

(40)(. 2,872 )2 (0,17224).2.(32,174)

= 0,598 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 

= (1 − 0 )

2,872 2 = 0,128 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )




(

)

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

(Geankoplis,1997)


32,174 ft / s 2 (12 ft ) + 0 + 1,239 ft.lbf / lbm + Ws = 0 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


= - η x Wp

- 13,239

= -0,75 x Wp

Wp

= 17,652 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P

= m x Wp = 0,0954 ft 3 /s x 50,639 lbm/ft 3 × 17,652 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,155 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1/4 Hp

LC.9 Tangki pencampur (M-01) Fungsi

: Mencampur POME dengan umpan recycle

Bentuk


Bahan Konstruksi: Jumlah

Carbon steel SA-285 grade C

: 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 32 0C Waktu tinggal ( τ )

= 1 hari

Laju alir massa (F)

= 65223,799 kg/hari

Densitas (ρ)

= 952,945 kg/m3


Viskositas (µ)

= 0,8 cP

Faktor kelonggaran

= 20 %



65223,799 kg / hari 952,945 kg/m 3

= 68,44 m3/hari

= ( 1+ 0,2 ) x 68,44 m3

Volume tangki, VT

= 82,13 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (HS : DT ) = 3 : 2 Volume silinder =

1 π DT2 H S (H S : DT = 3 : 2) 4 =

3 π DT3 8

DT ( diameter tangki ) = 4,116 m = 162,06 in HS ( tinggi silinder ) = 3/2DT = 3/2 x 4,116 = 6,17 m Menghitung diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 4,116 m Asumsi Hh : Di = 1 : 4 Tinggi tutup = 1 x 4,116 = 1,03 m 4 Tinggi total = 6,17 + 1,03 = 7,20 m

Menghitung tebal shell tangki t=

PR + n.C SE − 0,6 P

(Perry, 1999)

Dimana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (Psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (Psia) E = joint efficiency n = umur alat (tahun) C = corrosion allowance (m/tahun)


Volum larutan = 49,433 m3 Volum tangki = 59,32 m3 68,44 x7,20 = 6,03 m 82,13

Tinggi larutan dalam tangki = Tekanan hidrostatik P=ρxgxl

= 952,945 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 6,03 m = 56062,2129 Pa = 8,13 psia

Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 ( 14,696 + 8,13) = 27,39 psia


: 0,8 (Peters et.al., 2004)



- Umur alat : 10 tahun 27,39 x162,06  2  t= + (10 x0,125) (13700 x0,8) − 0,6 x(27,27 ) t = 1,45 in tebal shell standar yang digunakan adalah 1 1 in 2


menghitung tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 1 1

2

in




Baffle

: 4 buah


(Geankoplis, 2003)

Efisiensi motor : 80 % Pengaduk didesain dengan standar berikut :


Da : Dt = 0,3

J : Dt = 1 : 12

L : Da = 1 : 4

E : Da = 1:1

W : Da = 1 : 5 (Geankoplis, 2003)

Jadi : 6. Diameter impeller (Da) = 0,3 x Dt = 0,3 x 4,116 = 1,23 m 7. Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 1,23 m 8. Lebar baffle ( J) = 0,34 m 9. Lebar daun baffle (W) = 0,25 m 10.Panjang daun impeller (L) = 0,31 m Daya untuk pengaduk : Bilangan Reynold (NRe) =

N × Da2 × ρ

µ

=

0,8 × 1,23 2 × 952,945 0,0008

= 1453280,334 Dari tabel 3.4-5 (Geankoplis, 2003 ) diperoleh Np = 4 P =

N P × N 3 × Da5 × ρ 4 × 0,8 3 det 3 × 1,235 ft 5 × 59,492,674 lbm / ft 3 = gc 32,147 lbm. ft / lbf . det 2

= 4137,64 ft.lbf/det = 7,52 hp Efisiensi motor, η = 80 % Jadi daya motor = 9,5 hp LC.10 Pompa Umpan Bioreaktor Berpengaduk (P-04) Fungsi


Jenis

: Pompa screw pump

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 32 oC

Laju alir massa (F)

= 28602,73 kg/jam

= 17,51 lbm/s

Densitas (ρ)

= 952,945 kg/m3

= 59,49 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

= 0,000538 lbm/ft.s



F 17,51 lb m /sec 3 = = 0,294 ft /s 3 ρ 59,49 lb m / ft

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

(Walas,1988)


: 4 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 3,826 in

= 0,3188 ft

Diameter Luar (OD)

: 4,50 in

= 0,3749 ft


: 0,0799 ft2


0,294 ft 3 / s = 3,68 ft/s 0,0799 ft 2

Bilangan Reynold : NRe

=

ρ ×v× D µ

(59,49 lbm / ft 3 )(3,68 ft / s )(0,3188 ft ) = 0,000538 lbm/ft.s = 130084,322 (Turbulen)

ε/D

4,6 x10 −5 = D

= 0,00047

(Geankoplis, 1997)



= 0,55 (1 − 0 )

3,68 2 2(1)(32,174 )

= 0,105 ft.lbf/lbm


2 elbow 90° = hf = n.Kf.

v2 3,68 2 = 2(0,75) = 0,316 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

v2 3,68 2 1 check valve = hf = n.Kf. = 1(2,0) = 0,422 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c Pipa lurus 40 ft = Ff = 4f

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,005)

(40)(. 3,68 )2 (0,3188).2.(32,174)

= 0,519 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 

= (1 − 0 ) Total friction loss :

∑F

3,68 2 = 0,211 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

= 1,575 ft.lbf/lbm


(

)

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

(Geankoplis,1997)

v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 12 ft

Maka : 32,174 ft / s 2 (12 ft ) + 0 + 1,575 0+ 32,174 ft.lbm / lbf .s 2

ft.lbf / lbm + Ws = 0

Ws = - 13,575 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa, η = 75 % = - η x Wp

Ws - 13,575 Wp

= -0,75 x Wp = 18,1 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P

= m x Wp = 17,51 lbm/s × 18,82 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf / s


= 0,57 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 Hp 2 LC. 11 Fermentor (R-01) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi

Tipe

: Bioreaktor berpengaduk

Bentuk



: 1 unit

Waktu Tinggal

: 6 hari


= 1 hari

Laju alir massa (F)

= 391342,79 kg/hari

Densitas (ρ)

= 952,945 kg/m3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

Faktor kelonggaran

= 20 %



391342,79 kg / hari 952,945 kg/m 3

= 410,67 m3/hari

= ( 1+ 0,2 ) x 410,67 m3

Volume tangki, VT

= 2956,8 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (HS : DT ) = 3 : 2 Volume silinder = =

1 π DT2 H S (H S : DT = 3 : 2) 4 3 π DT3 8

DT ( diameter tangki ) = 13,59 m HS ( tinggi silinder ) = 3/2DT = 3/2 x 13,59 = 20,38 m Menghitung diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 13,59 m


Hh : Dt = 1 : 6 Tinggi tutup

(Brownell and Young, 1959) 1 x13,59 = 2,27 m 6 = 20,38 + 2,27 = 22,65 m

=

Tinggi total

Tinggi bahan dalam tangki =

=

volume bahan dalam tangki x tinggi tangki volume tangki 2464, x 22,65 2956,8

= 18,87 m



Baffle

: 4 buah


(Geankoplis, 2003)

Efisiensi motor : 80 % Pengaduk didesain dengan standar berikut : Da : Dt = 0,3

J : Dt = 1 : 12

L : Da = 1 : 4

E : Da = 1:1

W : Da = 1 : 5 (Geankoplis, 2003)

Jadi : Diameter impeller (Da) = 0,3 x Dt = 0,3 x 13,59 m = 4,08 m Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 4,08 m Lebar baffle ( J) = 1,13 m Lebar daun baffle (W) = 0,82 m Panjang daun impeller (L) = 1,02 m Daya untuk pengaduk : Bilangan Reynold (NRe) =

N × Da2 × ρ

µ

=

0,8 × 4,08 2 × 952,945 0,0008

= 1980589,23 Dari tabel 3.4-5 (Geankoplis, 2003 ) diperoleh Np = 4 P =

N P × N 3 × Da5 × ρ 4 × 0,13 det 3 × 13,59 5 ft 5 × 59,492,674 lbm / ft 3 = gc 32,147 lbm. ft / lbf . det 2

= 3171,91 ft.lbf/det = 5,76 hp Efisiensi motor, η = 80 %


Jadi daya motor = 7,2 hp Menghitung Tebal Tangki : Menghitung tebal shell tangki t=

PR + n.C SE − 0,6 P

(Perry, 1999)

Dimana: t = tebal shell (in) P = tekanan desain (Psia) R = jari-jari dalam tangki (in) S = allowable stress (Psia) E = joint efficiency n = umur alat (tahun) C = corrosion allowance (m/tahun) Volum larutan = 2462 m3 Volum tangki = 2956,08 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

2464 x 22,65 = 18,87 2956,08

Tekanan hidrostatik P=ρxgxl = 952,945 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 18,87 m = 176298,42 Pa = 25,57 psia

Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi) = 1,2 ( 14,696 + 25,57) = 48,32 psia


: 0,8 (Peters et.al., 2004)



- Umur alat : 10 tahun


48,32 x 535,12  2  t= + (10 x0,125) (13700 x0,8) − 0,6 x(48,32 ) t = 2,43 in tebal shell standar yang digunakan adalah 2 1 in 2


menghitung tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 2 1

2

in


LC.12 Pompa Umpan Reaktor Floating Roof (P-03) Fungsi


Jenis

: Pompa screw pump

Bahan konstruksi

: Commercial Steel

Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 32 oC

Laju alir massa (F)

= 28602,73 kg/jam

= 17,51 lbm/s

Densitas (ρ)

= 952,945 kg/m3

= 59,49 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

= 0,000538 lbm/ft.s


F 17,51 lb m /sec 3 = = 0,294 ft /s ρ 59,49 lb m / ft 3

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

(Walas,1988)

= 3,9 (0,294)0,45 (59,49)0,13 = 3,82 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis (1997), dipilih pipa commercial steel :


Ukuran nominal

: 4 in

Schedule number

: 80

Diameter Dalam (ID)

: 3,826 in

= 0,3188 ft

Diameter Luar (OD)

: 4,50 in

= 0,3749 ft


: 0,0799 ft2


0,294 ft 3 / s = 3,68 ft/s 0,0799 ft 2

Bilangan Reynold : NRe

=

=

ρ ×v× D µ


= 130084,322 (Turbulen)

ε/D

=

4,6 x10 −5 D

= 0,00047

(Geankoplis, 1997)



= 0,55 (1 − 0 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

3,68 2 2(1)(32,174 )

= 0,105 ft.lbf/lbm

v2 3,68 2 = 2(0,75) = 0,316 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c



v2 3,68 2 = 1(2,0) = 0,422 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

∆L.v 2 D.2.g c

= 4(0,005)

(40)(. 3,68 )2 (0,3188).2.(32,174)

= 0,519 ft.lbf/lbm


2


 A1  v2   = 1 − A2  2.α .g c 

= (1 − 0 ) Total friction loss :

∑F

3,68 2 = 0,211 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )

= 1,575 ft.lbf/lbm


(

)

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

(Geankoplis,1997)

v1 = v2 P1 = P2 ∆Z = 12 ft

Maka : 0+

32,174 ft / s 2 (12 ft ) + 0 + 1,575 32,174 ft.lbm / lbf .s 2


Ws = - 13,575 ft.lbf/lbm P Effisiensi pompa, η = 75 % = - η x Wp

Ws - 13,575 Wp

= -0,75 x Wp = 18,1 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P


1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,57 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 Hp 2 LC.13 Bioreaktor Floating Roof (R-02) Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi

Bentuk

: Floating Roof Tank


: 1 unit



= 6 hari

Laju alir massa (F)

= 391342,8 kg/hari

Densitas (ρ)

= 952,945 kg/m3

Viskositas (µ)

= 0,8 cP

Faktor kelonggaran

= 20 %


Desain Tangki 1. Menghitung volume tangki : Laju alir volumetrik (Q) =

391342,8 kg / hari 952,945 kg/m 3

Volume Bahan

= 2464 m3

Volume tangki, VT

= ( 1+ 0,2 ) x 2464 m3

= 410,67 m3/hari

= 2956,8 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (HS : DT ) = 3 : 2 Volume silinder =

1 π DT2 H S (H S : DT = 3 : 2) 4 =

3 π DT3 8

DT ( diameter tangki ) = 13,59 m = 535,15 in HS ( tinggi silinder ) = 3/2DT = 3/2 x 13,59 = 20,38 m Menghitung tebal shell tangki Volum larutan = 2464 m3 Volum tangki = 2956,8 m3 Tinggi larutan dalam tangki =

2464 x 20,38 = 17 m 2956,8

Tekanan hidrostatik P=ρxgxl = 952,945 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 17 m = 23 Psia Faktor kelonggaran = 20 % Maka, Pdesain = (1,2) (P operasi)


= 1,2 ( 14,696 + 23) = 45,25 psia - Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C - Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Peters et.al., 2004) - Joint efficiency (E)

: 0,8 (Peters et.al., 2004)



- Umur alat : 10 tahun t=

t=

PR + n.C SE − 0,6 P

(

(Perry, 1999)

)

45,25 x 1 535,12 2 + (10 x0,125) (13700 x0,8) − 0,6 x(45,25)

t = 2,35 in = 0,05 m tebal shell standar yang digunakan adalah 2,35 in 2. Desain Tangki Atas Diameter2

= D1- 2xTebal shell1 = 12,2 m – 2 x (0,05) = 13,52 m

P1

= 1 atm

P2

= Po + Psetimbang

P setimbang (kPa)

= exp{ A -

B } T+C

= exp{ 16,387 −

3885,7 } 55 + 230,17

= 15,82 kPa

P2

= 1 atm + 15,82 kPa = 1,156 atm

P1V1

= P2V2

1. 2956,8

= 1,156 x V2

V2

= 2557,489 m3

V2

=Ax h


h

=

2557,489 1 πD2 2 4

= 17,79 m

Maka jarak tangki kedua ke dasar tangki pertama = 20,38 m- 17,79 m = 2,59 m

Desain blower, Dari Metawater Co.Ltd, 2010, untuk volume tangki 407 m3 maka jumlah gas yang disirkulasikan 3,6 m3/min Maka untuk volume 1779,58 m3, jumlah gas yang sirkulasikan 15,75 m3/min. Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,

P=

144 × efisiensi × Q 33000

(Perry, 1997)

Efisiensi blower, η = 75 % Q = 21,79 m3/min = 1307,67 m3/jam Sehingga,

P=

144 × 0,75 × 1307,67 = 5,7 hp 33000

Maka dipilih blower dengan daya 6 hp LC.14 Tangki Sedimentasi (RC-01/02) Fungsi

: Mengendapkan sebagian padatan-padatan yang keluar dari fermentor.

Jenis

: Gravity Thickner

Jumlah

: 2 unit

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-212, GradeC

Data : Laju massa (F1)

= 47342,3799 kg/2jam

Densitas air

= 811,17 kg/m3

Diameter dan tinggi tangki Dari Metcalf, 1984, diperoleh :


Kedalaman air

= 3-10 m

Settling time

= 1-3 jam

Dipilih : kedalaman air (h) = 5 m, waktu pengendapan = 2 jam Diameter dan Tinggi clarifier

47342,3799 kg/2jam 811,17 kg/m 3

= 58,36 m3/2jam

Volume , V

=

Faktor kelonggaran

= 20%

Volume

= 1,2 × 58,36 m3 = 70,035 m3

a.

Diameter dan tinggi clarifier

Hs

½D

Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki (Hs : D) = 4:3 ∼ Volume silinder clarifier (Vs) = Vs =

πD 2 H s (Brownell & Young, 4

1959) πD 3 3 ∼ Volume alas berupa kerucut (Vc)

Vs =

½D Hc

πD 2 H c ..................................................................... (Perry, 1999) 12 Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut (Hc : D) = 1:2

Vs =

πD 3 24 ∼ Volume (V)

Vc =

..................................................................... (Perry, 1999)

V = Vs + Vc 70,035 m3

=

3πD 3 8

= 1,178097 D3


D

= 3,9 m

Hs = (4/3) × D = 5,2 m b.

Diameter dan tinggi kerucut Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter (Hh : D) = 1: 2 Diameter tutup = diameter tangki = 3,9 m 3,9 m  Tinggi tutup =   = 1,95 m  2  Tinggi total = 7,15 m

LC.15 Pompa Bak Penampung Akhir (L-221) Fungsi

: Memompa ampas menuju bak penampung akhir

Bentuk

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 40 oC

Laju alir massa (F)

= 47342,38 kg/jam

= 28,99 lbm/s

Densitas (ρ)

= 811,1699 kg/m3

= 50,6395 lbm/ft3

Viskositas (µ)

= 0,08 cP

= 0,000538 lbm/ft.s


28,99 lb m /sec F 3 = = 0,572 ft /s 3 ρ 50,6395 lb m / ft


= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Walas,1988)


: 5 in

Schedule number

: 40


Diameter Dalam (ID)

: 5,047 in

= 0,42058 ft

Diameter Luar (OD)

: 5,563 in

= 0,4635 ft


2

: 0,139 ft

0,572 ft 3 / s = 4,11 ft/s Kecepatan linear, v = Q/A = 0,139 ft 2 Bilangan Reynold : NRe =

=

ρ ×v× D µ (50,6395 lbm / ft 3 )(4,11 ft / s )(0,42058 ft ) 0,000538 lbm/ft.s

= 163181,3 (Turbulen)

ε/D =

4,6 x10 −5 D

= 0,000359

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 138212,9 dan ε/D = 0,000359 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis (1997), diperoleh harga f = 0,0047 Friction loss :  A  v2 1 Sharp edge entrance= hc = 0,55 1 − 2  A1  2α  4,11 2 2(1)(32,174 )

= 0,131 ft.lbf/lbm

v2 4,11 2 = 2(0,75) 2(1)(32,174 ) 2.g c

= 0,395 ft.lbf/lbm

= 0,55 (1 − 0 ) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.


v2 4,11 2 = 1(2,0) = 0,527 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 ) 2.g c

∆L.v 2 Pipa lurus 40 ft = Ff = 4f D.2.g c = 4(0,0051)

(40)(4,11).2 (0,42058).2.(32,174)

= 0,471 ft.lbf/lbm

2


 A  v2 = 1 − 1  A2  2.α .g c 

= (1 − 0 )

4,11 2 = 0,263 ft.lbf/lbm 2(1)(32,174 )


Total friction loss : ∑ F = 1,789 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

(

)

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

(Geankoplis,1997)


32,174 ft / s 2 (12 ft ) + 0 + 1,789 32,174 ft.lbm / lbf .s 2



= - η x Wp

- 13,789

= -0,75 x Wp

Wp

= 18,38 ft.lbf/lbm

Daya pompa : P


1 hp 550 ft.lbf / s

= 0,96 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 Hp

LC.16 Water Trap (WT-01) Fungsi

: Sebagai wadah pemisah air dan biogas.

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA –285 Grade C

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit


= 1 atm

Temperatur

= 30 oC = 303,15 K


Kebutuhan perancangan = 1 hari

Laju massa (kg/jam) 6.657,53424 2,57424657 18.484,5106 62,8950575 25.207,5142

Komponen CH4 H2S CO2 H2O Total

Laju mol (kmol/jam) 416.0959 420.1025 3.49417 0.074616 839.7672

Volume air untuk penyimpanan 1 hari (24 jam) Laju alir air

= 62,895 kg/hari

ρcairan

= 0,723 kg/m3

Volume Cairan

=

Waktu Tinggal

= 1 hari

Volume

= 86,991 m3

62,895 = 86,991 m3/hari 0,723

Volume Tangki, 2 x Volume Cairan = 2 x 86,991 m3 = 173,983 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D)

= 3:2

Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (Ht:D)

= 1:4

Volume silinder

=

π 4

Volume tutup elipsoidal = Vt

= Vs + 2Vh

Vt

=

× D2H s =

π 24

3π 3 D 8

× D3

11π × D3 24

24 Vt = 11π

24 × 173,983 = 4,94 m = 194,63 in 11 × 3,14

Diameter tangki

=

3

Tinggi tangki

=

3 × 4,94 = 7,41 m 2

3

1 × 4,94 = 1,235 m 4

Tinggi tutup elipsoidal

=

Tinggi total tangki

= Hs + 2He

= 8,645 m


Tebal tangki Allowable stress(S)

= 13700 psi

Efisiensi sambungan (E)

= 0,8

Corrosion factor (CA)

= 0,125 in/tahun

Tekanan operasi

= 1 atm = 14,696 psia

Tekanan design

= 1,05 x 14,696 = 15,431 psia

n (tahun pemakaian)

= 10 tahun

t

= =

1 15,431 × ( 194,63) 2 + (1,25 in / tahun × 10 tahun ) 13700 × 0,8 − 0,6 × 15,431 1,387 in

maka digunakan silinder dengan tebal tangki 1,5 in (0,0381m).

LC.17 Desulfuriser (D-01) Fungsi

: menyerap gas H2S.

Jenis

: Fixed bed ellipsoidal

Bahan

: Carbon steel, SA-283, grade C

Kondisi operasi

T

= 65 0C

P

= 1 atm

Jumlah gas terserap (F)

= 2,5742

(Walas, 1988)

kg/hari

Volume adsorbent : Katalis yang digunakan adalah ZnO Sebanyak 30 kg H2S/100 kg adsorbent. = 1250 kg/m3

Densitas adsorbent

Porositas pada design adsorber ( ε ) = 0,4 Jumlah katalis

(Mann & Spath, 2001) (Mann & Spath, 2001) (Mann & Spath, 2001)

= 2,5742 x 100/30 = 6,6 kg/hari

Faktor keamanan 20% Jumlah katalis aktual = (1+0,2) x 6,6 = 8,25 kg volume adsorbent

=(

8,25 ) /(1 − 0,4) = 0,011 m 3 / hari 1250


Direncanakan banyak nya katalis selama 10 bulan operasi, maka : Volume adsorbent

= 0,011

hari m3 x 30 × 10bulan bulan hari

= 3,3 m3 Ukuran adsorber : Volume total =

3,3 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D)

π

× D2H s =

3π 3 D 8

Volume silinder

=

Diameter tangki

=

3

Tinggi tangki

=

3 ×1,4 = 2,1 m 2

4

8Vt = 3π

3

=3: 2

8 × 3,3 = 1,4 m 3 × 3,14

Direncanakan tangki mempunyai tutup dan alas berbentuk ellipsoidal, Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki (Ht:D)

= 1:4

1 × 1,4 = 0,35 m 4

Tinggi tutup elipsoidal

=

Tinggi total adsorber

= Hs + 2xHe

= 2,81 m

Tebal dinding tangki : Tekanan

= 1 atm

Tekanan design

= 14,696 psi = (1,05 x 14,696)

= 15,43 psi

Allowable working stress (S) = 13700 psi Efisiensi sambungan (E)

= 0,8

Corrosion factor (CA)

= 0,125 in/thn

Umur alat (n)

= 10 thn

Tebal silinder (t)

=

ts

=

PR + n CA SE − 0,6P

1 15,43 × ( 55,5 in) 2 = + ( 0,125 × 10) (13700 x 0,8) − (0,6 x15,43)

= 1,28 in maka digunakan silinder dengan tebal tangki 1,5 in (0,0381m).


LC.18 Generator (G-01) Generator terdiri dari : - Kompresor - Turbin Kompresor Fungsi : Menaikkan tekanan udara luar menuju ruang bakar Jenis : Centrifugal compressor Jumlah : 1 unit Data: Laju alir massa = 173.188,90 kg/hari = 7.216,204 kg/jam Densitas udara = 1126 kg/m3 = 70,294 lbm/ft3 = 34,47 ft3/menit LajualirVolumetrik =

(173.188,.90 kg / hari )(1..126kg / m 3 ) = 6,409m 3 / jam 24

Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De

= 3,9 (Q)0,45( ρ )0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (7216,204 ft3/detik)0,45(0,062862 lbm/ft3)0,13 = 1,95 in Dipilih material pipa commercial steel 2 inchi Sch 40 : Diameter dalam (ID) = 2,067 in Diameter luar (OD)

= 2,375 in

Luas penampang (A) = 0,0233 ft2 Tekanan masuk (P1) =1 atm = 2116,224 lb/ft2 = 14,696 psia Tekanan keluar (P2) = 6 atm = 12.679,344 lb/ft2 = 88,716 psia Temperatur masuk

= 300C

Rasio spesifik (k)

= 1,4

k −1 1, 4 −1     1, 4  P2  k 88 , 2        kxP2 xQ   − 1 1,4 x88,2 x3,77  − 1    P1   14,7       = Daya( P) = = 778,39 k −1 1,4 − 1

Jika efisiensi motor adalah 80 %, maka : 972,99 hp Turbin Fungsi : Menurunkan tekanan gas dari ruang pembakaran Jenis : Centrifugal expander


Jumlah : 1 unit Data: Laju alir udara = 173.188,90 kg/jam Densitas udara = 1.126 kg/m3 Laju alir biogas = 17.753,43 kg/hari Densitas Biogas = 1,274 kg/m3 Laju alir volumetrik (Q) 173.188,90 17.753,43 + 1.126 1,274 Q= = 587,041m 3 / jam 24

De

= 0,363 (Q)0,45( ρ )0,13

(Timmerhaus,1991)

= 0,363 (0,191 ft3/detik)0,45(1.126 lbm/ft3)0,13 = 0,43 in Dipilih material pipa commercial steel 1/2 inchi Sch 40 : Diameter dalam (ID) = 0,622 in Diameter luar (OD)

= 0,84 in

Luas penampang (A) = 0,00211 ft2 Tekanan keluar (P1) = 6 atm = 12.679,344 lb/ft2 = 88,716 psia Tekanan masuk (P2) = 1 atm = 2116,224 lb/ft2 = 14,696 psia Temperatur masuk

= 300C

Rasio spesifik (k)

= 1,4

k −1 1, 4 −1     k 1, 4   P 14 , 7   2   kxP2 xQ   − 1 1,4 x14,7 x345,50 − 1    P1   88,2          Daya( P ) = = k −1 1,4 − 1

P

= -7.122,20 hp

Jika efisiensi motor adalah 80 %, maka : -5.697,76 hp/menit Daya generator yang dihasilkan per hari adalah = Daya kompresor + Daya Turbin = 972,99 hp + -5.697,76 hp = -4.724,78 hp Maka listrik yang dihasilkan per hari

=

− 5.702,00 x0,7457 1000


= -3,523 MWh/jam = -84,56 MWh/hari Asumsi, efisiensi pembakaran di ruang bakar sebesar 85%, maka listrik yang dihasilkan adalah -71,8746 MWh/hari


LAMPIRAN D PERHITUNGAN EVALUASI EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik

pembuatan Biogas menjadi Energi

listrik digunakan asumsi sebagai berikut: 1. Pabrik beroperasi selama 365 hari dalam setahun. 2. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchasedequipment delivered (Timmerhaus et al, 2004). 3. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 8.625,- (Bank Mandiri, 16 juni 2011).

1.

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik Luas tanah seluruhnya = 3180 m2 Menurut data dari Rumah.com, biaya tanah pada lokasi pabrik di perbaungan berkisar Rp 225.000,-/m2 (Rumah.com, 2011) Harga tanah seluruhnya =3180 m2 × Rp 225.000/m2 = Rp 715.500.000,Maka modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp 715.500.000,Tabel LD.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Total

Penggunaan Areal Tanah Perkantoran Laboratorium Stasiun operator Daerah proses Areal perluasan Gudang bahan dan perlengkapan Tempat ibadah Jalan Pemadam Kebakaran

Total biaya bangunan (B)

Luas (m2) 100 50

1250000 1250000

Total (Rp) 125000000 62500000

100 2000 500

1250000 1750000 200000

125000000 3500000000 100000000

100 80 200 50 3180

1250000 1250000 1250000 1250000

@

125000000 100000000 250000000 62500000 4.450.000.000 (anonim, 2011)

= Rp 4.200.000.000,-


1.1.2 Perincian Harga Peralatan Harga peralatan yang di impor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Timmerhaus et al, 2004) : X  Cx = Cy  2   X1 

m

Ix     I y 

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2011 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2011 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2011 digunakan metode regresi koefisien korelasi: r=

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

Tabel LD.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No. Tahun (Xi) Indeks (Yi) Xi.Yi 1 1987 814 1617418 2 1988 852 1693776 3 1989 895 1780155 4 1990 915,1 1821049 5 1991 930,6 1852824,6 6 1992 943,1 1878655,2 7 1993 964,2 1921650,6 8 1994 993,4 1980839,6 9 1995 1027,5 2049862,5 10 1996 1039,1 2074043,6 11 1997 1056,8 2110429,6 12 1998 1061,9 2121676,2 13 1999 1068,3 2135531,7 14 2000 1089 2178000 15 16

2001 2002

1093,9 1102,5

2188893.9 2207205

(Montgomery, 1992)

Xi² 3948169 3952144 3956121 3960100 3964081 3968064 3972049 3976036 3980025 3984016 3988009 3992004 3996001 4000000

Yi² 662596 725904 801025 837408,01 866016,36 889437,61 929681,64 986843,56 1055756,25 1079728,81 1116826,24 1127631,61 1141264,89 1185921

4004001 4008004

1196617,21 1215506,25


Total

31912

15846,4

31612010,5

63648824 15818164,44

Sumber: Tabel 6-2, Timmerhaus et al, 2004 Data :

n = 16

∑Xi = 31912

∑Yi = 15846,4

∑XiYi = 31612010,5 ∑Xi² = 63648824

∑Yi² = 15818164,44

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

(16) . (31612010,5) – (31912)(15846,4) [(16). (63648824) – (31912)²] x [(16)( 15818164,44) – (15846,4)² ]½

≈ 0,9808 = 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2011)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

a =

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

(Montgomery, 1992)

Maka : b = 16 .( 31612010,5) – (31912)(15846,4) 16. (63648824) – (31912)² = 18,7226 a = (15846,4)( 63648824) – (31912)(31612010,5) 16. (63648824) – (31912)² = -36351,9196 Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y=a+b⋅X


Y = 18,7226X – 36351,919 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2011 adalah: Y = 18,7226 (2011) – 36351,9196 Y = 1299,323 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus et al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004).

Contoh perhitungan harga peralatan: a. Tangki Neutralisasi (M-01) Kapasitas tangki , X2 = 711,835 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 8500. Dari tabel 6-4, Timmerhaus, 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1102,5.

Purchased cost, dollar

10

6

102

103

Capacity, gal 104

105

105

Mixing tank with agitator

10

304 Stainless stell

4

Carbon steel 310 kPa (30 psig) Carbon-steel tank (spherical)

103 10-1

P-82 Jan,2002

1

102

10 Capacity, m

103

3

Gambar LD.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan.(Peters et.al., 2004) Indeks harga tahun 2011 (Ix) adalah 1299,323. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 1244,59 m3 adalah :


0 , 49

711,835 Cx = US$ 8500 × 1 Cx = US$ 197.278,2

x

1299,323 1102,5

Maka : Cx = Rp 1.701.524.905 Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LD.3 untuk perkiraan peralatan proses dan Tabel LD.4 untuk perkiraan peralatan utilitas.

Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - Biaya transportasi - Biaya asuransi - Bea masuk - PPn - PPh - Biaya gudang di pelabuhan - Biaya administrasi pelabuhan - Transportasi lokal - Biaya tak terduga Total

= = = = = = = = = =

5% 1% 15 % 10 % 10 % 0,5 % 0,5 % 0,5 % 0,5 % 43 %

(Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004)

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: - PPn - PPh - Transportasi lokal - Biaya tak terduga Total

= = = = =

10 % 10 % 0,5 % 0,5 % 21 %

(Rusjdi, 2004) (Rusjdi, 2004)


Tabel L.D.3 Estimasi Harga Peralatan Proses Kode Harga / Unit No Unit Ket*) Alat (Rp) 1 BP-01 1 NI 2184995150 2 B-124 1 NI 897079625 3 T-101 1 I 96346641 4 T-102 1 I 96346641 5 M-01 1 I 2158652122 6 M-02 1 I 749256380 7 R-02 2 I 4339456537 8 R-01 1 I 4339456537 9 C-01 1 I 280313786 10 D-01 1 I 142774715 11 WT-01 1 I 853143769 12 P-01 1 NI 67609281 13 P-02 1 NI 84985770 14 P-03 1 NI 65639211 15 P-05 1 NI 70655123 16 P-04 1 NI 65639211 17 P-06 1 NI 70655123 18 RC-01/02 2 NI 210010719 Harga Total Import Non Import

Harga Total (Rp) 2184995150 897079625 96.346.641 96.346.641 2.158.652.122 749.256.380 8.678.913.073 4.339.456.537 280.313.786 142.774.715 853.143.769 67.609.281 84.985.770 65.639.211 70.655.123 65.639.211 70.655.123 420.021.438 27.735.817.026 23.808.537.092 3.927.279.934

Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.

Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = (1,43 x Rp =

23.808.537.092,-) + (1,21 x

Rp. 3.927.279.934,- )

Rp. 38.798.216.762,-

Biaya pemasangan diperkirakan 25 % dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004). Biaya pemasangan = 0,25 x Rp. 38.798.216.762,= Rp. 9.699.554.190,-

Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp. 38.798.216.762,- + Rp. . 9.699.554.190,= Rp. 48.497.770.952,-


1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 7% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,07 × Rp. 38.798.216.762,= Rp. 2.715.875.173,-

1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan

biaya

perpipaan

60%

dari

total

harga

peralatan

(Timmerhaus et al, 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,6 × Rp. 38.798.216.762,= Rp. 23.278.930.057,-

1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 10% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,1 × Rp. 38.798.216.762,= Rp. 3.879.821.676

1.1.7 Biaya Insulasi Diperkirakan

biaya

insulasi

8%

dari

total

harga

peralatan

(Timmerhaus et al, 2004). Biaya insulasi (G)

= 0,08 × Rp. 38.798.216.762,= Rp 3.103.857.341,-

1.1.8 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 3% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya inventaris kantor (H)

= 0,03 × Rp. 38.798.216.762,= Rp 1.163.946.503-


1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02 × Rp. 38.798.216.762,= Rp. 775.964.335

1.1.10 Sarana Transportasi Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut .

Tabel L.D.4 Biaya Sarana Transportasi No. 1 2 3 4

Jenis Kendaraan

Unit

Mobil Manajer Mobil karyawan Truk Mobil pemadam kebakaran

Harga/ Unit (Rp)

Tipe

Harga Total (Rp)

1 1 1

Kijang innova L-300 Truk

210.000.000 150.000.000 300.000.000

210.000.000 150.000.000 300.000.000

2

Truk tangki

350.000.000

350.000.000

Total

1.010.000.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 89.341.666.038,-

1.2

Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL)

1.2.1 Biaya Pra Investasi Diperkirakan 7% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Pra Investasi (K)

= 0,07 × Rp. 38.798.216.762,= Rp. 2.715.875.173,-

1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 × Rp. 38.798.216.762,= Rp. 11.639.465.029,-


1.2.3 Biaya Legalitas Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Legalitas (M)

= 0,04 × Rp. 38.798.216.762,=

Rp. 1.551.928.670,-

1.2.4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 19% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Kontraktor (N)

= 0,19 × Rp. 38.798.216.762,=

Rp. 7.371.661.185,-

1.2.5 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 37% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) . Biaya Tak Terduga (O)

= 0,37 × Rp. 38.798.216.762,=

Rp. 14.355.340.202,-

Total MITTL = K + L + M + N+O = Rp. 37.634.270.259,Total MIT

= MITL + MITTL = Rp 89.341.666.038,- + Rp. 37.634.270.259,= Rp 126.975.936.297,-

2

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 1 bulan (= 30 hari).

2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku proses 1. NaHCO3 Kebutuhan

= 1479,4521 kg/hari

Harga

= Rp. 2.350,-

Harga total

= 365 hari × 1479,4521 kg/hari x Rp. 2.350,-/kg

(PT. Bratachem, 2009)

= Rp. 1.269.000.000,-


2. FeCl2 Kebutuhan

= 53,0827 kg/hari

Harga

= Rp. 2.000,-

Harga total

= 365 hari × 53,0827kg/hari x Rp. 2.000,-/kg

(PT. Bratachem, 2009)

= Rp. 38.750.400,3. NiCl2 Kebutuhan

= 0,7101 kg/hari

Harga

= US $5.500,- /Ton

Harga total

= 365 hari × 0,7101 kg/hari x $5,500- /kg x Rp. 8.625/ $

(Alibaba.com,2011)

= Rp. 12.295.800,4. CoCl2 Kebutuhan

= 2,0061 kg/hari

Harga

= US $9,5,- /kg

Harga total

= 365 hari × 2,0061 kg/hari x $9,500- /kg x Rp. 8.625/ $

(Alibaba.com,2011)

= Rp. 59.997.915,5. ZnO (Pemakaian selama 3 bulan) Kebutuhan

= 4125,39515 kg/3 bulan

Harga

= US $1,35,- /kg

(Alibaba.com,2011)

Harga total (3 bulan) = 4125,39515 kg x $1,35- /kg x Rp. 8.535/ $ = Rp 47.533.834,Harga total (1 tahun) = Rp.190.135.337,Total biaya persediaan bahan baku selama 1 tahun =

Rp 33.239.160.393,-

Total biaya persediaan bahan baku selama 1 bulan =

Rp. 2.833.531.678,-


2.2

Kas

2.2.1 Gaji Pegawai Tabel L.D.5 Perincian Gaji Pegawai No

Jabatan

1 2 3 4 5 6

Manajer Teknik Karyawan Proses Karyawan Laboratorium, R&D Karyawan Gudang / Logistik Petugas Kebersihan Supir

7

Jumlah

Jumlah 1 27 3 3 2 1

Gaji/orang (Rp) 12.000.000 2.500.000 2.500.000 2.000.000 1.000.000 1.250.000

Total Gaji (Rp) 12.000.000 67.500.000 7.500.000 6.000.000 2.000.000 1.250.000 96.250.000

37

Diperkirakan seluruh karyawan bekerja lembur, dimana gaji lembur dihitung dengan rumus: 1/173 x gaji per bulan, dimana untuk 1 jam pertama dibayar 1,5 kali gaji perjam dan jam berikutnya 2 kali dari gaji satu jam (Kep. Men, 2003). Gaji L.Dmbur untuk 8 jam kerja yaitu: 1 jam pertama

= 1,5 x 1 x 1/173 x Rp. 96.250.000 = Rp. 834.538,-

7 jam berikutnya

= 2 x 7 x 1/173 x Rp. 96.250.000

Total gaji L.Dmbur dalam 1 bulan

= Rp. 7.789.017,-

= Rp 8.623.555,-

Jadi, gaji pegawai selama 1 bulan beserta L.Dmbur

= Rp 8.623.555 + Rp

96.250.000 = Rp 104.873.555,Total gaji pegawai selama 1 tahun beserta L.Dmbur

= Rp 1.258.482.659,-

2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.258.482.659,= Rp. 251.696.532,2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.258.482.659,= Rp 251.696.532,-


Tabel LD.6 Perincian Biaya Kas No. Jenis Biaya 1. Gaji Pegawai 2. Administrasi Umum 3. Pemasaran

Jumlah (Rp)/tahun Rp 1.258.482.659,Rp 251.696.532,Rp 251.696.532,Rp 1.761.875.723,-

Total

Biaya kas untuk 1 bulan = Rp 1.761.875.723/12 = Rp. 146.822.977,2.2 Biaya Start – Up Diperkirakan 8 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, 2004). = 0,08 × Rp 126.975.936.297,= Rp 10.158.074.904,2.3 Piutang Dagang PD =

IP × HPT 12

dimana:

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : 1. Harga jual Listrik

= Rp 6.000,- /KWh (ICIS Pricing, 2009)

Produksi Listrik

= 1.724.990,4 kg/jam

Hasil penjualan Listrik tahunan = 71.874,6 kg/hari × 365hari/tahun × Rp. 6.000 ,-/KWh = Rp 157.405.374.000,-

Hasil penjualan total tahunan = Rp 157.405.374.000,Piutang Dagang

=

1 × Rp 157.405.374.000,12

= Rp 13.117.114.500,-


Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LD.7 Perincian Modal Kerja No. 1. Bahan baku proses 2. Kas 3. Start up 4. Piutang Dagang T

Jumlah Bulanan (Rp) Rp. 129.439.973,Rp. 146.822.977,Rp. 10.158.074.904,Rp. 13.117.114.500,Rp. 23.551.452.354,-

l

Total Modal Kerja Total Modal Investasi

= Rp. 23.551.452.354,= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 126.975.936.297,- + Rp. 23.551.452.354,= Rp 150.527.388.651,-

Modal ini berasal dari: - Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 150.527.388.651,= Rp 90.316.433.190,-

- Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 × Rp 150.527.388.651,= Rp 60.210.955.460,-

3.

Biaya Produksi Total

3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC)

3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P) Gaji total = (12 + 2) × Rp 104.873.555,= Rp 1.468.229.769,-

3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 13 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2011). Bunga bank (Q)

= 0,13 × Rp 60.210.955.460,= Rp 7.827.424.210,-

3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi


Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17 Tahun 2000 Pasal 11

ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LD.8 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta Berwujud

Masa Tarif (tahun) (%)

Beberapa Jenis Harta

I. Bukan Bangunan 1.Kelompok 1

4

25

2. Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

3. Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

20

5

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.

II. Bangunan Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji,2004 Depresiasi dihitung berdasarkan tarif (%) penyusutan untuk setiap kelompok harta berwujud sesuai dengan umur peralatan.

D = Px % dimana: D

= Depresiasi per tahun

P

= Harga peralatan

%

= Tarif penyusutan


Tabel LD.9 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 Umur Komponen Biaya (Rp) Depresiasi (Rp) (tahun) Bangunan 4.200.000.000 20 210.000.000 Peralatan proses dan utilitas 48.497.770.952 17 3.031.110.685 Instrumentrasi dan pengendalian proses 2.715.875.173 5 339.484.397 Perpipaan 23.278.930.057 5 2.909.866.257 Instalasi listrik 3.879.821.676 5 484.977.710 Insulasi 3.103.857.341 5 387.982.168 Inventaris kantor 1.163.946.503 4 290.986.626 PerL.Dngkapan keamanan dan kebakaran 775.964.335 5 96.995.542 Sarana transportasi 1.010.000.000 10 126.250.000 7.877.653.383 TOTAL Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,25 × Rp 37.634.270.259,= Rp 9.408.567.565,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi (R) = Rp 7.877.653.383,- + Rp 9.408.567.565,= Rp 17.286.220.948,3.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 10% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al,2004).


Biaya perawatan mesin

= 0,1 × Rp 48.497.770.952,= Rp 4.849.777.095,-

Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp 4.200.000.000,-

Perawatan bangunan

= Rp 420.000.000,2. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp 1.010.000.000,-

Perawatan kenderaan

= Rp 101.000.000,3. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp 2.715.875.173,-

Perawatan instrumen

= Rp 271.587.517 ,4. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, 2004). = 0,1 × Rp 23.278.930.057,-

Perawatan perpipaan

= Rp 2.327.893.006,5. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan listrik

= 0.1 × Rp 3.879.821.676,= Rp 387.982.168,-

6. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan insulasi

= 0,1 × Rp 3.103.857.341,= Rp 310.385.734,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, 2004).


Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 1.163.946.503,= Rp 116.394.650,-

Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan kebakaran (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 × Rp 775.964.335,-

Total biaya perawatan (S)

=

Rp

77.596.434,-

=

Rp

8.862.616.604,-

3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Plant Overhead Cost (T)

= 0,2 x Rp 126.975.936.297,= Rp 25.395.187.259,-

3.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 1 tahun (U) = Rp. 251.696.532,-

3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 1 tahun

= Rp 251.696.532,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 251.696.532 = Rp 125.848.266,Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 377.544.798,-

3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004). Biaya laboratorium (W)

= 0,05 x Rp 25.395.187.259,= Rp 1.269.759.263,-

3.1.9 Hak Paten dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 126.975.936.297,= Rp 1.269.759.363,-


3.1.10 Biaya Asuransi 1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2011). = 0,0031 × Rp 89.341.666.038,= Rp 276.959.165,2. Biaya asuransi karyawan. Biaya asuransi pabrik adalah 4,24% dari gaji (PT. Jamsostek, 2007). Maka biaya asuransi karyawan = 0,0424 x Rp 1.258.482.659,= Rp 53.359.665,Total biaya asuransi (Y)

= Rp 330.318.829,-

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).



Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).



Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Biogas Nilai Perolehan Objek Pajak • Tanah Rp 715.500.000,•

Bangunan

Total NPOP

Rp 4.200.000.000,-

Rp. 4.915.500.000,-


Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

30.000.000,- )

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp. 4.945.500.000,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) (Z)

Rp

247.275.000,-

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y +Z = Rp 64.586.032.674,-

3.2 Biaya Variabel

3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun adalah Rp 1.572.184.394,Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku Biaya variabel pemasaran

= 0,01 × Rp 1.572.184.394,= Rp 15.721.844,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku Biaya perawatan lingkungan

= 0,1 × Rp 1.572.184.394,= Rp 157.218.439,-

Total biaya variabel tambahan

= Rp 172.940.283,-

3.2.2 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 172.940.283,= Rp 8.647.014,-

Total biaya variabel = Rp 1.753.771.692,Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 64.586.032.674,- + Rp 1.753.771.692,= Rp 66.339.804.366,-


4

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto) Laba atas penjualan

= total penjualan – total biaya produksi = Rp 157.405.374.000 - Rp 66.339.804.366,= Rp 91.065.569.634,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 91.065.569.634,= Rp 455.327.848,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 91.065.569.634,- − Rp 455.327.848 = Rp 90.610.241.786,-

4.2 Pajak Penghasilan Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004):  Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10%.  Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 %.  Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: - 10 % × Rp 50.000.000

= Rp

5.000.000,-

- 15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000)

= Rp

7.500.000,-

- 30% × (Rp 90.610.241.786,- – Rp 100.000.000) Total PPh

= Rp 27.153.072.536,-

= Rp 27.165.572.536,-

Laba setelah pajak Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp 90.610.241.786,- – Rp 27.165.572.536,= Rp 63.444.669.250,-


5

Analisa Aspek Ekonomi

5.1 Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

Rp 90.610.241.786,Rp 157.405.374.000,-

PM =

x 100%

= 57,56 % 5.2 Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel Rp 64.586.032.674,x 100% Rp 157.405.374.000,- - Rp 1.753.771.692,-

BEP =

= 41,49% Produksi Biogas

= 71.874,60 kg/hari = 71.874,60 kg/hari x 365 hari/tahun x

1 Ton 1000 kg

= 25.587,36 ton/tahun Kapasitas produksi pada titik BEP

= 41,49% × 25.587,36 ton/tahun = 10.817,21 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP

= 41,49% x Rp 157.405.374.000,= Rp 65.313.742.214,-

5.3 Return on Investment (ROI) ROI

=

Laba setelah pajak × 100 % Total modal investasi

ROI

=

Rp 63.444.669.250,Rp 150.527.388.651,-

x 100%

= 42,15 %

5.4

Pay Out Time (POT) 1 x 1 tahun 0,4212

POT

=

POT

= 2,37 tahun


5.5 Return on Network (RON) RON =

Laba setelah pajak × 100 % Modal sendiri

RON =

Rp 63.444.669.250,Rp 90.316.433.190,-

x 100%

RON = 70,25 %

5.6 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: - Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol - Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun - Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10 - Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 59,8 %


Tabel LE.10 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)

Thn

Laba sebelum pajak

Pajak

Laba Sesudah pajak

Depresiasi

Net Cash Flow

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

90610241786 99671265964 109638392561 120602231817 132662454998 145928700498 160521570548 176573727603 194231100363 213654210399

27165572536 29883879789 32874017768 36163169545 39781236499 43761110149 48138971164 52954618281 58251830109 64078763120

63444669250 69787386175 76764374792 84439062272 92881218499 102167590349 112382599384 123619109322 135979270254 149575447279

17286220948 17286220948 17286220948 17286220948 7877653383 7877653383 7877653383 7877653383 7877653383 7877653383

-150527388651 80730890198 87073607123 94050595740 101725283219 100758871882 110045243732 120260252767 131496762705 143856923637 157453100663

IRR = 59% +

Rp. 2368369257,Rp 2368369257 + Rp 338401906

59,00% P/F pada i = 59% 1 0,6289 0,3956 0,2488 0,1565 0,0984 0,0619 0,0389 0,0245 0,0154 0,0097

PV pada i = 59% -150527388651 50774144778 34442311270 23397538893 15916237477 9915113153 6810649503 4681038813 3219126673 2214912886 1524684461 2368369257

60,00% P/F PV pada i = pada i 60% = 60% 1 -150527388651 0,6250 50456806374 0,3906 34013127782 0,2441 22961571226 0,1526 15522046390 0,0954 9609114826 0,0596 6559207662 0,0373 4480043529 0,0233 3061647590 0,0146 2093393758 0,0091 1432027608 -338401906

× (43% - 42%)

= 59,87%


180 biaya tetap

160

biaya variabel

Harga (Rp x10^9)

140

biaya produksi total penjualan

120 100 80 60 40 20 0 0

10

20

30

40 50 60 70 Kapasitas Produksi (%)

80

90

100

Gambar LD.2 Kurva Break Even Point Pabrik Pembuatan Biogas


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

Recommend Documents