Pra Rencana Pabrik Metana (Ch4) Dari Kotoran Sapi

PRA RENCANA PABRIK

METANA (CH4) DARI KOTORAN SAPI

KAPASITAS 16.662 TON / TAHUN

SKRIPSI

Disusun Oleh:

MATIAS PONE : 0305010010

PETRUS PULANG : 0305010012

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG

2008

LEMBAR PERSETUJUAN

PRA RENCANA PABRIK

METANA (CH4) DARI KOTORAN SAPI

KAPASITAS 16.642 TON / TAHUN

SKRIPSI

Disusun Oleh:

Matias Pone : 0305010010

Petrus Pulang : 0305010012

Program Studi : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

Menyetujui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Achamad Chumaidi, MT Ir. Taufik IskandarNIP : 131803725 NIY : 014024247

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik Ketua Program Studi Teknik Kimia

Nawir Rasidi, ST. MT S. P. Abrina Anggraini, ST. MT NIP : 132158734 NIY : 014024146

LEMBAR PENGESAHAN

Nama mahasiswa : Matias Pone (0305010010)

: Petrus Pulang (0305010012)

Program studi : Teknik Kimia

Fakultas : Teknik

Judul skripsi : Pra Rencana Pabrik Metana (CH4) dari Kotoran Sapi

dengan kapasitas 16.662 Ton / Tahun

Dipertahankan di hadapan tim penguji skripsi jenjang strata satu (S - 1) Pada: Hari : Sabtu

Tanggal : 11 Oktober 2008

Nilai :

Tim penguji:

1. Ir. Achamad Chumaidi, MT ...............................................

2. Ir. Taufik Iskandar ...............................................

3. Susy Yuniningsih. ST. MT ..............................................

LEMBAR PERNYATAAN

Kami yang bertandatangan di bawah ini: Nama mahasiswa : Matias Pone (0305010010) : Petrus Pulang (0305010012) Program Studi : Teknik Kimia Fakultas : Teknik Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang berjudul :Pra Rencana Pabrik Metana (CH4) dari Kotoran Sapi dengan kapasitas 16.662 Ton / Tahun, adalah hasil karya kami sendiri, bukan merupakan duplikasi serta tidak mengutip atau menyadur sebagian atau seluruhnya dari hasil karya orang lain, kecuali yang tidak disebutkan dari sumber aslinya.

Malang, November 2008

Yang menyatakan,

Matias Pone Petrus Pulang0305010010 0305010012

Mengetahui, Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Achmad Chumaidi, MT Ir. Taufik IskandarNIP : 131803725 NIY : 014024247

RIWAYAT HIDUP Matias Pone.

Dilahirkan di : Kolikapa – Nagekeo, Nusa Tenggara Timur pada tanggal 6

Mey 1982 dari pasangan Bapak Lukas Nuwa dengan Mama Lusia Sena.

Penulis merupakan anak ke – 8 dari sembilan bersaudara.

Lulus pendidikan tingkat dasar pada SDK Watuapi, Wolowae – Nagekeo

tahun 1995, pendidikan tingkat menengah pada SMP Negeri I Wolowae tahun

1999 dan SMUK Frateran Ndao Ende tahun 2002. Pada tahun akademik

2003/2004, penulis melanjutkan studi pada Universitas Tribhuwana Tunggadewi

Malang Fakultas Teknik Program Studi Teknik Kimia.

Petrus Pulang

Dilahirkan di : Tokojaeng Lembata, Nusa Tenggara Timur pada tanggal 29

Maret 1981 dari pasangan Bapak Gabriel Hering dengan Mama Katarina

Kaleka Penulis merupakan anak ke – 4 dari enam bersaudara.

Lulus pendidikan tingkat dasar pada SDK Biarwala Kedang Lembata tahun 1993,

pendidikan tingkat menengah pada SMPK St. Pius X Lewoleba tahun 1996 dan

SMUK Seminari San Dominggo Hokeng tahun 2000.. Tahun 2000-2003

melanjutkan pendikan sebagai calon Imam SVD pada Novisiat Sang Sabda Kuwu

Ruteng. Pada tahun akademik 2003/2004, penulis melanjutkan studi pada

Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang Fakultas Teknik Program Studi

Teknik Kimia.

ABSTRAKSI

PRA RENCANA PABRIK METANA (CH4) DARI KOTORAN SAPI DENGAN KAPASITAS 16.662 TON/ TAHUN

Metana adalah senyawa Hidrokarbon dengan rumus molekul CH4. Metana merupakan bahan kimia yang di gunakan sebagai biogas dan juga dapat digunakan sebagai bahan bakar listrik. Sebagai bahan baku pembuatan gas metana adalah kotoran sapi dan bahan pembantu air dan kapur. Proses pembuatan biogas merupakan proses fermentasi anaerobik yaitu proses dekomposisi bahan-bahan organik secara biologis dengan bantuan mikroorganisme yang menghasilkan biogas dan kompos pada lingkungan tanpa adanya oksigen. Secara umum kandungan karbon di dalam sampah dapat dikonversi menjadi biogas (campuran metana dan CO2), sedangkan kandungan nutriennya akan dikonversi menjadi kompos. Pada proses pembuatan gas metana akan mereaksikan bahan organik dan air dengan konversi 70% sehingga memperoleh kemurnian 99%. Pra rencana pabrik Metana ini diharapkan mampu berproduksi dengan : Kapasitas produksi 16.662 ton/tahun,Waktu operasi 300 hari/tahun, 24 jam/hari Lokasi pabrik akan dibangun di Kecamatan Mbay Kabupaten Nagekeo Provinsi Nusa Tenggara Timur .Bentuk perusahaan Perseroan Terbatas (PT), Struktur Organisasi Garis dan Staft Ditinjau dari perhitungan analisa ekonomi terhadap pabrik Metana, maka diperoleh data sebagai berikut :Total Capital Invesment (TCI) :Rp 176.674.606.135 Return Of Invesment (ROIBT) : 38,87 % Return Of Invesment (ROIAT) : 31,51 % Play Out Time (POT) : 3,5 tahun Break Even Point (BEP): 32,15 % Internal Rate Of Return (IRR) : 17,29 %. Maka dapat disimpulkan bahwa Pra Rencana Pabrik Metana dari kotoran sapi dengan Kapasitas 16.662 ton/tahun adalah layak didirikan.

KATA PENGANTAR

Jiwaku memuliakan Tuhan dan hatiku bersuka cita karena Allah Juru Selamatku, sebab Ia telah melakukan perbuatan-perbuatan yang besar kepadaku dan nama-Nya adalah Kudus. Atas berkat dan uluran tangan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir (PRP) yang berjudul “Pra Rencana Pabrik Metana Dari Kotoran Sapi dengan Kapasitas 16.662 Ton / Tahun”.

Penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan dan bantuan berbagai pihak. Oleh sebab itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Wani Hadi Utomo, M.Sc, selaku Rektor Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang yang telah memberi peluang bagi kami untuk belajar di kampus UNITRI.

2. Nawir Rasidi, ST. MT selaku Dekan Fakultas Teknik yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan dan dukungan dalam penyelesaikan tugas akhir ini.

3. SP. Abrina Anggraini, ST. MT selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan dan dukungan dalam penyelesaikan tugas akhir ini.

4. Ir. Achmad Chumaidi, MT selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan dan dukungan dalam penyelesaikan tugas akhir ini.

5. Ir. Taufik Iskandar selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan dan dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

6. Susy Yuniningsih. ST. MT. selaku dosen penguji atas bimbingan dan masukkan yang diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Orang tua dan seluruh keluarga besar yang selalu mendo’akan, memberikan dukungan dan semangat pada penulis mulai awal perkuliahan hingga mengerjakan tugas akhir ini.

8. Rekan-rekan teknik kimia terutama angkatan 2003 dan semua pihak yang telah banyak membantu hingga terselesainya tugas akhir ini. Tugas akhir ini tentunya masih terdapat banyak kesalahan dan kekurangan,

oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran demi penyempurnaan tugas akhir ini. Akhirnya, penulis berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Malang, Novenber 2008

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PERSETUJUAN

LEMBAR BERITA ACARA UJIAN TUGAS AKHIR

LEMBAR PERNYATAAN

RIWAYAT HIDUP

LEMBAR PERSEMBAHAN

ABSTRAKSI .................................................................................................. i

KATA PENGANTAR.................................................................................... ii

DAFTAR ISI .................................................................................................. iii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... v

DAFTAR GRAFIK ...................................................................................... vi

BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. I-1

BAB II. SELEKSI DAN URAIAN PROSES ................................................. II-1

BAB III. NERACA MASSA .......................................................................... III-1

BAB IV. NERACA PANAS ........................................................................... IV-1

BAB V. SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1

BAB VI. PERANCANGAN ALAT UTAMA FERMENTOR ....................... VI-1

BAB VI. PERANCANGAN ALAT UTAMA ABSORBER .......................... VI-1

BAB VII. INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ................. VII-1

BAB VIII. UTILITAS .............................................................................. .....VIII-1

BAB IX. LOKASI DAN TATA LETAK ....................................................... IX-1

BAB X. ORGANISASI PERUSAHAAN ..................................................... X-1

BAB XI. ANALISA EKONOMI .................................................................... XI-1

BAB XII. KESIMPULAN .............................................................................. XII-1

DAFTAR PUSTAKA

APPENDIX :

APPENDIX A. PERHITUNGAN NERACA MASSA ........................ APP A-1

APPENDIX B. PERHITUNGAN NERACA PANAS ......................... APP B-1

APPENDIX C. PERHITUNGAN PERALATAN................................. APP C-1

APPENDIX D. PERHITUNGAN UTILITAS ..................................... APP D-1

APPENDIX E. PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI .................. APP E-1

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Komposisi gas bio..................................................................I-6

Tabel 1.2. Data Jumlah Sapi di Pulau Flores Propinsi NTT...................I-8

Tabel 2.1 Perbandingan sistem batch dan sistem kontinyu ....................II-5

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Pengencer Kapur ........................III-2

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Tangki Pencampur Feed .........................III-2

Tabel 3.3. Neraca Massa pada Tangki Pemanas.....................................III-4

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Tangki Buffer..........................................III-4

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Fermentor................................................III-6

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Absorber .................................................III-8

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Menara Regenerasi .................................III-9

Tabel 3.8 Neraca Massa pada Kompresor ..............................................III-10

Tabel 3.9 Neraca Massa pada Screw Press .............................................III-11

Tabel 4.1. Neraca Panas pada Tangki Pemanas......................................IV-1

Tabel 4.2. Neraca Panas pada Fermentor................................................IV-2

Tabel 4.3. Neraca Panas pada Cooler .....................................................IV-3

Tabel 7.1. Instrumentasi pada tiap peralatan..........................................VII-5

Tabel 7.2. Alat keselamatan kerja...........................................................VII-14

Tabel 9.1. Keterangan Gambar ...............................................................IX-13

Tabel 10.1. Jadwal Kerja Karyawan .......................................................X-12

Tabel 10.2. Perincian Jumlah Tenaga Kerja ...........................................X-14

Tabel 11.1. Cash Flow untuk Npv Selama 10 Tahun ...........................XI-12

Tabel A.1. Neraca Massa pada Tangki Pengencer Kapur......................APP A-1

Tabel A.2. Neraca Massa pada Tangki Pencampur Feed .......................APP A-3

Tabel A.3. Neraca Massa pada Tangki Pemanas ....................................APP A-5

Tabel A.4. Neraca Massa pada Tangki Buffer........................................APP A-6

Tabel A.5. Neraca Massa pada Fermentor..............................................APP A-8

Tabel A.6. Neraca Massa pada Absorber................................................APP A-13

Tabel A.7. Neraca Massa pada Menara Regenerasi................................APP A-15

Tabel A.8. Neraca Massa pada Kompresor ............................................APP A-16

Tabel A.9. Neraca Massa pada Screw Press ...........................................APP A-16

Tabel B.1. Neraca Panas pada Tangki Pemanas .....................................APP B-1

Tabel B.2. Neraca Panas pada Fermentor ...............................................APP B-9

Tabel B.3. Neraca Panas pada Cooler.....................................................APP B-17

Tabel D.1. Kebutuhan Air Pendingin .....................................................APP D-2

Tabel D.2. Kebutuhan Air Proses ...........................................................APP D-3

Tabel D.3 . Kebutuhan Air yang di Disuplay…………………………...APP D-3

Tabel D.4. Pemakaian listrik pada peralatan proses produksi ................APP D-103

Tabel D.5. Pemakaian listrik pada daerah pengolahan air......................APP D-103

Tabel D.6. Pemakaian listrik untuk penerangan .....................................APP D-105

Tabel E.1. Indeks Harga Alat Pada Tahun Sebelum Evaluasi ................APP E-2

Tabel E.2. Harga Peralatan Proses pada Tahun 2010 .............................APP E-5

Tabel E.3. Harga Peralatan Utilitas pada Tahun 2010............................APP E-6

Tabel E.4 Daftar Gaji / Upah Karyawan.................................................APP E-10

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram alir sistem batch ..................................................II- 2

Gambar 2.2. Pembuatan Gas metana secara kontinue ............................II- 4

Gambar 9.1. Peta Lokasi Pabrik Gas Metana ..... ................................. IX-8

Gambar 9.2. Tata letak Pabrik Gas Metana ............................................IX-12

Gambar 9.3. Tata Letak Peralatan Proses ...............................................IX-16

DAFTAR GRAFIK

Grafik 11.1. Perhitungan Break Event Point...........................................IX-14

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Saat ini Indonesia menerapkan kebijakan baru yang cukup meresahkan

masyarakat yaitu pengurangan subsidi bahan bakar minyak secara bertahap. Ini

menyebabkan harga BBM semakin hari akan semakin meninggi yang tidak diimbangi

dengan daya beli masyarakat. Padahal selama ini masyarakat telah sedemikian

tergantung terhadap bahan bakar fosil ini.

Energi alternative kurang begitu dilirik oleh pemerintah dan juga masyarakat.

Sehingga aplikasinya hanya bersifat proyek penelitian ataupun proyek kecil yang

bersifat lokal. Padahal energi alternative yang terbarukan sebenarnya sangatlah

mudah dikonstruksikan dan dipakai.

Sementara di Indonesia bergolak masalah bahan bakar fosil, maka masyarakat

di luar negeri telah membangun instalasi dalam skala besar untuk memproduksi

energi alternatif dari bahan terbarukan serta ramah lingkungan. Salah satunya adalah

biogas.

Bahan baku dari biogas ini sangat mudah dan bermacam-macam yaitu limbah industri

(padat dan cair) pertanian dan peternakan serta limbah domestik/sampah kota.

Dinegara lain seperti India dan Cina biogas digunakan untuk bahan bakar memasak

I- 1

ACER

Highlight

dan penerangan /listrik. Sedangkan di Negara-negara Eropa dan Amerika biogas

digunakan sebagai bahan bakar (biofuel).

Kotoran sapi merupakan bahan baku utama dan terbaik serta memiliki hasil

biogas yang paling besar dibandingkan dengan bahan lain, selain itu waktu

inkubasinya juga lebih cepat

Pembuatan biogas ini umumnya merupakan program Zero Weste, yaitu

dengan mengolah limbah menjadi kompos dengan proses yang mudah serta

menghasilkan zat hara yang bernilai tinggi. Sehingga ini akan menjadi solusi dari

meningginya harga pupuk kimia. Karena di samping masalah harga, penggunaan

pupuk kimia serta kontiyu akan menyebabkan tanah akan menjadi keras dan

kehilangan unsure hara.

1.2. Manfaat Gas Metana

Dari hasil penelitian menunjukan bahwa biogas untuk 1 ekor sapi yang

dihasilkan adalah 1 m3/hari (maksimal) dan 1 m3/hari untuk 1,5 ekor sapi. Jika nilai

kalor 1 m3 biogas minimal adalah 4.700 kkl (efisiensi kompor 60), sedangkan nilai

kalor minyak tanah 9100 kkl (efisiensi kompor 50%), maka 1 m3 biogas akan setara

dengan 0,62 liter minyak tanah.

Peternak sapi perah yang memiliki 4 ekor peliharaan dan mendaptkan biogas

sebanyak 2,7-4 m3/hari yang artinya dapat menghemat 1,7 – 2,5 liter minyak/hari.

I- 2

Jumlah yang lebih dari cukup untuk keperluan penyediaan energi rumah tangga

pedesaan. Jumlah ini juga setara dengan 9,5 – 14 kg kayu bakar /hari.

Dari analisa tersebut dapat diperkirakan berapa penghematan minyak tanah

secara makro jika pemanfaatan biogas ini dilakukan secara intensif dan terstruktur.

Begitu pula dengan penurunan perusakan lingkungan hidup akibat pengambilan kayu

bakar yang secara terus menerus. Selain itu adalah solusi dari penanggulangan

masalah limbah peternakan yang dikhawatirkan bisa mengganggu kesehatan manusia.

Secara spesifik dan lebih lanjut biogas dengan pengambilan metana murni

dapat dikonversi menjadi berbagai macam energi dan aplikasinya yaitu 1 m3 biogas

dapat digunakan untuk melakukan kegiatan-kegiatan seperti:

1. Memasak untuk keperluan keluarga (5-6 orang) selam 3 jam.

2. Menyalakan lampu listrik 80 watt selam 6 jam

3. Menjalankan motor berkekuatan 1 hp selam 2 jam

4. Menggerakan truk berbobot 3 ton sejauh 2,8 km.

5. Membangkitkan listrik sebesar 1,25 kw

1.3. Komposisi dan Sifat Bahan Baku dan Produk

1.3.1. Sifat Bahan Baku Utama

Bahan baku utama: Kotoran Sapi

Sifat Fisika:

- Bentuk; Padat (19,78% cair)

I- 3

- Warna: Hijau

- Bau: Tajam dan menyengat

Sifat kimia:

- Larut dalam air

- pH asam

- Bersifat korosi

Unsur-unsur yang terdapat dalam kotoran sapi adalah :

Selulosa = 76,52%

NH3 = 1,46%

P (Phosfor) = 0,93%

K (Kalium) = 0,68%

Ca (Calsium) = 0,24%

Mg = 0,18%

H2S = 0,21%

Air = 19,78%

1.3.2. Sifat-sifat bahan pembantu

1. Air (H2O)

Sifat fisika:

• Tidak berwarna

• Tidak bau

• Pelarut yang baik

I- 4

Sifat kimia:

• Rumus kimia: H2O

• Berat molekul: 18

• Titik beku: 00C

• Titik didih: 1000C

2. Kapur (Ca(OH)2)

Sifat fisika:

• Berwarna putih gading

• Bentuk kristal hexagonal

• Larut dalam air dan NH4Cl

Sifat kimia:

• Berat molekul: 74,10

• Spesifik grafity: 2,2

• Titik lebur: 5800C

• Panas pembentukan: -213,90 kkal/mol

• Energi pembentukan: -213,90 kkal/mol

1.3.3. Produk utama: Methane (CH4)

Gas metana terdapat dalam biogas dengan komposisi sebagai berikut :

I- 5

Table 1.1. Komposisi gas bio

Komponen Konsentrasi

Metana (CH4)

Karbon diosida (CO2)

Air (H2O)

Hidrogen sulfida (H2S)

Nitrogen (N2)

Oksigen (O2)

Hidrogen (H2)

50 -75% vol.

25 – 45% vol.

2 – 7% vol. (20 – 40o C )

20 – 20.000 ppm

<2% vol.

<2% vol.

<1% vol.

Sumber : Kaltschmitt dan Hartmann, 2001

Sifat fisika:

• Bentuk = gas

• Titik lebur = 182,60C

• Titik didih = 161,40C

• Tidak berbau

• Tidak berwarna

Sifat Kimia:

• Berat molekul = 16,04

• Kelarutan dalam (100 bagian) air = 0,420cc

• Larutan dalam (100 bagian) alkohol = 4720cc

• Larutan dalam (100 bagian) ether = 10420cc

• Spesifik geravity = 0,415+164

• Ekplosif pada komsentrasi 10-12%

I- 6

1.3.4. Produk Samping

1. dry ice

Sifat kimia:

• Berwarna putih

• Berbentuk gumpalan es kering

• Tidak mudah mencair

Sifat kimia

• Barat molekul: 44,004

• Solubility: 79ft3/ft3 air

• Panas laten: 241 BTU

2. Kompos

Sifat fisik

• Bentuk: padat (5%air)

• Warna: hijau

• Bau: tidak terlalu tajam

Sifat kimia

• Larut dalam air

• pH asam

• Bersifat korosi

I- 7

1.3.5. Perhitungan kapasitas pabrik

Dalam mendirikan pabriik diperlukan suatu perkiraan kapasitas produksi agar

produk yang dihasilkan sesuai dengan permintaan dan bahan bakunya.

Berdasarkan tabel 1.2 maka pabrik layak didirikan di daerah Flores Tengah

tepatnya di kota Mbay Kabupaten Nagekeo, karena jumlah populasi sapi paling

banyak dan secara transportasinya menguntungkan karena tidak terlalu jauh antara

daerah yang satu dengan yang lainnya dan juga dekat dengan daerah pemasaran yaitu

pusat pemasaran wilayah Flores. Dengan populasi ternak rata-rata sebesar 57.118

ekor sehingga kebutuhan bahan baku bisa mencukupi. Kotoran yang dihasilkan

setiap sapi sekitar 8 – 15 kg /hari, diambil asumsi kotoran yang dihasilkan 10 kg/hari

dan populasi sapi yang dipakai 35.000 ekor sehingga persediaan bahan baku

(kapasitas bahan baku) per hari kotoran sapi adalah 350.000 kg/hari.

Tabel 1.2. Data Jumlah Sapi di Pulau Flores Propinsi NTT

Kabupaten Total % Tahun Flotim Sikka Ende Ngada Manggarai

2003 1499 4621 6393 32869 10031 55413 2004 1528 4711 6517 33505 10225 56486 1.942005 1555 4795 6647 34263 10447 57707 2.162006 1586 4889 6781 34953 10658 58867 2.01

Jumlah 228473 6.11Rerata 57118 2.04

Sumber : BPS Propinsi NTT

Untuk menentukan kapasitas bahan baku pabrik digunakan rumus :

F = P (1 + i)n

I- 8

Dimana :

F = Nilai tahun mendatang

P = Nilai tahun sebelumnya

i = Nilai persentase kenaikan

n = Selisih tahun (2010-2006)

Asumsi :

Kenaikan populasi ternak sapi tiap tahun 2,04%

Maka :

F = 58.867 (1 + 0,0204)4

= 58.867 (1,0204)4

= 58.867 x 1.084131

= 63.820

Untuk menetukan kapasitas pabrik per tahun diasumsi 55% dari populasi

ternak sapi. Sehingga pabrik diperkirakan berdiri di kota Mbay Kabupaten Ngada,

dengan basis bahan baku per tahun 105.000 ton/tahun. Dengan dasar perhitungan

bahan baku per hari yaitu 350.000 kg/hari = 350 ton/hari.

Proses produksi dalam 1 tahun = 300 hari

Basis bahan baku dalam 1 tahun = 350 ton/hari x 300 hari/tahun

= 105.000 ton/tahun

Jadi pabrik tersebut merupakan pabrik biogas (metana) dengan skala

menengah yang belum pernah ada di Indonesia, sedangkan pabrik biogas yang ada

I- 9

adalah pabrik biogas untuk energi listrik di daerah Jawa Barat, dan beberapa dengan

skala rumah tangga yang tersebar di daerah pedesaan di pulau Jawa.

I- 10

BAB II

SELEKSI DAN URAIAN PROSES

2.1. Pengertian Seleksi Dan Uraian Proses

Seleksi dan uraian proses merupakan suatu bagian dalam perencanaan

pendirian pabrik dimana pada bagian tersebut akan dipilih atau diseleksi dalam

beberapa alternatif proses yang memungkinkan. Pemilihan proses akan

disesuaikan tentang bagaimana memilih proses dengan memperhatikan parameter

segi teknis dan segi ekonomis. Segi teknis meliputi proses dan kondisi operasi,

sedangkan segi ekonomis meliputi biaya operasi. Proses yang dipilih akan

disesuaikan pada uraian proses secara detail.

2.2. Tujuan Seleksi dan Uraian Proses

Tujuan seleksi dan uraian proses untuk mendapatkan proses yang terbaik

diantara beberapa alternatif proses yang memungkinkan dari segi teknis maupun

segi ekonomis.

2.3. Macam-macam Proses

Proses pembuatan gas metana dari kotoran sapi dilakukan dengan proses

fermentasi anaerobik (tidak kontak dengan udara luar) di dalam reaktor yang

sekaligus sebagai fermentor dan disebut dengan digester.

Macam-macam prosesnya antara lain :

2.3.1. Sistem batch

Batch adalah jenis digester yang pengisian bahan organik (campuran

kotoran ternak dan air) dilakukan sekali sampai penuh, kemudian ditunggu sampai

biogas dihasilkan. Setelah biogas tidak berproduksi lagi atau produksinya sangat

II- 1

rendah, isian digesternya dibongkar, lalu diisi kembali dengan kotoran sapi yang

baru. Sistem pengumpanan dilakukan ke dalam digester, kalau menggunakan

starter maka ditambahkan secara bersamaan. Setelah itu ditunggu sampai masa

inkubasi berakhir 3-4 minggu dan gas hasil (biogas) diperoleh pada lubang output

secara kontinyu. Setelah selesai maka bahan dikeluarkan secara bersamaan pula.

Jumlah gas yang diperoleh setiap hari akan meningkat hingga pencapaian

maksimum dan kemudian menurun. Untuk mengatasi ketidakstabilan peroleh gas

maka sistem ini membutuhkan digester yang cukup besar dan dalam jumlah

banyak secara paralel untuk waktu star yang berbeda.

Untuk mengatasi temperatur digester dan mengencerkan limbah padat,

sebagian liquid dimasukkan ke digester dari atas dipompa melewati heat

exchanger dan direycle ke atas digester.

fweFFFFF

Feed

Metana Slury

Adsorber

Fermentor

Gambar 2.1. Diagram alir sistem batch.

2.3.2. Sistem kontinyu

Kontinyu adalah jenis digester yang pengisian bahan organiknya dilakukan

setiap hari dalam jumlah tertentu, setelah biogas mulai berproduksi. Pada

pengisian awal digester diisi penuh, lalu ditunggu sampai biogas berproduksi.

II- 2

Setelah berproduksi pengisian bahan organik secara kontinyu setiap hari dengan

jumlah tertentu.

Setiap pengisian bahan organik yang baru akan selalu diikuti pengeluaran

bahan sisa (sludge). Karena itu, jenis digester ini akan didesain dengan membuat

lubang pemasukkan dan lubang pengeluaran. Sludge adalah cairan lumpur yang

keluar dari digester yang telah mengalami fermentasi. Sludge bisa dipisahkan

menjadi bagian padatan dan cairan yang semuanya dapat dimanfaatkan langsung

sebagai pupuk tanaman, yaitu pupuk organik padat dan pupuk organik cair.

Digester jenis kontinyu mempunyai dua model yatiu model tetap (fixed)

dan model terapung (floating). Perbedaan model ini adalah pengumpul biogas

yang dihasilkan. Pada model floating, pengumpul gasnya terapung diatas sumur

pencerna sehingga kapasitasnya akan naik turun sesuai dengan produksi gas yang

dihasilkan dan pemanfaatan gas untuk memasak.

II- 3

Bahan baku

(kotoran Sapi) Pemberian bahan baku dilakukan secara terus Pemberian bahan baku dilakukan secara terus

menerus dalam jumlah tertentu. menerus dalam jumlah tertentu. Tahap Prereatement Tahap Prereatement Tangki pencampur

air

Fermentasi • Tahap hidrolisa • Tahap pengasaman • Tahap pembentukan

metana

Pemberian

starter Tahap Reaksi Tahap Reaksi Pendinginan (30 0C) Tahap Pemurnian Tahap Pemurnian Kompresi (10 bar)

Penyerapan gas H2S

dan CO2

Gas impuritis Tahap Penanganan Produk Tahap Penanganan Produk

Metana 99%

Kompresi 3 bar

Tahap Penanganan Tahap Penanganan Produk Samping Produk Samping

Pengemasan

Kompresi (46 bar)

Dry ice

Regerasi

Produk bawah

Gambar 2.2. Pembuatan Gas metana secara kontinue Gambar 2.2. Pembuatan Gas metana secara kontinue

II- 4

2.4. Pemilihan proses

Perolehan gas dengan jumlah dan kualitas maksinum dapat dilakukan

dengan pemilihan proses yang tepat, dan didukung dengan pertimbangan dari

aspek teknis, biologis dan ekonomi serta lingkungan. Perbandingan dapat dilhat

pada tabel berikut ini :

Tabel 2.1. Perbandingan sistem batc dan sistem kontinyu

Parameter Sistem batch Sistem kontinyu

Teknis • Kurang fleksibel

• Tidak membutuhkan

teknologi tinggi.

• Sulit dilkontrol, resiko

ledakan selama

pengosongan.

• Membutuhkan pretreatment

yang rumit.

• Desain fleksibel

• Membutuhkan teknologi yang

tinggi

• Mudah dikontrol selam

operasi

• Tidak membutuhkan

pretreatment yang rumit

Biologis • Organic Loading Rate kecil

• Yield biogas kecil

• Waktu fermentasi lambat

• Organic Loading Rate tinggi

• Yield biogas tinggi

• Waktu fermentasi cepat

Ekonomi

dan

lingkungan

• Biaya infestasi kecil

• Dibutuhkan lahan yang luas

• Biaya pengendalian slury

besar

• POT lambat

• ROI rendah

• Biaya investasi besar

• Tidak membutuhkan lahan

luas

• Biaya pengendalian slury

kecil

• POT cepat

• ROI tinggi

II- 5

Dilihat dari parameter yang ada maka dapat diputuskan bahwa proses yang

digunakan dalam perencanaan pabrik biogas ini adalah proses secara kontinyu-

dengan dasar pertimbngan sebagai berikut :

• Aspek teknis yang fleksibel dan mudah dikontrol

• Tidak membutuhkan pretreatment yang rumit

• Produk yang dihasilkan lebih banyak dan berkualitas

• Dari segi ekonomi lebih menguntungkan

• Pada tahap uraian proses ada yang dilakukan secara kontinyu dan juga

secara batch.

2.5. Uraian Proses

Proses pembuatan biogas merupakan proses fermentasi anaerobik yaitu

proses dekomposisi bahan-bahan organik secara biologis dengan bantuan

mikroorganisme yang menghasilkan biogas dan kompos pad lingkungan tanpa

adanya oksigen. Secara umum kandungan karbon di dalam sampah dapat

dikonversi menjadi biogas (campuran metana dan CO2), sedangkan kandungan

nutriennya akan dikonversi menjadi kompos.

Proses pembuatan gas metana secara garis besar dibagi ke dalam tahap-

tahap berikut ini :

1. Tahap pretreatment

2. Tahap reaksi

3. Tahap pemurnian produk

4. Tahap penamganan produk utama

5. Tahap penanganan hasil samping

II- 6

2.5.1. Tahap pretreatment

Pada tahap persiapan bahan baku dilakukan proses secara kontinyu. Pada

tahap ini faktor yang perlu diperhatikan untuk mempermudah proses reaksi serta

mampu menghasilkan produk dengan kuantitas dan kualitas yang tinggi adalah :

1. Pemilihan jenis bahan baku dan kualitasnya

Bahan baku dalam bentuk selulosa mudah dicerna oleh bakteri anaerobik.

Tetapi bila banyak mengandung lignin maka pencernaa menjadi sukar.

2. Faktor keasaman (pH)

pH optimum bakteri anaerobik bekerja yaitu antara 6,8 – 8. Pada kondisi

ini akan mencapai hasil laju produksi maksimum.

3. Pengenceran bahan baku isian

Jenis kotoran pengencer isian dengan air dilakukan berbeda-beda agar

diperoleh isian dengan kandungan bahan kering yang optimum. Adapun

isian yang paling baik untuk menghasilkan gas metana mengandung 7 – 9

% bahan kering.

4. Faktor temperatur

Perkembangbiakan bakteri dipengaruhi oleh temperatur. Temperatur kerja

yang optimum untuk menghasilkan metana adalah 300C.

5. Faktor pengadukan

Pengadukan dilakukan agar hambatan terhadap laju gas metana yang

dihasilkan dapat dikurangi. Adapun hambatan yang sering terjadi biasanya

bahan baku yang membentuk kerak pada permukaan cairan.

II- 7

Bahan baku berupa kotoran sapi dengan pH 4-5 dan suhu 300 C ditampung

dalam Storage kotoran sapi (F-113) kemudian diangkut dengan bucket elevator (J-

117) menuju bin kotoran (F-114) ke dalam tangki pencampur/mixing tank (M-

110) beroperasi 15-50 rpm, kemudian disertai dengan penambahan air dengan

perbandingan 2 : 1 ( 2 kg air : 1 kg kotoran sapi ). Bubuk kapur dari bin kapur (F-

112) dialirkan ke tangki pengencer (M-111) untuk diencerkan dengan air hingga

konsentrasi 10 %, kemudian hasilnya dialirkan ke mixing tank. Hasil campuran

dari mixing tank dipompa ke tangki pemanas (R-121) sampai suhu sekitar 50 0C

dan pH 7-8. setelah itu bahan siap dipompa ke tahap berikutnya.

2.5.2. Tahap reaksi

Pada tahap ini proses yang digunakan secara batch dimana setelah bahan

memenuhi syarat pH 7-8 dan temperatur 50 0C serta tekanan 1 bar, maka dapat

langsung dipompakan ke tangki buffer (F-123) untuk pengkondisian kapasitas

untuk mensuplai kebutuhan feed pada digester/fermentor (R-120). Bahan

dimasukkan dalam fermentor dengan tujuan untuk didegradasi / diuraikan oleh

bakteri fermentatif untuk menghasilkan biogas dengan retention time pada

digester adalah 2 hari. Dari biogas yang dihasilkan maka lebih dari 60 % berupa

gas metana. Proses dalam tahap ini dijaga pada pH 7-8 dan suhu 50 0C.

Mikrobia merupakan salah satu faktor kunci yang ikut menentukan berhasil

tidaknya suatu proses penanganan limbah cair organik secara biologi. Keadaan

sangat penting diperlukan untuk berbagai tahapan dalam perombakan bahan

organik.

II- 8

Machaim (1992) menyatakan bahwa efektifitas biodegradasi limbah organik

menjadi metana membutuhkan aktifitas metabolik yang terkoordinasi dari

populasi mikroba yang berbeda-beda. Populasi mikroba dalam jumlah dan kondisi

fisiologi yang siap diinokulasikan pada media fermentasi disebut sebagai starter.

Sejumlah besar bakteri anaerobik yang terlibat dalam proses hidrolisis dan

fermentasi senyawa organik antara lain adalah Bacteroides, Bifidobacterium,

Clostridium, Lactobacillus, dan Streptococcus. Bakteri asidogenik (pembentukan

asam) seperti Clostridium, bakteri asetogenik (bakteri yang memproduksi asetat

dan H2) seperti Syntrobacter wolinii dan Syntrohomonas wolfei (Said, 2006).

Berikut dalah mekanisme reaksi perombakan bahan organik (selulosa) :

1. Tahap Hidrolisa

Pada tahapan hidrolisa, mikroba hidrolitik mendegradsi senyawa organik

kompleks yang berupa polimer menjadi monomernya yang berupa senyawa tak

terlarut dengan berat molekul yang lebih ringan. Proses hidrolisis membutuhkan

mediasi exo-enzim yang dieksresi oleh bakteri fermentatif. Pada tahap hidrolisis,

bahan-bahan biomasa yang mengandung selulosa, hemiselulosa diuraikan

Hidrolisis molekul komplek dikatalisasi oleh enzim ekstra seluler seperti sellulase,

protease dan lipase (Said, 2006).

Reaksi yang terjadi :

C6H10O5 + H2O C6H12O6

Selulosa glukosa

C6H12O6 + H2O 2CH3CH2OH + 2CO2

Glukosa etanol

II- 9

2. Tahap Asetogenesis

Monomer-monomer hasil hidrolisis dikonversi menjadi asam asetat.

CH3CH2OH + 2CO2 CH3COOH + 2H2

Etanol asam asetat

3. Tahap Pembentukan Metana (Metanogenesis)

Pada tahap ini, terbentuk metana dan karbondioksida. Metana dihasilkan dari

asam asetat.

CH3COOH CH4 + CO2

Asam asetat metana

2.5.3. Tahap pemurnian

Pada tahap ini produk berupa biogas dilewatkan cooler (E-131) untuk

menurunkan suhu dari 50 0C hingga 30 0C, kemudian dialirkan ke kompresor (G-

132) untuk menaikkan tekanan dari 1 bar hingga 10 bar. Setelah itu langsung

dialirakan ke absorber (D-130) untuk penyerapan gas H2S dan CO2 dengan

menggunakan air pada suhu yang sama yaitu 30 0C, gas CH4 yang tidak larut

dalam air dapat langsung diperoleh sebagai produk utama dengan kemurnian 99%,

dan ditangkap oleh gas holder (F-134).

2.5.4. Tahap penanganan produk

Gas metana pada suhu 30 0C dan tekanan 10 bar yang sudah dimurnikan

hingga 99% ditangkap oleh gas holder (134), kemudian dicairkan dengan

penaikkan tekanan pada kompresor (G-139) sampai tekanan 46 bar. Setelah itu

metana siap dikemas dan dipasarkan.

II- 10

2.5.5. Tahap penanganan produk samping

Gas impurities yang telah terlarut dalam air, dilewatkan ekspander (G-135)

untuk menurunkan tekanan dari 10 bar hingga 1 bar pada suhu 30 0C, agar

solubilitynya turun hingga mendekati nol, sehingga gas impurities tersebut

terpisah dari air. Pemisahan gas impurities terjadi dalam kolom menara regenerasi

(F-136), dimana air akan menjadi produk bawah dan direcycle menuju kolom

water scrubber sedangkan gas impurities menjadi produk atas dan diolah lebih

lanjut.

Gas impurities yang telah dipisahkan dengan air dikompresi dengan

kompresor multistage (G-138), proses yang terjadi pertama tekanan mencapai titik

kritis CO2 sehingga gas H2S terpisah dan menguap ke atas dan masuk flare.

Setelah dikompresi, lebih lanjut CO2 menjadi snow (dry ice) dan siap dikemas.

Sludge hasil samping dari proses fermentasi dilewatkan pada screw press (H-140)

untuk memisahkan menjadi padatan dan cairan. Hasil padatan akan diaerasi dalam

bak terbuka menjadi kompos (F-142), sedangkan cairnya akan menjadi pupuk cair

dan masuk ke bak penampung slury cair (F-141).

II- 11

BAB III

NERACA MASSA

Keperluan bahan dalam satu (1) hari adalah sebanyak 300 ton/hari atau 300.000

kg/hari.

Basis bahan baku per tahun = 105.000 ton

= 105.000.000 kg.

Basis bahan baku per jam =105.000.000 tahun

kg x 21 harijam x 300

tahunhari

Basis Bahan baku per jam = 16.666,7 kg/jam

Kapasitas pabrik = 2644,8 kg/jam

= 2644,8 kg/jam x 21 kg/hari x 300 kg/ tahun

= 16.662.240 kg/tahun

= 16.662,240 ton/tahun

Dalam satu tahun = 300 hari kerja

1 hari = 21 jam

Satuan = kg/jam

III- 1

1. Tangki Pengencer Kapur (M-111)

Fungsi : untuk mengencerkan konsentrasi bubuk kapur 93% menjadi susu kapur

10 %.

H2O

CaO 93% Ca(OH)2 10 %

Bahan Masuk (Kg/jam) Bahan Keluar (Kg/jam)

CaO = 4,3899 kg

H2O untuk reaksi = 1,3104 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 54 kg

Inert = 0,02073 kg

Losess = 0,01

Jumlah = 5,7003 kg

Air pengencer = 54 kg

Jumlah = 59,7003 kg

Jumlah = 59,7003 kg

2. Tangki Pencampur Feed (M-110)

Fungsi : untuk mencampurkan kotoran sapi serta air pengencer.

III- 2

H2O

Kotoran Sapi Kotoran sapi + Ca(OH)2

Mixing tank

Bahan Masuk Bahan Keluar

Kotoran sapi

Selulosa= 76,52% x 16.666,7 = 12.753,36 kg

NH3 = 1,46 % x 16.666,7 = 243,33 kg

P = 0,93% x 16.666,7 = 155 kg

K = 0,68% x 16.666,7 = 113,334 kg

Ca = 0,24% x16.666,7 = 40 kg

Mg = 0,18% x16.666,7 =30 kg

H2S = 0,21% x16.666,7 =35 kg

Air = 19,78% x16.666,7 =3296,67 kg

Selulosa = 12753,36 kg

NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg

Inert = 0,02 kg

Losses =0,01

Total = 16.666,7 kg

Air Pengencer = 16.666,7 kg `

Total = 33333.34 kg Total = 33333.34 kg

III- 3

3. Tangki Pemanas (R-121)

Fungsi: untuk memanaskan feed sebelum dicampur dengan susu kapur.

Feed masuk Feed Keluar

T = 500 C



NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg


NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg

Inert = 0,01

Losess = 0,02

Total = 33333.34 kg Total = 33333.34 kg

4. Tangki Buffer (F-123)

Fungsi : untuk menstabilkan pH

III- 4

Ca(OH)2 10 %

Feed Masuk Feed Keluar



NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg

Total = 33333.34 kg

Kapur :

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 54 kg

Inert = 0,03073 kg


NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 5,4 kg

Air = 19.765.16 kg

Inert = 0,02073 kg

Losess = 0,01

Total = 33392,77 kg Total = 33392,77 kg

III- 5

5. Fermentor (R-120)

Fungsi : untuk tempat perombakan senyawa organik menjadi biogas.

Gas

Dari tangki

Slurry

70%

III- 6


Dari Tangki Buffer

Selulosa = 12.753,36 kg

NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

H2S = 35 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 19.765,16 kg

Insert = 0,03 kg

Dari Tangky Starter

Selulosa = 769.5939

NH4OH = 14.6838

P = 9.3534

K = 6.8390

Ca = 2.4137

Mg = 1.8103

H2S = 2.1120

Air = 198.9356

Produk atas

CH4 = 2644,8 kg

CO2 = 7273,2 kg

H2S = 35 kg

H2O = 665,64 kg

Total = 10.618,64kg

Produk bawah :

Selulosa = 3604.954 kg

NH4OH = 515.5338

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 19298,46 kg

Inert = 0,02 kg

Losess = 0,01

Total = 34.398,5129 Total = 34.398,5129

III- 7

6. Absorber (D-130)

Fungsi : untuk mengurangi kadar CO2 dan H2S dalam campuran biogas

CH490% Air

Biogas air = CO2 + H2S

Masuk Keluar

Biogas

CH4 = 2644,8 kg

CO2 = 7273,2 kg

H2S = 35 kg

H2O = 665,64 kg

Total = 10.618,64 kg

Air proses = 2.438,06 kg

Produk atas

CH4 = 2644,8 kg

CO2 = 25,9757 kg

Total = 2670,7757 kg

Produk bawah:

H2S = 35 kg

CO2 = 7247,2243 kg

H2O = 3103,7 kg

Total = 10.385,9243 kg

Inert = 0,02

Losess = 0,01

Total = 13.056,7 kg Total = 13.056,7 kg

III- 8

7. Menara Regenerasi (F-137)

Fungsi : untuk memisahkan kembali gas H2S dan CO2 dari air, karena air tidak

layak dibuang.

CO2, H2S

CO2, H2S,H2O H2O

Masuk Keluar

H2S = 35 kg

CO2 = 7247,2243 kg

H2O = 3103,7 kg

Produk Atas

CO2 = 7247,2243 kg

H2S = 35 kg

Total = 7282,2243 kg

Produk bawah

H2O = 3103,7 kg

Inert = 0,02 kg

Losess = 0,01

Total = 10.385,9243 kg Total = 10.385,9243 kg

III- 9

8. Kompresor (G-140)

Fungsi : untuk membuat dri ice (CO2 padat) dan sekaligus menguapkan gas H2S

karena gas tersebut tidak bisa memampat dan menuju gas holder.

Masuk Keluar

H2S = 35 kg

CO2 = 7247,2243 kg

H2S (produk atas) = 35 kg

Dri ice (produk bawah) = 7247,2243 kg

Inert = 0,02

Losess = 0,01

Total = 7282,2243 kg Total = 7282,2243 kg

9. Screw Press (F- 150)

Fungsi : Untuk memisahkan slurry padat dan cair.

Slury padat

Cair

Slury masuk :


NH4OH = 515.5338

P = 155 kg

Slury padat


NH4OH = 510,378

P = 153,45 kg

III- 10

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 19298,46 kg

K = 112,2007 kg

Ca = 39,6 kg

Mg = 29,7 kg

Ca(OH)2 = 5,346 kg

Inert = 0,0248 kg

H2O = 3859,692 kg

Total = 7954.9041 kg

Slury Cair


NH4OH = 4,9584 kg

P = 1,5345 kg

K = 1,1220 kg

Ca = 0,396 kg

Mg = 0,297 kg

Ca(OH)2 = 0,054 kg

Inert = 0,00025 kg

H2O = 15.438,768 kg

Total = 15483,1797 kg

Inert = 0,02 kg

Losess = 0,01 kg

Total = 23.438,0838 kg Total = 23.438,0838 kg

III- 11

III- 12

BAB IV

NERACA PANAS

Di pabrik biogas ini tidak semua alat mengalami interaksi panas, maka

perhitungan neraca panas hanya dikerjakan pada peralatan yang mengalami

interaksi panas.

Kebutuhan bahan baku :

Waktu operasi : 300 hari /tahun

: 21 jam/ hari.

Satuan : ∆H : kkal/jam

: Cp : kkal/kg. 0C

: m : kg/jam

: t : 0C

Suhu referensi : 25 0C = 298,1 K

1. TANGKI PEMANAS (R-121)

300C 500C ∆H1 ∆H2

∆Hk Q

1200C 1200C

Neraca panas total :

Panas masuk = panas keluar

∆H1 + Q = ∆H2 + ∆Hk + Qloss

Dimana :

IV- 1

∆H1 = panas yang terkandung pada bahan masuk

Q = panas yang terkandung pada steam

∆H2 = panas yang terkandung pada bahan keluar

∆Hk = panas yang terkandung dalam kondensat keluar

Qloss = panas yang hilang

Tabel 4.1. Neraca panas pada Tangki pemanasan

Komponen Panas masuk

(kkal/ jam)

Panas keluar

(kkal / jam)

Panas bahan masuk (∆H1)

Steam (Q)

Kondensat (∆Hk)

Panas bahan keluar (∆H2)

Panas hilang (Qloss)

155.600,0311

808.752,3550

80967,9331

835.166,8337

48217,6193

Total 964.352,3861 964.352,3861

2. FERMENTOR (120)

∆H1 ∆H2 ∆H3

Q

HR 500C

pendingin



∆H1 + HR = ∆H2 + ∆H3 + Q + Qloss

Dimana :

IV- 2

∆H1 = panas dalam bahan masuk

HR = panas reaksi

∆H2 = panas dalam biogas keluar

∆H3 = panas dalam slurry

Q = panas dari air pendingin


Tabel 4.2. Neraca panas pada Fermentor


(kkal/ jam)

Panas keluar

(kkal/ jam)

Panas masuk (∆H1)

Panas keluar (∆H2)

Panas dalam slurry (∆H3)

Panas reaksi (HR)

Panas air pendingin (Q)


835.166,8337

405151,838

80.408,2191

683.831,4

355.724,373

21.500,7498

Total 1240318,243 1240318,243

3. COOLER I (E-131)

500C 300C

∆H1 ∆H2

Q

IV- 3



∆H1 = ∆H2 + Q + Qloss

Dimana :

∆H1 = panas pada bahan masuk

∆H2 = panas bahan keluar

Q = panas yang diserap oleh air pendingin


Tebel 4.3. Neraca panas pada Cooler I

Komponen Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam)

Panas masuk (∆H1)



Q loss

80.408,2191

23384,8999

53.002,9082

4.020,4109

Total 80.408,2191 80.408,2191

IV- 4

IV- 5

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

1. STORAGE KOTORAN SAPI (F-113)

Fungsi : Menyimpan feed kotoran sapi sebelum dialirkan ke tangki

pencampur.

Type : Tangki silinder dengan bagian bawah flat dan tutup atas

berbentuk standard dished.

Dimensi :

di = 239.375 in

Do = 240 in

ts = 5/16 in

tha = 5/16 in

Ls = 373,65 in

ha = 40,45 in

Tinggi strage = 414,10 in

Bahan konstruksi : Stainless steel SA 240 Grade M Type 316

Jumlah : 3 buah

2. BUCKET ELEVATOR (J-117)

Fungsi : Mengangkut kotoran ke bin sebelum masuk tangki pencampur

Type : Centrifugal discharge

Kapasitas = 20 ton/jam

Kecepatan = 490,30 ft/menit

V- 1

Daya motor = 2,5 HP

Jumlah = 1 buah

3. BIN KOTORAN SAPI (F-115)

Fungsi : Menampung kotoran sapi sebelum masuk tangki pencampur

Type : Tangki silinder dengan tutup bawah berbentuk conis dengan

sudut 60o.

Dimensi :

di = 89.625 in = 7,47 ft

Do = 90

thb = 3/16

ts = 3/16

Tinggi tutup bawah = 6,47 ft = 77,64 in

Tinggi bin = 16,66 ft = 199,92 in.


Jumlah : 1 buah

4. BIN CaO (F-112)

Fungsi : Menampung batu kapur sebelum masuk tangki pengencer.


sudut 60o.

Dimensi :

di = 37,625 in = 3,14 ft

Do = 38

thb = 3/16

V- 2

ts = 3/16


Tinggi bin = 6,86 ft = 82,32 in.


Jumlah : 1 buah

5. TANGKI PENGENCER (M-111)

Fungsi : Untuk mereaksikan antara CaO dan H2O yang akan membentuk

Ca(OH)2.

Type : Berbentuk bejana tegak dengan bagian badan berbentuk shell,

tutup atas berbentuk standard dished dan tutup bawah berbentuk

conical.

Dimensi :

di = 59,625 in = 4,97 ft

Do = 60

thb = 3/16

tha = 3/16

ts = 3/16


Tinggi tutup atas = 0,8397 ft = 10,0766 in

Tinggi tangki = 10,2297 ft = 122,7564 in.

Jenis pengaduk : Axial turbine with 6 blades at 45o angle

Dimensi pengaduk :

Di = 19,875 in = 1,656 ft = 0,505 m

V- 3

Zi = 17,888 in = 1,49 ft = 0,45 m

L = 6,625 in

W = 3,379 in = 0,28 ft


Daya : 7 Hp

Jumlah : 1 buah

6. POMPA (L-114)

Fungsi : Untuk memindahkan larutan dari tangki pengencer ke mixer.

Type : Pompa sentrifugal

Bahan : Stainless steel

Dimensi pompa :

OD = 0,540 in = 0,045 ft

ID = 0,364 in = 0,030 ft

A = 0,00072 ft2

Daya pompa = 1,0 Hp

Jumlah = 1 buah

7. TANGKI PENCAMPUR (M-110)

Fungsi : Untuk mencampur bahan baku dengan air dan Ca(OH)2

Type : Bejana tegak dengan bagian badan berbentuk shell, tutup atas

berbentuk standard dished dan tutup bawah berbentuk conical.

Dimensi :

di = 119,625 in = 9,97 ft

Do = 120

V- 4

thb = 3/16

tha = 4/16

ts = 3/16


Tinggi Tangki = 23,47 ft = 281,70 in.

Jenis pengaduk : axial turbine with 6 blades at 45o angle

Dimensi pengaduk :

Di = 39,875 in = 3,32 ft = 1,91 m

Zi = 35,89 in = 2,99 ft = 0,91 m

L = 39,875 in = 3,32 ft

W = 6,78 in = 0,56 ft


Daya : 1,0 Hp

Jumlah : 1 buah

8. POMPA (L-116)

Fungsi : Untuk memompa larutan dari tangki pencampur ke tangki

pemanas.



Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2

V- 5

Daya pompa = 12,5 Hp

Jumlah = 1 buah


Fungsi : Untuk memanaskan slury hingga suhu 50 oC sebelum masuk

fermentor.

Jenis : Silinder tegak, tutup atas berbentuk standard dished, tutup bawah

berbentuk conical dan dilengkapi pengaduk.

Dimensi tangki :

do = 114 in

di = 113,75 in = 9,479 ft

ts = 3/16 in

tha = 6/16 in

thb = 6/16 in

Tinggi tangki = 222,687 in = 18,557 ft

Bahan : Stainless steel SA 240 Grade M Type 316

Jumlah : 1 buah

Jenis pengaduk : Axial turbine with 6 blades at 45 oC angle

Dimensi pengaduk :

Di = 2,9597 ft = 35,51625 in = 0,902 m

L = 0,7399 ft = 8,8791 in

W = 0,7399 ft = 8,8791 in

Daya pompa : 20 Hp

Jumlah : 1 buah

V- 6

Bahan : Carbon steel SA 240 Grade M Type 316

Dimensi coil :

Di = 1,610 in

Do = 1,90 in

a’ = 2,04 in

a“ = 0,498 ft

Lc = 18,0062 ft

Jumlah lilitan = 64 lilitan

10. POMPA (L-122)

Fungsi : Untuk mengalirkan larutan dari tangki pemanas ke tangki buffer.

Type : Centrifugal pump


Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2

Daya pompa = 1,0 Hp

Jumlah = 1 buah

11. TANGKI BUFFER (F-123)

Fungsi : Untuk menampung slury dari tangki pemanas sebelum masuk

fermentor.

Daya motor : 20 Hp

Dimensi tangki :

V- 7

V total = 2496,176 ft3

do = 186,44 in = 15,54 ft

di = 191,75 in = 15,98 ft

ts = 4/16 in

tha = 6/16 in

thb = 6/16 in

Ls = 23,969 ft = 287,625 in



Jumlah : 1 buah


Dimensi pengaduk :

Da = 2,9597 ft = 35,51625 in = 0,902 m

L = 0,7399 ft = 8,8791 in

W = 0,7399 ft = 8,8791 in

N = 90 rpm = 1,5 rps

12. POMPA (L-124)

Fungsi : Untuk mengalirkan larutan dari tangki buffer ke fermentor.

Type : Centifugal pump

Jumlah :1 buah


Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

V- 8

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2

Daya pompa = 1,0 Hp

Jumlah = 1 buah

13. FERMENTOR (R-120)

(Perancangan alat utama oleh : MATHIAS PHONE. 0305010010)

14. POMPA (L-125)

Fungsi : Memindahkan larutan dari fermentor 1 ke fermentor berikutnya.



Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2


Jumlah = 24 buah

15. COOLER (E-131)

Fungsi : Mendinginkan biogas dari suhu 50 oC menjadi 30 oC.

Type : Shell and tube

Bahan : Carbon Steel

Dimensi : Bagian shell : - IDs = 21 ¼I

- n = 4

- B = 12

V- 9

- de = 0,99 in = 0,0825 ft

- L = 12 ft

Bagian tube : - OD = ¾

- ID = 0,620”

- a’ = 0,302

- a” = 0,1963 ft2/ft

- L = 16 ft

- n = 4

- pitch = 1

16. KOMPRESOR (G-132)

Fungsi : Menaikkan tekanan aliran dari 1 atm menjadi 10 bar.

Type : Axial kompresor

Daya kompresor = 7,5 Hp

Jumlah = 1 buah

17. ABSORBER (D-130)

(Perancangan alat utama oleh : PETRUS PULANG. 0305010012)

18. GAS HOLDER METANA (F-133)

Fungsi : Untuk menampung metana dari water scrubber.

V total = 11798,3126 cuft

ts = 6/16

do = 20 ft

di = 19,9375 ft

Ls = 32,408 ft = 388,9 in

V- 10

tha = thb = ¼ in

Jumlah = 1 buah


Fungsi : Menaikkan tekanan aliran dari 10 bar menjadi 46 bar.


Daya kompresor = 15 Hp

Jumlah = 1 buah

20. EKSPANDER (G-135)

Fungsi : Menurunkan tekanan gas dari 10 bar menjadi 1 bar.

Type : Multi stage reciprocating expander.

Bahan konstruksi : Commercial steel

Massa laju alir : 22896,8087 lb/ jam

Daya : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

21. POMPA (L-136)

Fungsi : Memindahkan slury dari ekspander ke menara regenerasi.



Dimensi pompa :

OD = 3,500 in = 0,2917 ft

ID = 3,068 in = 0,2557 ft

A = 0,05130 ft2

Daya pompa = 4,0 Hp

V- 11

Jumlah = 1 buah

22. MENARA REGENERASI (F-137)

Fungsi : Sebagai tempat pemisah antara air dengan gas impurities.

Type : Silinder vertikal, tutup atas dan bawah berbentuk standard dished.

Dimensi tangki :

do = 126 in

di = 10,47 ft = 125,625 in

ts = 3/16 in

tha = 3/16 in

thb = 3/16 in

Tinggi tangki total = 18,99 ft = 227,88 in

Jumlah : 1 buah

23. POMPA (L-138)

Fungsi : Memindahkan air dari menara regenerasi ke scrubber.



Dimensi pompa :

OD = 1,660 in = 0,138 ft

ID = 1,380 in = 0,115 ft

A = 0,01040 ft2

Daya pompa = 1,5 Hp

Jumlah = 1 buah

V- 12




Massa laju alir = 7282,2243 kg/jam = 16054,391 lb/jam


Jumlah = 1 buah



Type : Multi stage reciprocating expander.



Daya : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

26. AKUMULATOR (G-141)

Fungsi : Untuk menampung kondensat dari kolom distilasi I selama 10

menit.


Dimensi tangki :

do = 66 in

di = 65,75 in = 5,48 ft

ts = 2/16 in

tha = 2/16 in

thb = 2/16 in

V- 13


Jumlah : 1 buah

27. SCREW PRESS (F-140)

Fungsi : Meemeras dan memisahkan slury padat dan cair.

Power : 0,5 Hp

Waktu : 24 jam

Tekanan : 7,298 psi

Jumlah : 1 buah

28. BAK PENAMPUNG SLURY CAIR (F-141)

Fungsi : Menampung slury cair dan sekaligus sebagai bak pengendap.

Type : Bak segi empat dari bahan batu bata dilapisi beton setebal 5 cm.

Bahan : Beton

Ukuran :

Panjang : 25,9 m

Lebar : 22 m

Tinggi : 3 m

Jumlah : 2 buah (1 cadangan ).

29. BAK PENAMPUNG SLURY PADAT (F-142)

Fungsi : Menampung slury padat dan sekaligus sebagai bak aerasi terbuka

O2.


Bahan : Beton.

Ukuran :

V- 14

Panjang : 26 m

Lebar : 25,54 m

Tinggi : 1,5 m

Jumlah : 4 buah

V- 15

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Nama : Absorber

Fungsi : Menerap gas impurities dengan menggunakan air

Tipe : Packed kolom

Prinsip Kerja :

Absorber berupa bejana tegak, yang berdiri pada skirt dan pondasi beton.

Dalam operasi normal, feed gas yan masuk dari bawah melalui nozzle pemasukan

gas bergerak ke atas melalui kolom isian, sedangkan air yang digunakan untuk

mengikat gas impurities dialirkan secara berlainan arah dari nozzle pemasukan

feed liquid. Akibat kontak tersebut, gas yang tidak dinginkan dapat terserap oleh

air dan mengalir melalui bottom, sedangkan produk gas yang diinginkan dengan

kemurnian tinggi keluar melalui top dari kolom.

Data : Dari neraca massa Appendik A

1. Temperatur : 300C = 3030 K

2. Tekanan : 1 atm.

Tahap Perancangan

A. Perancangan Kolom absorber

- Ukuran diameter

- Pressure drop

- Liquid hold up

- Menentukan dimensi shell

VI- 1

- Menentukan dimensi isian

- Menentukan dimensi support plate

B. Perencanaan nozzle untuk masuk

- Pemasukan gas

- pemasukan liquid

- Pengeluaran gas

- Pengeluaran liquid

C. Perencanaan mekanis

D. Perencanaan skirt dan pondasi

Perhitungan

6.1. Perencanaan kolom absorber

Gas masuk absorber

Komponen Kg/jam lb/jam Lbmol/jam

CH4 2644,8 5381,2550 364,4534

CO2 7273,2 16.035,9514 364,4534

H2S 35 77,1680 1,4290

H2O 665,64 1467,6031 81,5335

Jumlah 10.618,64 23411,9775 811,8694

Liquid masuk absorber


Air proses 2438,4347 5375,4347 298,6353

Jumlah 2438,4347 5375,4347 298,6353

VI- 2

Gas keluar absorber


CH4 2644,8 5381,2550 364,4534

CO2 25,9757 57,2712 1.3016

Jumlah 2670,7757 5888,5263 365,7551

Liquid keluar absorber


CO2 7247,2243 15.978,6801 363,1518

H2S 35 77,1680 1,4290

H2O 3103,7 6851,8570 380,6587

Jumlah 10.389,9243 22907,7051 745,2396

Kecepatan gas masuk (G) = 10.618,64 kg/jam

= 23410,07 lb/jam

= 6,50 lb/sec

Kecepatan liquid masuk (L) = 2348,4347 kg/jam

=5375,821 lb/jam

= 1,49 lb/sec

BM campuran gas = 35,36123

BM air = 18

ρ campuran gas = 0,9208 lb/ft3

ρ air = 62,4280 lb/ft3

VI- 3

μ campuran gas = 0,1635 cp

μ air = 0,9 cp

Penentuan diameter :

Absis = L ρG 1/2

G ρL

= 2/1

4280,629208,0

5,649,1

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

= 0,058

Ordinat = G2 a Ø x μ0,2

ρG €3 ρL x gc

dimana :

Ø = 0170,02

2

)()(

ldododtl −− harus > 0,20 (Ludwig 147)

=)2,32)(4280,62(9208,0

)125()9,0()014,0()3600/27,23410( 2,022

= 0,058

l : ring height

do : outside diameter of ring

dt : inside diameter ring

maka ditrial Ø = 0.30

a = packing factor €3

Packing yang digunakan adalah Berl Sadless 1 inchi maka

a = 125 (Ludwig hal 155) €3

Dimana :

a : area onterfesial efektif

VI- 4

€ : Fractional voids

gc : konversi gravitasi = 32,2 ft/dtk2

Berdasarkan Ludwig fig 9-11B maka diketahui ordinat = 0,03

= G2 a x μ0,2 = Vg2 a ρG x x2 x μ0,2

ρG €3 ρL x gc €3 ρL x gc

maka Vg2 = 22 9,09208,01301428,642,3203,0xxx

xx

= 0,64

Vg = 0,8 ft/sec (kecepatan flooding)

Flow rate gas :

Qv = V x 1 jam Ρ 3600 detik

=9208,0

07,23410 x ik

jamdet3600

1

= 7,062 ft3/detik

Maka cross sectional area diperoleh :

A = 7,062 ft3/detik 0,4 ft/detik

= 17,65 ft2

Diameter tower :

Diameter tower :

D = 65,17)14,3/4( x

= 4,74 ft =56 in

Lokasi 0,05 dan 0.0546 pada fig 9-11D reading berada pada kondisi lower loading

region.

VI- 5

Diameter pada flooding sebesar 50%

Kecepatan operasi = 0,5 x 0,8 = 0,4 ft/detik

- Persen flooding

Diameter pada flooding sebesar 50 %

Kecepatan operasi = 0,5 x 0,8 = 0,4 ft/detik

Dari gambar 9-11A diperoleh flooding line for dumped packing = 0,064

Maka persen flooding :

%97%100064,0058,0

=x

Evaluasi :

Menurut Ludwig hal 155, koreksi persen floding dapat dicari melalui jenis

packing yang digunakan yakni Berl Sadlles 1 inch;

sama) (terbukti%97%100158125

8,12

2

=x

- Persen loading (average)

Menentukan tinggi isian

Absis 0,058 untuk memberikan ordinat 0,064 pada line B

Kecepatan masa gas = 23.410,27 lb/jam : 4,74 ft2

= 4938,8 lb/jam ft2

(gambar 9.30 ludwig) diperoleh harga

Hog = 1,875

Kog untuk air = 6,33

Maka : Z =1,875 x 6,33

= 11,9 ft packing

VI- 6

- Pressure drop

Dari gambar 9-11A Ludwing diperole pressure drop (∆P) : 0,4 in water per

feet (lower limit loading zone)

Pressure drop untuk water absorber = 0,4 – 0, 6 (memenuhi)

∆P bed = (0,4) x (15) = 6 in water/ft packing

Estimasi presure drop per support: 1 in

Maka untuk 2 support + 1 support plate :

= 3 x 1 in = 3 in

Total estimasi pressure drop :

∆P : 6 in water/ft packing

Internal : 3, 0 in water/ft packing

Total : 9 in water/ft packing

Liquid hold-up dalam tower

htw = 0,004 L’ 0,6

dP

htw = 0,004 1,49’ 0,6

0,68

= 0,485 ft3/ft3 water.

Dimana :

Htw = Water Hold up

L’ = Liquid rate

Dp = Equivalent Spherical packing

Dp diperoleh dari tabel 9-7 untuk nominal size 1 in = 0,68

VI- 7

- Berat

Berat packing kerin dalam kolom

= 45 lbs/ft3 x 15 x 0,785

= 529,875 lbs

Total berat pada bottom support plate jika operasi tidak flooded

= 52,3 + 529,875

= 582,175 lbs

Keamanan pada saat flooding

Menurut tabel 9.6A hal 124 Luwig % free gas space = 69 %

Volume liquid space = 15 x 0,785 x 0,69

= 8,12 ft3

Berat air dalam space = 8,12 x 62,428

= 506.,91

Maximum support load = 529,875 + 506.,91

= 1036,785 lbs

Specifik support load = 1,1 x 1036,785 lbs

= 1140,46 lbs

Dari fugure 9-2D Ludwig dan tabel 14-7b Perry, untuk tower silinder

standard, dari data-data di atas diperoleh:

Dimensi shell

ID : 15 in

OD : 16,25 in

VI- 8

Tinggi shell : 15 feet = 180 in

Tebal shell : 5/8 in

Tebal bottom :3/4 in

Dimensi isian

Jenis : keramik intalox saddle

Ukuran : 1 in

Dp : 0,68 in

Berat/ft3 : 42 lb/fit3

Dimensi Support plate

Diameter plate : 14 in

Tinggi plate : 1 in

D lubang : 1 ¼ in

Jml lubang : 31

Berat : 19 lbs

Menentukan tingi tutup atas dan bawah berbentuk standartdishead (ha = hb dan

thb=tha)

Tinggi tutup : 0,169 x ID

: 0,169 x 15 in = 2,535 in

Tinggi kolom (L) = tinggi shell + 2 (ha)

= 180 in + 2 x (2,535 in )

=185,07 in = 15,4225 ft.

VI- 9

Menentukan tebal tutup atas (tha)

Tha = 0,885 x pi x r + C

F x E – 0,1pi

= 161

763,1301,085,0152005,7763,130885,0

+− xx

xx

= 3/16 in

Thb = tha = 3/16 in

6.4. Perhitungan Nozzle

A. Perencanaan :

Nozzle pada tutup bawah standard dishead

• Nozzle untk pemasukan gas masuk

• Nozzle untuk pengeluaran slurry

Nozzle pada tutup bawah standard dishead

• Nozzle untuk pemasukan air

• Nozzle untuk pengeluaran gas produk

Digunanakan flange standard tipe welding neck pada :

• Nozzle untuk pemasukan gas masuk.

• Nozzle untuk pengeluaran slurry

• Nozzle untuk pemasukan air

• Nozzle untuk pengeluaran gas produk.

VI- 10

B. Dasar Perhitungan

Nozzle pada tutup bawah standard dished

A. Nozzle pemasukan gas.

Rate gas masuk = 2438,4347 kg/jam= 5375 lb/jam

Densitas produk = 62,428 lb/ft3

Perhitungan

Rate volumerik (Q) = Rate produk keluar ρ produk

= 5375 lb/jam 62,428 Lb/ft3

= 405 ft3/jam

=0,012 ft3/dt

Dari Peter & Timmerhausse fig 14.2 hal 498, didapatkan Di optimum :

Di opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,112)0,45 (57,7015)0,13

= 3,9 x 0,373 x 1,69

= 2,45 in

= 0,204 ft

Dari Geankoplis, App. A.5 al 892, maka dipilih pipa 2 in IPS Sch. 40 dengan

ukuran :

• ID = 2,06 in

• OD = 2,375 in

• A = 0,023 ft2

VI- 11

Dari Brownell & Young, table 12-3 di dapatkan :

Ukuran pipa nomina (NPS) = 2 in

Diameter flange (A) = 6 in

Ketebalan flange minimum(T) = ¾ in

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 3 5/8 in

Diameter hub pada dasar (E) = 3 1/6 in

Diameter hub pada titik pengelasan (K) = 2,38 in

Panjang julakan hub (L) = 2 ½ in

Diameter dalam flange (B) = 2,07 in

Jumlah lubang baut = 4 buah

Diameter baut = 5/8

B Nozzle pengeluaran slurry :

- Rate slurry =10.389,9243 kg/jam = 22.907,7051lb/jam

- Densitas = 66,65731 lb/ft3

Perhitungan :

Rate volumerik (Q) = Rate produk keluar ρ produk

=22.907,7051lb lb/jam 66,65731 Lb/ft3

= 343,663 ft3/jam

= 0,095 ft3/dt

Dari Peter & Timmerhausse fig 14.2 al 498, di dapatkan Di optimum:

Di opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,095)0,45 (66,65731)0,13

VI- 12

= 3,9. 0,346. 1,72

= 2,32 in

= 0,193 ft

Dari Geankoplis, APP A.5 al 892, maka dipilih pipa 2 in IPS Sch.40 dengan

ukuran:

ID = 2,067 in

OD = 2, 375 in

A = 0,023 ft2

Dari Brownell & Young tabel 12-3 di dapatkan :

Ukuran pipa nomina (NPS) = 2 in


Ketebalan flange minimum(T) = ¾ in

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 3 5/8 in






Diameter baut = 5/8

C Nozzle pemasukan air

Rate bahan masuk = 2438,4347 kg/jam = 5375,4347 lb/jam

Densitas = 62,428 lb/ft3

Perhitungan :

VI- 13

Rate volumerik (Q) = Rate air masuk ρ produk

= 5375,4347 lb/jam 62,428 Lb/ft3

= 86,106 ft3/jam

= 0,0239 ft3/dt


Di opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,0239)0,45 (62,428 )0,13

= 3,9.0,186.1,71

= 0,0816 in

= 0,0068 ft

Dari Geankoplis, APP A.5 al 892, maka dipli pipa 1,25 in IPS Sch.40 dengan

ukuran:

ID = 1,380 in

OD = 1,660 in

A = 0,0104 ft2


Ukuran pipa nomina (NPS) = 1,25 in

Diameter flange (A) = 4 5/8 in

Ketebalan flange minimum(T) =5/8 in

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 2 ½ in



VI- 14

Panjang julakan hub (L) = 2 ¼ in



Diameter baut = 1/2

D. Nozzle Untuk Pengeluaran Gas Produk

Rate gas keluar = 2670,7757 kg/jam = 5888,5263lb/jam

Densitas = 26,3358 lb/ft3

Perhitungan :

Rate volumerik (Q) = Rate gas keluar ρ produk

= 5888,5263 lb/jam 26,3358 Lb/ft3

= 223.5939 ft3/jam

= 0,062 ft3/dt


Di opt = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (0,062)0,45 (26,3358 )0,13

= 3,9 0,286. 1,53

= 1,70 in = 0,14 ft

Dari Geankoplis, APP A.5 al 892, maka dipli pipa 1,25 in IPS Sch.40 dengan

ukuran:

ID = 1,380 in

OD = 1,660 in

A = 0,0104 ft2

VI- 15


Ukuran pipa nomina (NPS) = 1,25 in

Diameter flange (A) = 4 5/8 in

Ketebalan flange minimum(T) =5/8 in

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 2 ½ in



Panjang julakan hub (L) = 2 ¼ in



Diameter baut = 1/2

Dari Brownell & Young tabel 12.2 hal 221 diperoleh dimensi flange untuk semua

nozzle, dipilih flange standard tipe welding nec dengan dimensi nozzle sebagai

berikut:

Nozzle A = Nozzle untuk pemasukn gas

Nozzle B = Nozzle untuk pengeluaran slurry

Nozzle C = Nozzle untuk pemasukan air

Nozzle D = Nozzle untuk pengeluaran produk

NPS = Ukuran pipa nominal, in

A = Diameter luar flange, in

T = ketebalan flange minimum, in

R = Diameter bagian luar ang menonjol, in

E = Diameter hubungan atas, in

VI- 16

K = Diameter hubungan pada titik pengelasan, in

L = panjang julakan, in

B = Diameter dalam flange, in

Nozzle NPS A T R E K L B

A 2 6 ¾ 3 5/8 3 1/16 2,38 2 ½ 2,07

B 2 6 ¾ 3 5/8 3 1/16 2,38 2 ½ 2,07

C 1 ¼ 4 5/8 5/8 2 ½ 2 5/16 1,66 2 ¼ 1,38

D 1 ¼ 4 5/8 5/8 2 ½ 2 5/16 1,66 2 ¼ 1,38

2. Sambungan Antar Tutup dengan Shell.

Untuk mempermudah pemeliharaan dan perbaikan dari kolom absorbsi maka

tutup menara dihubungkan dengan bagian shell dengan menggunakan system

flange dal bolting.

1. Flange : Hingh alloy Steel SA-336 Grade F8 Type 304

Tensil stress min : 75.000

Allowable stress :18.750

Type flange : Ring flange loose Type

2. Bolting : High alloy Steel SA-193 Grade B8 Tpe-321

Tensil stress min : 75.000

Allowable stress :15.000

3. Gasket : Asbeston with suitable binder

VI- 17

Gasket factor (m) : 2,75 y = 3700 (B & Y fig.12.11 hal 228)

(Browned & Young

Perencanaan Gasket

A. Menentukan lebar gasket

dido =

)1( +−−

mpypmy (B & Y per 12.2. hal 226)

= )175,2(463,1453700

)75,2463,145(3700+−

− x

= 1,023

ID Gasket = OD shell =16,25 in

DO Gasket = 1,023 x 16,25 = 16,623

Lebar gasket minimum =2

25.16623,16 − = 0,18

Diameter rata-rata gasket (G) = ID + lebar gasket

= 16,25 + 0,18 =16,43 in

Perhitungan jumlah dan ukuran baut

a. Perhitungan beban baut

Beban agar gasket tidak bocor (H¥)

Wm2 = hy = b x μ x G x y (B%Y pers 12 88 hal 240)

Didapat lebar setting gasket bawah:

Bo = N/2 = 216/2 = 0.0625 in

Evektivitas gasket untuk : b< ¼’ maka:

VI- 18

B = bo

= 0.0625 in

Sehingga:

Hy = Wm2 = 0.0625 x 3.14 x 16.43 x 3700

= 11.475.406

Beban tanpa tekan (Hp)

Hp = 2 x b x μ x G x mxp (B&Y pers. 12.90 hal 20)

= 2 x 0,0625 x 3,14 x 16.43 x 2,75 x 145,463

= 2481,529 lb

Beban baut karena internal pressure (H)

H = 3,14 x G2 x p (B & Y per.12.89 hal 240) 4

= 463,145623,1614,3 2 xx

= 28524,05 lb

Jadi total berat pada kondisi operasi :

Wm1 = H + HP

=28.524,05 lb + 2481,529 lb

=31005,579 lb

Karena Wm1 > Wm2 maka yang memegang kontrol Wm1

Perhitungan luas bolting minimum area

Dari persamaan 12-92 Brownwl & Young, hal 240:

Am = fb

Wm1 = 15000

579,31005 = 2,067 in2

VI- 19

Perhitungan bolt minimum

Dari tabel 10.4 Brownwl & Young, hal 188dicoba:

Ukuran baut : 1 in

Root area : 0,55 in2

Maka jumlah bolting minimum :

= rootarea

Am = 55,0067,2 =3,75 baut = 4 baut

Dari tabel 10.4 Brownwl & Young, hal 188 didapat:

Bolt spacing : 3 in

Minimum radial distance : 1 3/8 in

Edge distance : 1 1/16 in

Bolting cyrcle diameter (C) : ID shell + 2 (1.4159 x go x R)

Dengan go = tebal shell – 3/6 in

C = 15 + 2 (1.4159 x 3/16 + 1 3/8)

= 19,28 in

14.3

nxBs = 14.334x = 3,821 << 4 (memenuhi)

Diameter luar flange (A) :

OD = C + 2E = 19,28 + 2 x 1 1/16

= 21,405

Cek lebar gasket :

Ab actual = jumlah bolt x root area

= 4 x 0,55 = 2,2 in2

VI- 20

Lebar gasket minimum = Ab actual x F 2 x μ x Y x G

= 805,15370014,32

150002,2xxx

x

= 0,0898 >.0,0625 (memenuhi)

Jadi lebar gasket = 3,16 in

Perhitungan momen

Untuk keadaan bolting up (tanpa tekanan dalam)

W = (Ab + Am) x F ( B dan Y pers 12.94 hal 242) 2

= 2

15000)067,22,2( x+

= 341,05 lb

Jarak radial dari beban gasket terhadap bolt ciccle (Hg)

Hg = 2

GC −

= 738,12

805,1528,19=

−

Momen flange (Ma);

Ma= Hg x w =1,738 x 34105,5=59275,36 lb in

Dalam keadaan operasi

W = Wm1= lb

Momen dan force daerah dalam flange (Hd)

Hd = 0,785 x B2 x p ( B & Y pers 12.96 hal 242)

VI- 21

Dimana :

B : diameter luar shell = 16,25 in

P : tekanan operasi = 145,463

Hd : 0,785 x 16,252 x 145,463 = 26.232,24 lb

Radial bolt cycle pada aksi Hd :

hd = 2

BC− = in64,12

1628,19=

−

Moment Hd :

Md = hd x Hd (B & Y pers 12.98 hal 242)

= 1,64 x 26.232,24 = 47.490,88 lb in

Hg = W – H

=34105,5 lb – 28524,05 lb = 5581,45 lb

Mg = Hg x hg

=5581,44 lb – 28254,05 = 5581,45 lb

Ht = H – Hd

=28524,05 lb – 26232,24 lb = 2291,81 lb

Ht = 2

hghd + = in689,13

738,164,1=

+

Moment (Mt)

(Mt) = Ht x ht = 2291,81 x 1,689 in = 3870,87 in

Moment total pada keadaan operasi :

Mo = Md + Mg + Mt

= 47940,88 + 9700,56l +3870,87=61512,31

Karena Mo >>Ma, maka Mmax = Mo = lb in

VI- 22

Perhitungan tebal flange

t = fxB

YxMax

Dimana = k = A/B

A = diameter lubang flange =21,405 in

B = diameter luar shell = 16,25 in

Maka : 21,405 in = 1,34 16,25 in

Dari Brownel & Young fig. 22 hal 238.

Dengan K = 1,34 didapat harga Y=6,5

Sehingga tebal flange :

t = inx

x 67,11615000

31,615125,6=1,67

Perhitungan penyangga

Penyangga dirancang untuk menahan beban kolom absorber dan

perlengkapannya. Beban-bena yang ditahan oleh penyangga terdiri dari :

a. Berat bagian shell

- Berat shell dan berat tutup

b. Berat kepengkapan bagian dalam

- Berat down comer dan berat tray

c. Berat kelengkapan bagian luar

- Berat larutan

- Berat pipa

VI- 23

- Berat isolasi

- Berat attachment seperti nozzle, valve dan alat control

Berat beban yang harus ditahan kolom penyangga

a. Berat shell

Tebal shell : : 5/8 in = 0,625 in = 0,05 ft

Tinggi shell : 15 ft = 180 in

Keliling shell : 3,14 x tebal shell = 3,14 x 5/8 in = 1,9625 in = 0,16 ft

Luas shell :keliling x tebal shell = 0,16 ft x 0,05 ft = 0,8 ft2

Volume shell : luas x tinggi

: 0,8 ft2 x 15 ft = 12 ft3

ρ shell : 490 lb/ft3 (Perry 6th tabel 3-11 hal 3-95)

Berat shell(ws) : volume x ρ shell

: 12 ft3 x 490 lb/ft3 = 5880 lb

b. Berat tutup

D = do + ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡42do + ( 2 x sf) – 2/3 x icr

Dari tabel 5.11 B & Y didapat :

Do = 16,25 icr =1, sf = 2

D = 16,25 + ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

4225,16 + ( 2 x 2) – 2/3 x 1

D = 20 in

Volume = /4 x d x tebal tutup

= 0,785 x (20) x 3/16 = 2,94 ft3

Berat tutup total (Wtu) : Volume tutup x ρ x 2

VI- 24

: 2,94 x 490 x 2 = 2884,875 lb

c. Berat down comer

Dipakai dasar perhitungan dengan down comer tanpa lubang aliran uap.

ID down comer = 16/12 ft

Luas down comer : ¼ x ID2

: 0,784 x (16/12)2 = 1,395 ft2

Volume : luas x tebal

: 1,395 x 0,1875 = 0,262 ft3

Berat sat plate : volume x ρ

: 0,262 x 490 = 128,22 lb

Berat keseluruhan (Wd) : jumlah x berat satu plate

: 8 x 128,22 = 1025,76 lb.

d. Berat tray

Ditetapkan berat tiap tray = 25 lb/ft3

Luas tray = Ac – Ao = 0,986 ft2 – 0,8108 ft2 = 0,1752 ft2

Jumlah tray = 8 buah

Berat tray (Wtr) = n x luas tray x berat tray

= 8 x 0,1752 x 25 = 35,04 lb

Penyangga tray yang digunakan egual angles

Ukuran = 1 ½ in x 1 ½ in x ¼ in

Berat = 2,34 lb/ft

Wpt = (2,34 x 8 x 1,5)/12

= 2,34 LB

VI- 25

e. Berat larutan

Wl = m x t

Dimana

WL = Berat larutan dalam absorber = 2438, 4347 kg

T = waktu tinggal 1 jam

WL = 2438, 4347 kg/jam x 1 jam

= 2438, 4347 kg = 5375,4347 lb

f. Berat Pipa

Pipa yan ada telah mencakup untuk feed masuk absorben, absorben

masuk, bottom produk, dan top produk.

Ditetapkan : 4 x tinggi kolom absorber

: 4 x 101,28 in = 405,12 in = 33,76 ft

Diambil rata-rata pipa 3 in sch 40 berat 7,58 lb/ft

Berat pipa (Wp) = 33,76 ft x 7.58 lb/ft = 255,9 lb

g. Berat Isolasi

ρ bahan : 40 lb/ft3

Tebal isolasi :3 – 6 in diambil 6 in = 0,5 ft

Berat isolasi : pi/4 x OD shell x ts x t isolasi x ρ isolasi

: 0,785 x (16/12) x (3/16) x 0,5 x 40

: 3,925 lb

h. Berat attacment

Berat attacment meliputi nozzle, valve dan alat control

Wa = 18 % WS ( B & hal 157)

VI- 26

= 18 % x 270,24 lb = 48,64 lb

Jadi berat total yan harus ditopang penangga:

W total = Ws + Wtu + Wd + + Wpt + WI + Wp + Wi + Wa

W = 270,24 + 2884,875 +1025,76 + 2,34 + 5375,4347 + 255,9 + 3,925 +48,64

= 9867,1177

Perencanaan skirt support

Sistem penyangga ang digunakan adalah skirt support

Tinggi support = ½ L + 2,5 ft

Dimana :

L : Tinggi tangki absorber = tinggi shell

= 101,28 in = 8,44 ft

Tinggi support = ½ (8,44) + 2,5 ft

= 6,72 ft = 80,64

Menentukan tebal skirt

- Stress karena angin

Fwb = xtDo

xHDiDo

2

2

289,15 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

H = tinggi karena skirt ke top kolom = 6,72 + (1/2)(8,44) = 10,94 ft

Fwb = txt

xx47,117

25,16

94,102

1525,1689,15

2

2

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

- Stress dead weight

FDB = xdoxtW

π

VI- 27

= txtx39,196

1614,31177,9867

=

- Stress kompresi maksimum

Fcmax =0,125 E (t/do)cosα

Dimana : E = concrete = 2. 106 psi ( Brownell & Young hal 183)

Fc max = 0,125 x 2.106 (t/90)

= 2777,7 t

FcMax = fwb + fdb

2777,7 t = 117,47/t + 196,39/t

= =7,2777

86,313

= 0,38

Jadi tebal skirt yang digunakan = 4

Perhitungan Bearing plate

Dari Brownell & Young tabel 10.1 hal 184 diperoleh :

Fc = 2500 psi

fc max = 1000 psi

n = 12

Trial ; fs allowable untuk struktural stell skirt = 20.000 psi

Diameter kolom = 15 in

Ditetapkan

OD shell :16,25

Maka OD bearing plate : 1,25x 16,25 = 20,31 in

Jumlah Chair : 4 ( B & Y tabel 10.5 hal 191)

VI- 28

Jumlah bolt : 4 Ukuran baur : 1 in ( B & Y tabel 10.4 hal 188)

Luas bolt : 0,551 in2

Dari pers 9.11 Brownell & Young hal 158

Pw = 0,0025 x Vw2 ( B & Y pers 9.11 hal 158)

Dimana :

Pw = tekanan angin permukaan alat (lb/ft2)

Vw = kecepatan angin = 100 mph

Maka :

Pw =0,0025 x 1002 = 25 lb/ft2

Mw = ½ x Pw x H2 x 2

ODID +

Dimana :

Mw : bending moment pada puncak kolom (lb/ft)

deff : diameter efektif vessel = (ID + OD)

H : tinggi skirt ke top kolom = 10,94 ft

Maka :

Mw = ½ x 25 x (10,942) x 2

25,1615+

= 2244,07 lb/ft

t3 = inIDOD BP 22

25,1631,202

)(=

−=

−

Diperkirakan fc = 1000 psi

K =

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

nxfcfs1

1

VI- 29

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

100012200001

1

x

=0,375

Fc (bolt cycle) = Fc max x 32

32

3 txkxdxtxkxdxt

+

= 2500 x2220375,02

220375,02+xxx

xxx

= 2500 x 40/42

= 2380,952 psi <2500 (memenuhi)

Daro B dan Y tabel 10.2 hal 186

Untuk harga K = 0,375 maka

Cc = 1,765 z= 0,369

Ct = 2,224 j = 0,784

Tensile load (Ft) dapat dihitung Eq 10.24 Brownel hal 189

Ft : jxdWdwxzxdMw )(−

: 33,218912/200784

)12/31,20369,011776,9867(07,2244=

−x

xx lb

Dimana :

A : root area = 0,55 in2

Dbolt size : 1 in

Jumlah baut : 4 ( B & Y tabel 10.4 hal 188)

t1 : xOD

EbautxAπ

: 31,2014,3

55,04x

x =0,035

VI- 30

Relation ship pada tension side :

Ft = fs x t1 x r x C1 ( B & Y pr 10.9 hal 185)

Fs = 11xrxCt

ft = 88,112/75,0035,0

33,2189xx

=2617,99 psi

Fc = Ft + Wdw ( B & Y per 10.27 hal 186)

= 2189,33 lb + 9867,1177 lb = 12056,4477 lb

Kompresive stress sesungguhnya pada bolt cycle (Fc) :

Fc = (t2 + n t1) x r x fc x Cc

T2 =t3 - t1 = 2- 0,035 = 1,965 in

fc = xrxCcntt

Fc)12( +

fc = 765,1

1210)035,012965,1(

4477,056.12

xxx+

= 207,144

Pengecekan harga k :

K =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

nxfcfs1

1

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ +15,149512

99,26171

1

x

= 0,42

Untuk harga K = 0,42 maka :

Cc = 1,765 z = 0,416

Ct = 2,224 j = 0,784

VI- 31

Mengecek komprosive stress baut maksimum (fs comp) yang sesungguhnya

berdasarkan persamaan 10.2 Brownel & Young hal 184 :

Fscompressive = n x fc = 12 x 207,144 lb = 2485,728 psi

Dari persamaan 10.30 Brownel dan Young hal 187 didapat:

Fc (max induced) = ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

dk x x 2 x tdk x x 2 x Fc 3

cyclebolt

= ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ + 20 x 0,42 x 22 20 x 0,42 x 2 x 207,144

= 277,86 < 1000 psi (memenuhi)

Dari Brownel dan Young tabel 10.4 hal 188 didapatkan ukuran baut 1" dengan

dimensi :

Bolt spacing min (Bs) = 2 1/4 "

Nut dimension = 1 ⅝ "

Bearing plate = Type eksternal bolting chair, pada plate dipasang

compressing ring agar lebih kuat

Ditetapkan tinggi gusset = 12 in

Bearing diperluat dengan 4 buah gusset yang mempunyai spasi yang sama (gusset

spacing)

Dari gambar 10.6 Brownel & Young hal 191 didapat :

Lebar gusset = A : 9 + 3 = 12

Jarak gusset = B : 8 + 3 = 11

Luas area bolt (AB) = 5,621 in2

Maksimal bolt load ditentukan (P) :

P = fs x AB (Eq. 10.35 B & Y hal 190)

VI- 32

Dimana : fs = hasil perhitungan tekanan yang disebabkan oleh baut = 2617,99 psi

lb/in2

Beban bolt (P) = 2617,99 psi lb/in2 x 5.621 lb/in2 = 14.715,7219lb/in2

L = (ODBP - ODshell)/2 = (20,31 – 16,25)/2 = 2 in

Dari Brownel & Young tabel 10.4 hal 188 didapat :

e = 2851

= 0,8125

µ = poison ratio = 0.3 (untuk stell eq. B & Y hal 192)

γ = 0.4575

My = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+ ) - (1

e l 2In x ) (1 x

4P γ

πμ

π

= ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛+ 0,4575) - (1 0,8125 x 3,14

2 x 2In x 0,3) (1 x 3,14 x 4

14.715,721

= 902,209 lb in

Ts = 000.20

902,209 x 6 F

My x 6

max

=

= 0,27 = 5/16 in

Maka tebal compression plate = 5/16 in

.t4 = 000.20 x 0,27) - 2(

718.4 x 6 f x bhd) - (t

My x 6

allow3

=

= 0,353 = 83 in

Maka tabel bearing plate = 3/8 in

VI- 33

.t6 = 3/8 t5 = 165 x

83 = 0,117 in =

163 in

Maka tinggi gusset = 163 in

Diameter anchor bolt

Dari data di atas maka diperoleh :

- Panjang = 12 inch

- Diameter = 3 inch

- Jumlah = 8 buah

Dimensi pondasi

Pondasi terdiri dari beban dengan kandungan air 6 US gal per 94 sack semen

(B & Y tabel 10.1 hal 184)

Beban total yang harus ditahan pondasi :

- Berat bejana total

- Berat kolom penyangga

- Berat base plate

Gaya yang bekerja pada pondasi dianggap sebagai gaya vertikal berat total kolom,

sedangkan bidang kerja dianggap bujur sangkar dengan perencanaan ukuran :

Luas tanah untuk pondasi : luas pondasi atas = 24 x 24 = 576 in2

Luas tanah untuk dasar pondasi : luas pondasi bawah : 48 x 48 = 2304 in2

Tinggi pondasi : 24 in

Luas rata-rata (A) : 1/2 (242 + 242) = 1440 in2

Volume pondasi (Vp) : A x t = 1440 x 24 = 34650 in2

Densitas untuk gravel : 126 lb/ft3 (Perry 6th tabel 3 - 118)

VI- 34

Maka :

W pondasi = V x ρ = 34560 x 126 lb/ft3 x 5.787 .10-4 ft/in3

= 2520 lb

Berat total keseluruhan :

W total : 2520 + 9867,1177lb = 12.387,1177 lb

Tekanan tanah

Pondasi didirikan di atas sand & gravel dengan minimum safe bearing power

= 5 ton/ft3 dan maksimal safe = 10 ton/ft3. Diambil 7,5 ton/ft3.

Kemampuan tanah menahan tekanan sebesar :

P =7,5 ton/ft3 x 2in1440ft 1 x

ton12520lb = 13,125 lb/in3

Tekanan sistem pondasi terhadap tekanan luas tanah (P) :

P = 2in 1440712.378,117

AW total

=

= 8,60 lb/in2 <<< 13,125 lb/in2 (memenuhi)

Kesimpulan :

Karena tekanan yang diberikan pada tanah lebih kecil dari kemampuan tanah

menahan tekanan, maka pondasi dengan (24 x 24) in untuk luas atas dan (48 x 48)

in untuk luas bawah dan tingi pondasi 24 in dapat digunakan (aman).

VI- 35

Spesifikasi kolom absorber :

1. Dimensi shell :

ID = 15 in

OD = 16,25 in

Tinggi shell = 15 feet=180 inch

Tebal shell = 5/8 in

Tinggi kolom isian = 11,9 ft packing

Bahan konstruksi : HAS SA -286 Grade M type 410

2. Dimensi Isian

Jenis = keramik intalox saddle

Ukuran = 1 in

Dp = 0,68 in

Berat /ft3 = 42 lb/ft3

3. Dimensi Support plate :

Diameter plate = 14 in

Tinggi plate = 1 in

D lubang = 1 1/4 in

Jml lubang = 31

Berat = 19 lbs

4. Pressure Drop :

Δ P = 6 in water

Internal = 3 in water

Total = 9 in water

VI- 36

5. Tutup atas dan tutup bawah

Tinggi : 2,53 in

Tabel :3/16

Bahan konstruksi : HAS SA -286 Grade M type 410

6. Nozzle gas masuk :

Ukuran pipa nomina (NSP) = 2 in


Ketebalan flange minimum (T) = ¾ in

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 35/8 in

Diameter hub pada dasar (E) = 31/16 in





Diameter baut = 5/8

7. Nozzle pengeluaran slurry :

Ukuran pipa nomina (NSP) = 2 in


Ketebalan flange minimum (T) = ¾ in

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 35/8 in

Diameter hub pada dasar (E) = 31/16 in

Diameter hub pada titik pengelasan (K) =2,38 in


VI- 37



Diameter baut = 5/8

8. Nozzle pemasukan air

Ukuran pipa nomina (NSP) = 1,25

Diameter flange (A) = 4/5/8

Ketebalan flange minimum (T) = 5/8

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 2/1/2

Diameter hub pada dasar (E) = 2/5/16

Diameter hub pada titik pengelasan (K) = 1,66

Panjang julakan hub (L) = 2/1/4

Diameter dalam flange (B) = 1,38


Diameter baut = 1/2

9. Nozzle pengeluaran produk gas

Ukuran pipa nomina (NSP) = 1,25

Diameter flange (A) = 4 5/8

Ketebalan flange minimum (T) = 5/8

Diameter luar bagian yang menonjol (R) = 2/1/2

Diameter hub pada dasar (E) = 2/5/16

Diameter hub pada titik pengelasan (K) = 1,66

Panjang julakan hub (L) = 2/1/4

Diameter dalam flange (B) = 1,38

VI- 38


Diameter baut = 1/2

10. Flange dan gasket

Diameter flange : 21,405 in

Tebel flange : 1,67 in

Bahan kons flange : HAS SA 366 Grade F8 type 304

Lebar gasket : 0,18 in

Diameter gasket : 16,43 in

Bahan kons gasket : Asbestos

11. Baut

Ukuran baut : 1 in

Bolting minimal : 4 buah

Diameter bolt circle : 19,28 inch

Bahan konstruksi : HAS SA 193 Grade F8 type 321

12. Skirt support

Tinggi : 80,64 in

Tebal : 4 in

Bahan konstruksi : High alloy SA 240 Grade M type 316

13. Bearing plate

Type : Eksternal bolting chair

Diameter dalam : 15 inh

Diameter luar : 20,31 inh

VI- 39

Tebal bearing : 2,56 in

Tinggi gusset : 12 in

Jumlah gusset ; 4 buah

Tebal gusset : ½ in

Compresiion plate : ½ in

Jumlah bolt : 8

Bahan kontruksi : carbon stell SA 135 grade B

14. Anchor bolt

Panjang : 12 in

Diameter : 3 in

Jumlah : 8 buah

15. Pondasi

Type : 6 US gallon water/94sack sement

Luas atas : 576 in2

Luas bawah : 2304 in2

Tinggi pondasi : 24 in

Bahan Kontruksi : cement sand and gravel

VI- 40

BAB VI

PERANCANGAN ALAT UTAMA

Perancangan alat utama dalam pra rencana pabrik ini adalah fermentor. Secara

garis besar spesifikasi alat utama adalah sebagai berikut :

1. FERMENTOR

Fungsi : Sebagai tempat terjadinya fermentasi kotoran sapi hingga

terbentuk biogas.

(C6H10O5)n + ( H2O)n (3CH4)n + (3CO2)n

Type : Tangki berpengaduk dengan coil pendingin

Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas berbentuk standar dished dan tutup

bawah berbentuk conical dengan sudut 120 0C.

Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316

Jumlah : 24 buah (1 buah cadangan)

Waktu tinggal : 1 jam tiap fermentor

Suhu operasi : 50 0C

Tekanan : 1 atm

Kapasitas : 33.333,34 kg

Perlengkapan fermentor terdiri dari :

1 Coil pendingin yang berfungsi mengalirkan air pendingin yang digunakan untuk

menjaga proses fermentasi tetap berada pada suhu optimum fermentasi (30 0C),

karena pada proses fermentasi akan menghasilkan panas (reaksi bersifat eksotermal).

VI- 1

2 Pengatur suhu untuk mengatur suhu agar tetap pada 30 0C (Temperature

Controller/TC).

3 pH Controller

4 Pressure Controller

5 Level Controller

6 Pengaduk untuk membantu proses perpindahan panas dan pemerataan campuran.

Pada fermentor ini dilengkapi pula dengan nozzle-nozle, dimana nozzle-nozle

tersebut diletakan pada tiga bagian, yaitu :

1. Dua nozzle pada tutup atas, meliputi : pemasukan feed dan pengeluaran produk atas

(gas).

2. Tiga nozzle ada pada bagian silinder, yaitu nozzle untuk pemasukan dan pengeluaran

coil, serta man hole.

3. Satu nozzle ada pada bagian tutup bawah yaitu untuk pengeluaran produk bawah.

Alat ini dioperasikan secara kontinyu dengan waktu tinggal selama 48 jam.

Perincian opersional masing-masing tahap sebagai berikut :

a. Pengisian bahan baku dan proses fermentasi

Pengisian dilakukan dengan waktu pengisian 5 menit dan proses fermentasi terhitung

saat bahan baku mesuk pertama kali. Tujuan pengadukan untuk membantu proses

perpindahan panas pada pengaturan suhu fermentor. Media dijaga pada suhu

optimum sehingga terjadi fermentasi dengan mengalirkan air pendingin lewat coil

dan diatur dengan Temperature Controller (TC).

b. Pengosongan

Pengosogan dilakukan selama 10 menit dan hasil dari proses dialirkan ke kompresor.

VI- 2

c. Pembersihan

Setelah fermentor kosong dilakukan pembersihan dengan air selama 15 menit.

d. Sterilisasi

Fermentor yang telah bersih, kemudian disterilisasi dengn steam pada suhu 100 0C

selama 30 menit untuk membunuh mikroorganisme yang tidak berguna dalam proses

fermentasi.

6.1. Dasar perencanaan

• Rate bahan = 33.333,34 kg = 73.487,435 lb/jam

• Waktu tinggal = 48 jam (2 hari)

• Densitas campuran = 73,6 lb/ft3

• Viskositas = 0,048 lb/ft . dt

Fermentasi dilakukan selama 48 jam dengan pengisian fermentor setiap 1 jam, sehingga

massa masuk adalah :

m = 73.487,435 lb/jam

Vliquid = campuran

totalmρ

= 3/6,73/435,73487

fitlbjamlb = 879,036 ft3

6.2. Perencanaan

• Digunakan 24 buah fermentor dengan 1 buah fermentor sebagai cadangan.

• Digunakan jenis dlinder tegak dengan tutup atas berbentuk standar dished dan

tutup bawah conical dengan sudut 1200C dan dilengkapi dengan coil pendingin.

• Bahan konstruksi adalah High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316.

6.3. Tahap perencanaan

VI- 3

• Dimensi bagian fermentor

• Dimensi pengaduk

• Dimensi coil pendingin

• Dimensi penyangga fermentor

6.3.1. Dimensi bagian fermentor

Menentukan di

Vruang kosong = 20% VT, maka :

VT = Vliquid + Vrk

= 879,036 ft/jam + 0,2 Vtotal

0,8 Vtotal = 879,036 ft/jam

Vtotal = 1098,795 ft3

VT = Vsilinder + Vtutup atas + Vtutup bawah

1098,795 ft3 = ¼ π di2 Ls + 0,0847 di3 + α

π

21

3

/24 tgdi

1098,795 ft3 = ¼ π di2 (1,5 di) + 0,0847 di3 + )60(24

3

tgdiπ

1098,795 ft3 = 1,1781 di3 + 0,0847 di3 + 0,0756 di3

1,3384 di3 = 1098,795 ft3

di3 = 3384,1

795,1098 = 820,977 ft3

di = 9,37 ft = 112,44 in.

Menghitung volume liquid dalam shell (HL)

Vliquid dalam shell = Vliquid – V tutup bawah

VI- 4

= 879,036 ft3 - α

π

21

3

/24 tgdi

= 879,036 ft3 -)60(24

)37,9( 3

tgπ

= 879,036 ft3 - 62,143

= 816,894 ft3

Menghitung tinggi larutan dalam tangki (Lls)

Lls = 24/ dixV shelldalamliquid

π

= 2

3

)37,9(4/894,816x

ftπ

= 11,853 ft = 142,232 in

Menentukan tekanan design (Pi)

Pi = Poperasi + Phidrostatik

Poperasi = 1 atm = 14,7 psi

Phidrostatik = 144

)1( −Hρ (Brownell & Young. Pers 3.17, hal 46)

= 144

)1853,11(6,73 −

= 6,301 psi

sehingga :

Pi = (14,7 psi + 6,301 psi) - 14,7 psi

= 6,301 psi

Menentukan tebal tangki (ts)


VI- 5

F allowable : 18750 (Brownell & Young, App D, hal 342)

Faktor korosi : 2/16

Type pengelasan : double welded butt joint (E = 0,8)

Tekanan design : 6,301 psi

ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

= 162

)301,66,0)8,0.18750(244,112301,6

+− x

x

= 163

16378,2

≈

Standarisasi do

do = di + 2 ts

= 112,44 in.+ 2 (3/16)

= 112,44 + 0,375

= 112,065 in = 9,34 ft

Dari tabel 5.7, hal 90 Brownell & Young didapat :

do standar = 114 in

di baru = do – 2 ts


= 114 – 2 (3/16)

= 113,625 in = 9,47 ft

Menentukan tinggi silinder (ls)

ls = 1,5 x di

= 1,5 x 9,47 ft

VI- 6

= 14,2031 ft = 170,4375 in

Menentukan dimensi tutup :

a. Menentukan tebal tutup atas (tha) dan tutup bawah (thb) :

Tutup atas berbentuk standart dished, maka :

tha = CPiEFrPi+

− 1,0...885,0

=162

)301,61,0()8,018750(108301,6885,0

+− xx

xx

= 162

166424,0

+

= 163

166424,2

≈ in.

Tutup bawah berbentuk conical dengan α = 120 0C, maka :

thb = CPiEFdiPi

+− α2

1cos)6,0.(2.

= 162

120.cos)301,66,08,0.18750(2625,113301,6

21

+− x

x

= 162

167639,0

+

= 163

167639,2

≈ in.

b. Menetukan tinggi tutup atas (ha) dan tutup bawah (hb) :

Tutup atas berbentuk standart dished head :

ha = 0,169 x di

= 0,169 x 113,625 in

= 19,2026 in = 1,6002 ft

VI- 7


hb = 120

2/12

1tgdi

= 60

625,1132/1tgx

= 32,8017 in = 2,7335 ft

Menentukan tinggi tangki :

Tinggi tangki = h. shell + h. tutup atas + h. tutup bawah

= 170,4375 in + 19,2026 in + 32,8017 in

= 222,4418 in = 18,5368 ft

Kesimpulan perancangan untuk dimensi reaktor :

Dengan bahan konstruksi High Alloy Steel SA-240 grade M type 316 maka

didapat ukuran :

do = 114 in

di = 113,625 in = 9,4688 ft

Ls = 170,4375 in = 14,2031 ft

ts = 3/16 in = 0,0156 ft

tha = 3/16 in = 0,0156 ft

thb = 3/16 in = 0,0156 ft

ha = 19,2026 in = 1,6002 ft

hb = 32,8017 in = 2,7335 ft


6.3.2. Perhitungan dimensi pengaduk.

Perencanaan pengaduk :

VI- 8

• Jenis pengaduk : Turbin 6 blades sudut 45o

• Bahan impeller : High Alloy Steel SA 240 Grade M Type 316

• Bahan poros pengaduk : Hot Roller SAE 1020

• Data dari jenis pengaduk : (Mc. Cabe Jilid I hal 242 kurva A)

S1 = 0,33 S4 = 0,25

S2 = 1,0 S5 = 0,1

S3 = 0,25 S6 = 1,0

Diameter Pengaduk (Da)

S1 = DtDa

Dimana :

Dt = diameter tangki = 9,4688 ft

Da = 0,33 x 9,4688 ft

= 3,1247 ft = 37,4963 in

Jarak pengaduk dari dasar tangki (E)

S2 = 1,0

S2 = DaE

E = S2 x Da

= 1,0 x 3,1247 ft

= 3,1247 ft = 37,4963 in

Panjang daun pengaduk (L)

S3 = 0,25

VI- 9

S3 = DaL

L = S3 x Da

= 0,25 x 3,1247 ft

= 0,7812 ft = 9,3741 in

Lebar baffle pengaduk (W)

S4 = 0,25

S4 = DaW

W = S4 x Da

= 0,25 x 3,1247 ft

= 0,7812 ft = 9,3741 in

Tebal baffle (J)

S5 = 0,1

S5 = DtJ

J = S5 x Dt

= 0,1 x 9,4688 ft

= 0,94688 ft = 11,3626 in

Jumlah pengaduk (N)

S6 = 1,0

S6 = DtH

H = S6 x Dt

= 1,0 x 9,4688 ft

VI- 10

= 9,4688 ft = 113,625 in

N = 22 DaxH

= ( )29597,2296875,8

x

= 0,512 ≈ 1 buah

Daya pengaduk (P)

Motor penggerak = 200 – 250 (diambil V = 250)

V = π x Da x n (Brown, hal. 507)

Da = 3,1247 ft = 37,4963 in = 0,952 m

n = Dax

Vπ

= 952,014,3

250x

= 83,6322 rpm ≈ 90 rpm

NRe = μ

ρxDaxn 2

(Geankoplis, pers 3.4-1, hal 144)

Dimana :

n = kecepatan putar = 90 rp, (put/ men)

Da = diameter pengaduk = 3,1247 ft = 37,4963 in

ρ = 73,6 lb/ft3

μ = 0,048 lb/ ft. dt = 2,88 lb/ ft.menit.

NRe = bilangan Reynold

Sehingga :

VI- 11

NRe = menitftlb

ftlbxftxrpm./88,2

/6,73)1247,3()90( 32

= 22456,6250 ≥ 2100 , maka aliran turbulen.

Karena NRe > 10.000 maka perhitungan pemakaian daya :

P = gc

xDaxnxKT ρ53

(Mc. Cabe, pers.9-24 hal 245)

Dimana :

P = daya pengaduk (lbf. ft/ min)

KT = 1,65 (Mc. Cabe, pers.9-24 hal 245)

n = kecepatan putar = 90 rpm = 1,5 rps = 5400 rph

Da = diameter pengaduk 3,1247 ft

gc = 32,2 lb. ft/ det.lbf

ρ = 73,6 lb/ ft3

Sehingga :

P = flbdtftlb

ftlbxftxrpsx./2,32

/6,73)1247,3()5,1(65,1 353

= 3791,589 lb.ft/detik.

= 6,8938 Hp

Kehilangan daya

Grand loss (kebocoran daya akibat poros dan bearing) = 25 % daya

Transmisi loses (kebocoran daya akibat belt atau gear) = 15 % daya

Ploss = 25% . P

= 0,25 x 6,8938 Hp

= 1,7234 Hp

VI- 12

Daya total yang dibutuhkan pengaduk

Ptotal = Ploss + P

= 1,7234 Hp + 6,8938 Hp

= 8,6172 Hp

Bila :

• Efisiensi motor = 80 %

• Efisiensi pengaduk = 60 %

Maka :

Daya motor (P) = pengadukmotor

total

xPηη

= 6,08,0

6172,8x

Hp

= 17,9526 Hp ≈ 18 Hp

Sehingga daya motor yang digunakan adalah 18 Hp

Menghitung diamter poros pengaduk

Diameter poros (Dp) = 3/1

16⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡sT

π

Dimana :

s = maksimal design bearing stress yang diizinkan, lb/ in

= 20 % x 36000 lb/in.

= 7200 lb/in

T = momen punter

= n

Px63025

VI- 13

= 90

1863025 x

= 12605 lb/ in2

Sehingga :

Dp = 3/1

7200.1260516

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡π

x

= 2,0739 in = 0,1728 ft

Menentukan panjang poros

L = H + Z - Z

H =Tinggi silinder ditambah tutup atas = 170,4375 in + 19,2026 in = 189,6401 in

= 15,8033 ft

Z = panjang poros diatas tangki = 0,46 m = 1,5 ft = 18 in

Zi =jarak impeler dari dasar tangki = 3,1247 ft = 37,4963 in

Jadi panjang poros pengaduk:

L = (15,8033 ft + 1,5 ft) – 3,1247 ft = 14,1786 ft = 170,1432 in

Kesimpulan perancangan :

Diameter pengaduk (Da) = 3,1247 ft = 37,4963 in

Panjang daun pengduk (L) = 0,7812 ft = 9,3741 in

Lebar daun pengaduk (W) = 0,7812 ft = 9,3741 in

Tebal baffle (J) = 0,94688 ft = 11,3626 in

Daya pengaduk (P) = 18 Hp

Diameter poros (Dp) = 2,0739 in = 0,1728 ft

VI- 14

Panjang poros (Lp) = 14,1786 ft = 170,1432 in

Jumlah pengaduk = 1 buah

3. Perhitungan Coil Pendingin

M = 13.533,7884 kg/ jam T1 = 122o F t1 = 80,6o F t2 = 95o F

T2 = 122o F

Dasar perencanan :

Kebutuhan air pendingin (M) = 13.533,7884 kg/ jam

= 29.836,5898 lb/ jam

Panas yang diserap air pendingin = 338344,711 kkal/ jam

= 338344,711 kkal/ jam x 3,9683 Btu/kkal

= 1341785,78 Btu/jam

Suhu air pendingin masuk (t1) = 27o C = 80,6o F

Suhu air pendingin keluar (t2) = 35o C = 95o F

Suhu bahan masuk (T1) = 50o C = 122o F

Suhu bahan keluar (T2) = 50o C = 122o F

Tekanan = 1 atm

ρ campuran = 73,6 lb/ft3

μ campuran = 1,32 Cp

Cp = 0,2796 kkal/kgoC

VI- 15

Perhitungan coil :

1. Menentukan ∆TLMTD

∆t1 = (T1 – t2)

= (122o F -95o F )

= 27o F

∆t2 = (T2 – t1)

= (122o F -80,6o F )

= 41,4o F

∆TLMTD =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ΔΔΔ−Δ

2

1

21

lntt

tt

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

4,4127ln

4,4127 = 33,6886o C

2. Menentukan suhu caloric

Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (122 + 122)o F = 122o F

tc = ½ (t1 + t2 ) = ½ (80,6 + 95)o F = 87,8o F

3. Penentuan tube

Direncanakan ukuran pipa 12 in IPS, dengan ukuran :

(Kern, tabel 1.1 hal. 844)

do = 12,75 in = 1,0625 ft

di = 12,09 in = 1,0075 ft

a” = 3,338 ft2/ft

a’ = 115 in2 = 0,7986 ft2

Evaluasi Rd

VI- 16

Liquid panas (Larutan) Liquid dingin (air)

4. Menghitung NRe

Ap = 144

115 2in = 0,7986 ft2

Gp =pa

m

= 27986,0/5898,29836

ftjamlb

= 37361,12 lb/jam. ft2

NRep = 42,2xdixG p

μ

=42,232,1

0075,1./12,37361 2

xftxftjlb

= 42152,4867 > 2100

Kern, fig. 20-2 hal 718 didapat :

5. Menghitung faktor panas (JH)

JH = 1700

6. Menghitung harga koefisien film

perpindahan panas

hi = JH 14,03/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μωμμ

kxcp

dik

k = 0,12 Btu/ jam.ft2. F/ft

Cp = 0,53 Btu/ lb o

4. hio = hi x dodi

= 364,4665 x ftft

0625,10075,1

= 345,6 Btu/ jam.ft2. oF

VI- 17

14,0

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛μωμ = 1, karena μ < μω

hi = 1700 x

112,0

32,153,00075,1

12,03/1

xx⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛

= 364,4665 Btu/ jam.ft2. oF

7. Menghitung tahanan panas pipa bersih (UC)

UC = hohiohoxhio

+

= 4665,3646,3454665,3646,345

+x

= 177,3913 Btu/ jam.ft2. oF

8. Menghitung tahanan panas pipa terpakai (UD)

Rd = DC

DC

UxUUU −

Dari tabel 12 hal 845, Kern didapat : Rd = 0,0043

0,0043 = D

D

UxU

3913,1773913,177 −

UD = 100,6314 Btu/ jam.ft2. oF

9. Menghitung luas permukaan perpindahan panas

A = LMTDD TxU

QΔ

VI- 18

= FxFftjamBtu

jamBtuoo 6886,33../6314,100

/78,13417852

= 395,792 ft2

10. Menghitung panjang lilitan coil

L = "a

A

= 2

2

338,3792,395

ftft = 118,6

11. Menghitung jumlah lilitan coil

n = dcx

Lπ

dimana :

dc = 0,65 x di

di = diameter tangki

sehingga :

dc = 0,65 x 9,4688 ft

= 6,1547 ft

n = 1547,6

6,118xπ

= 6,14 ≈ 6 buah.

12. Menghitung tinggi lilitan coil

Lc = (n - 1)(Ic + do) + do

Jika Ic (jarak antar coil) = 0,25 in = 0,0208 ft

Lc = (6 - 1)(0,0208 + 1,0625) + 1,0625

= 6,4792 ft = 77,7504 in


VI- 19

OD = 12,75 in = 1,0625 ft

ID = 12,09 in = 1,0075 ft

a’ = 115 in2 = 0,7986 ft2

a“ = 3,338 ft2/ft

Jarak antar coil = 0,25 in

Jumlah lilitan = 6 lilitan

4. Perhitungan Nozzle

1. Menentukan pemasukan media

Dasar perancangan :

Kebutuhan liquid masuk = 33.333,34 kg = 73.487,435 lb/jam

Densitas campuran : 73,6 lb/cuft

Karena bahan masuk dalam waktu 5 menit, maka :

Perhitungan volumetrik :

Q = campuran

totalmρ

=cuftlb

jamlb/6,73

/435,487.73

= 879,036 ft3/ 5 menit = 2,9301 ft3/ dtk.

ID optimum :

ID = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (2,9301)0,45 (73,6)0,13

= 11,0627

Berdasarkan App.K, Brownell & Young hal 387, didapatkan dimensi pipa :

VI- 20

Ukuran pipa nominal (NPS) = 12 in

Schedule (NSC) = 100

Diameter dalam (ID) = 11,064

Diameter luar (OD) = 12,750 in

Tebal pipa (to) = 0,843 in

Berdasarkan hal 221, Brownell & Young didapatkan dimensi flange :


Diameter luar flange (A) = 19 in

Tebal flange minimum (T) = 1 ¼ in

Diameter luar bagian menonjol (R) = 15 in

Diameter hubungan pada alas (E) = 14 3/8 in

Diameter hub. Pada titik pengelasan (K) = 12,75 in

Panjang nozzle (L) = 4 ½ in



Diameter lubang baut = 1 in

Diameter baut = 7/8 in

Bolt circle = 17

2. Menentukan nozzle pemasukan coil pendingin

Dasar perancangan :

Dari perhitungan coil pendingin didapatkan :

IDoptm = 12,090


VI- 21


Schedule (NSC) = 30


Diameter luar (OD) = 12,750














Bolt circle = 17

3. Menentukan nozzle pengeluaran coil pendingin

Dasar perancangan :

Dari perhitungan coil pendingin didapatkan :

IDoptm = 12,090


VI- 22


Schedule (NSC) = 30


Diameter luar (OD) = 12,750














Bolt circle = 17

4. Man hole

Man hole dirancang untuk pemeriksaan atau pembersihan bagian dalam dari

fermentor.

Perancangannya :

Diameter dalam nozzle (din) = 20 in

VI- 23

tn (tebal nozzle) = 3/16 in

dn (diameter nozzle) = din + 2 tn

= 20 + 2 (3/16)

= 20,375 in

dp (diameter penguat) = 2 din

= 2 (20) = 40 in

two min (tebal pengelasaan bagian luar) = ½ + tn

= ½ + 3/16

= 3/32 in

twi min (tebal pengelasaan bagian dalam) = 0,7 x tn

= 0,7 x 3/16

= 0,3125 in

trs (tebal teoritis silinder) = ( )PiEfdixPi

.6,0.2 −

= ( )301,66,08,0187502625,113301,6

xxx−

= 0,024 in

trn (tebal teoritis nozzle) = ( )PiEfdinPi

.6,0.2.−

= ( )301,66,08,018750220301,6

xxx−

= 0,004 in

Menentukan penguat man hole

A = din x trs

VI- 24

= 20 x 0,024 = 0,48 in2

A1 = din x (ts – trs - c)

= 20 x (0,1875 – 0,024 – 0,0625)

= 2,02 in2

A2 = 2(21/4.tn - tp)(tn – trn - c)

= 2 (2 ¼ x 0,1875)(0,1875 – 0,004 – 0,0625)

= 0,102 in2

A < A1 + A2

0,48 in2 < 2,02 in2 + 0,102 in2

0,48 in2 < 2,122 in2, maka nozzle tidak perlu penguat.

Berdasarkan fig. 12-2, hal 221 Brownell & Young didapatkan dimensi flange :


Diameter luar flange (A) = 27 ½ in

Tebal flange minimum (T) = 1 11/16 in


Diameter hubungan pada alas (E) = 22 in


Panjang nozzle (L) = 5 11/16 in



Diameter lubang baut = 1 ¼ in

Diameter baut = 1 1/8 in

Bolt circle = 25

VI- 25

5. Menentukan pengeluaran biogas (produk)

Dasar perancangan :

Biogas keluar fermentor = 10.618,64 kg/ jam x 2, 2046 lb/kg

= 23409,85 lb/ jam

Densitas campuran = 8,368 lb/ ft3


Q = campuran

totalmρ

= 3/368,8/85,23409ftlb

jamlb = 2797,544 ft3/ jam.

karena gas keluar dalam waktu 5 menit, maka :

Q = 2797,544 ft3/ 5 menit = 9,3251 ft3/ dtk.

ID optimum :

ID = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (9,3251)0,45 (8,368)0,13

= 14,0395 in ≈ 14 in



Schedule (NSC) = 10

Diameter dalam (ID) = 13,624 in

Diameter luar (OD) = 14 in




VI- 26


Tebal flange minimum (T) = 1 3/8 in

Diameter luar bagian menonjol (R) = 16 ¼ in

Diameter hubungan pada alas (E) = 15 ¾ in


Panjang nozzle (L) = 5 in



Diameter lubang baut = 1 1/8 in

Diameter baut = 1 in

Bolt circle =18 ¾ in

6. Menentukan pengeluaran slurry

Dasar perancangan :

Slurry keluar fermentor = 23762,7118 kg/ jam x 2,2046 lb/ kg

= 52387,27 lb/ jam

Densitas campuran = 48,32 lb/ft3


Q = campuran

totalmρ

= 3/32,48/27,52387ftlb

jamlb = 1084,1737 ft3/ jam.

Karena slurry keluar dalam waktu 5 menit, maka :

Q = 1084,1737 ft3/ 5 menit = 3,614 ft3/ dtk

ID optimum :

VI- 27

ID = 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

= 3,9 (3,614)0,45 (48,32)0,13

= 11,5106 in ≈ 12 in



Schedule (NSC) = 60

Diameter dalam (ID) = 11,626 in

Diameter luar (OD) = 12,750 in














Bolt circle = 17

5. Sambungan tutup dengan dinding fermentor

VI- 28

Untuk mempermudah perbaikan dan perawatan dari reaktor, maka tutup bejana

dihubungkan dengan bagian shell secara system flange dan bolting.

1. Gasket

Bahan : Flat metal jacketed, asbestos filled

(Brownell & Young, fig. 12.11, hal 228)

Gasket factor (Stainless steels) = 3,75

Minimum design seating stress = 9000

Penentuan tebal gasket

Dari pers. 12-2 Brownell & Young, hal 226, didapat :

)1( +−−

=mPY

mxPYdido

dimana :

Y = yeald stress (9000 psia)

m = gasket faktor (3,75)

do = diameter luar gasket

di = diameter dalam gasket

P = internal pressure (14,7 psig)

diketahui :

do gasket = OD shell = 114 in

Maka :

)175,3(7,14900075,37,149000114+−

−=

xdi

VI- 29

di114 = 1,0008

di = 1,0008 x 114 = 114,0912 in

lebar gasket (n) = 2

dodi−

= 2

1140912,114 −

= 0,0456 x 16/16 = 1/16 in

Diameter rata-rata gasket (G) = di + n

= 114,0912 + 0,0625

= 114,1537 in

Perhitungan jumlah dan ukuran baut

• Perhitungan beban baut

Beban baut supaya gasket tidak bocor (Hy), dengan menggunakan pers. 12.88,

Brownell & Young, hal 240, maka :

Wm2 = Hy = b. μ. G. Y

Dari gbr. 12.12, Brownell & Young, hal 229, lebar settling gasket bawah :

Bo = n/2 = 0,0625/ 2

= 0,03125 in

Untuk Bo = 0,03125 in

b = Bo = 0,03125 in

sehingga :

Hy = Wm2 = 0,03125 in x 3,14 x 114,1537 in x 9000 psia

= 100811,986 lb

VI- 30

Beban agar baut tidak bocor (Hp)

Hp = 2 b. μ. G. m. P

= 2 x 0,03125 in x 3,14 x 114,1537 in x 3,75 x 14,7 psia

= 1234,947 lb

Beban karena tekanan dalam (H) :

H = 4

. 2 PxGπ (Brownell & Young, pers. 12.89, hal 240)

= 4

7,14)1537,114(. 2 xπ

= 150372 lb

Jadi total berat pada kondisi operasi (Wm1) :

Wm1 = H + Hp

= 150372 lb + 1234,947 lb

= 151606,947 lb

karena Wm1 > Wm2, maka yang mengontrol adalah Wm1

2. Bolting

Bahan : High Alloy Steel SA 336 Grade M type 316

(App. D, Brownell & Young)

Tensile strength minimum = 75000

Allowable = 18750

Type flange = Ring flange loose type

• Perhitungan luas minimal bolting area

Dengan pers. 12.92, Brownell & Young hal 240 :

VI- 31

Am1 = fa

Wm1

= psia

lb18750

947,151606

= 8,086 in2

Perhitungan Bolt Optimum

Dari tabel 10.4, hal. 188 Brownell & Young, dicoba :

Ukuran baut : 1 3/8

Root area : 1,054 in2

Maka jumlah bolting minimum = areaRoot

Am1

= 2

2

054,1086,8

inin = 7,6714 ≈ 8 buah

Dari tabel 10.4, hal. 188 Brownell & Young, didapat :

Bolt spacing distance preference (Bs) = 3 in

Minimum radial distance (R) = 1 7/8 in

Edge distance (E) = 1 3/8 in

Bolting circle diameter (C) :

C = ID shell + 2 (1,415 go + R) (Brownwll & Young, hal 243 )

Dimana :

go = tebal shell = 3/16 in

Sehingga :

C = 113,625 + 2 (1,415 x 0,1875) + 1,875

= 116,0306 in

VI- 32

- Cek bolting :

πBsxN =

π38 x = 7,6433 in

- Diameter luar flange

OD = Bolt circle diameter – 2E

= 116,0306 in – 2(1,375)

= 115,2806 in

- Cek lebar gasket

Ab actual = jumlah baut x root area

= 8 x 1,054 in2

= 8,432 in2

- Lebar gasket minimal

L = Ab actual x GY

f...2 π

= 8,432 in2 x 1537,1149000..2

18750xπ

= 8,432 in2 x 0,0029

= 0,0245 in < 0,0625 (memenuhi)

Perhitungan moment

• Untuk keadaan bolting up tanpa tekanan dalam, dengan pers. 12.94, hal 243,

Brownell & Young, diperoleh :

W = faxAA mb

2)( +

= 187502

)086,8432,8( x+

VI- 33

= 154856,25 lb

• Jarak radial dari beban gasket yang bereaksi terhadap bolt (hG)

hG = 2

ratarataIDdiametercirclebolt −−

= 2

1537,1140306,116 −

= 0,9385 in

• Moment flange (Ma)

Ma = hG x W (Brownell & Young, hal 243)

= 0,9385 in x 154856,25 lb

= 145326,784 lb

• Dalam keadaan operasi :

W = Wm1 = 151606,947 lb

• Hidrostatik and force pada daerah dalam flange (HD) :

HD = 0,785 x B2 x P (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 243)

Dimana :

B = OD shell = 114 in

P = tekanan operasi = 14,7 psia = 14,7 lb/ in2

Maka :

HD = 0,785 x (114 in)2 x 14,7 lb/ in2

= 149967,342 lb.

• Jarak radial bolt circle pada aksi (hD)

hD = 0,5 (C - B) (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 243)

= 0,5 (116,0306 -114)

VI- 34

= 1,0153 in

• Moment MD

MD = hD x HD (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 242)

= 1,0153 in x 149967,342 lb.in2

= 152263,717 lb.in

• Perbedaan antara baut flange dengan gaya hidrostatik total (HG)

HG = W – H (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 242)

= Wm1 – H

= 151606,947 lb - 150372 lb

= 1234,9468 lb

• momen flange (MG)

MG = HG x hG (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 242)

= 1234,9468 lb x 0,9385 in

= 1158,998 lb.in

• perbedaan antara gaya hidrostatik total dengan gaya hidrostatik dalam area

flange (HT)

HT = H – HD (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 242)

= 150372 lb - 149967,342 lb.in

= 404,6582 lb

hT = 2

GD hh + (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 242)

= 2

9385,00153,1 +

= 0,9769 in

VI- 35

• momen komponen (MT)

MT = HT x hT (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 244)

= 404,6582 lb x 0,9769 in

= 395,3106 lb.in

• Moment total pada keadaan operasi (MO)

MO = MD + MG + MT (Brownell & Young, pers. 12.96, hal 244)

= 152263,717 lb.in + 1158,998 lb.in + 395,3106 lb.in

= 153818,025 lb.in

Karena Ma < MO, maka Mmax = MO = 153818,025 lb.in

3. Flange


(App. D, Brownell & Young)

Tensile strength minimum = 75000

Allowable = 18750

Type flange = Ring flange loose type

Perhitungan Tebal Flange

Dengan menggunakan pers. 12.85, hal 239, Brownell & Young :

t = 5,0

max⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛Bxf

MxY

Dimana :

K = A/B

A = diameter luar flange = 115,2806 in

B = diameter luar shell = 114 in

VI- 36

f = stress yang diijinkan untuk bahan flange = 18750 psia

Mmax =153818,025 lb.in

Maka :

K = 114

2806,115 = 1,02 in

Dengan harga K = 1,02 in, diperoleh harga (Brownell & Young, fig. 12-22, hal

238):

Y = 97

Sehingga :

t = 5,0

11418750025,15381897

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛x

x

= 2,6420 in


1. Gasket

Bahan : Flat metal jacketed, asbestos filled

(Brownell & Young, fig. 12.11, hal 228)

Gasket factor : 3,75

Minimum design seating stress : 9000

Tebal : 1/16 in

Lebar : 1/16 in

2. Bolting


(App. D, Brownell & Young, hal 344)

Tensile strength minimum : 75000

VI- 37

Allowable stress : 18750

Ukuran : 1 3/8 in

Jumlah baut : 8 buah

Type flange : Ring flange loose type

3. Flange


(App. D, Brownell & Young, hal 344)

Tensile strength minimum : 75000

Allowable stress : 18750

Tebal : 2,6420 in

Diameter luar (OD) : 115,2806 in

Type flange : Ring flange loose type

6. Perhitungan sistem penyanggah

Sistem penyanggah dirancang untuk mampu menyanggah berat bejana total dan

perlengkapannya.

Bahan-bahan yang ditahan terdiri dari :

• Berat silinder dan tutupnya

• Berat larutan dalam fermentor

• Berat pengaduk dan perlengkapannya

• Berat attachement

• Berat coil pendingin

Berat silinder dan tutupnya (Ws)

Rumus :

VI- 38

Ws = ¼ π (OD2 – ID2) H. ρ

Dimana :

Ws = berat silinder fermentor (lb)

OD = diameter luar silinder = 114 in = 9,5 ft

ID = diameter dalam silinder = 113,625 in = 9,4688 ft

H = tinggi silinder = 14,2031 ft = 170,4375 in

ρ = densitas bahan konstruksi = 489 lb/ ft3

(Perry, edisi 6, tabel 3-118, hal 3 - 95)

Ws = ¼ π ((9,5)2 – (9,4688)2) x 14,2031 ft x 489

= 3226,6816 lb x 1 kg / 2,2046 lb

= 1463,613 kg

Berat tutup atas dan tutup bawah

• Tutup atas

Rumus :

WdA = A x t x ρ

Dimana :

WdA = berat tutup standard dished (lb)

A = luas tutup standard dished (ft2)

t = tebal tutup standard dished = 3/16 in = 0,015625 ft



A = 6,28 x Rc x h

Dimana :

VI- 39

Rc = crow radius = ID shell = 113,625 in = 9,4688 ft

h = tinggi tutup standard dished = 19,2026 in = 1,6002 ft

Maka :

A = 6,28 x 9,4688 ft x 1,6002 ft

= 95,1544 ft2 = 13703,6736 in2

Sehingga diperoleh :

WdA = 95,1544 ft2 x 0,015625 ft x 489 lb/ ft3

= 727,0391 lb x 1 kg/ 2,2046 lb = 329,7828 kg

• Tutup bawah

Rumus :

WdB = A x t x ρ

Dimana :

WdB = berat tutup conical (lb)

A = luas tutup conical (ft2)

t = tebal tutup conical = 3/16 in = 0,015625 ft



A = 6,28 x Rc x h

Dimana :

Rc = crow radius = ID shell = 113,625 in = 9,4688 ft

h = tinggi tutup conical = 32,8017 in = 2,7335 ft

Maka :

A = 6,28 x 9,4688 ft x 2,7335 ft

VI- 40

= 162,5450 ft2 = 23406,4827 in2


WdB = 162,5450 ft2 x 0,015625 ft x 489 lb/ ft3

= 1241,9455 lb x 1 kg/ 2,2046 lb

= 563,3428 kg

Jadi berat tutup atas dan tutup bawah :

Wd = WdA + WdB

= 329,7828 kg + 563,3428 kg

= 893,1256 kg

Berat larutan

Rumus :

W1 = m x t

Dimana :

m = berat larutan dalam fermentor = 33.333,34 kg/jam = 73.487,435 lb/jam

t = lama waktu pengisian = 0,5 jam

Maka :

W1 = 33.333,34 kg/jam x 0,5 jam

= 16666,6700 kg

Berat attachement

Berat attachement meliputi perlengkapan seperti nozzle, dan sebagainya :

Rumus :

Wa = 18 % x Ws

Dimana :

VI- 41

Wa = berat attachement (lb)

Ws = berat silinder fermentor = 3226,6816 lb

Sehingga :

Wa = 18 % x 3226,6816 lb

= 580,8027 lb x 1 kg / 2,2046 lb

= 263,4503 kg

Berat coil pendingin

Rumus :

Wc = ¼ π (OD2 – ID2) H. ρ

Dimana :

Wc = berat silinder fermentor (lb)

OD = diameter luar silinder = 12,75 = 1,0625 ft

ID = diameter dalam silinder = 12,09 in = 1,0075 ft

H = tinggi silinder = 6,4792 ft = 77,7504 in



Wc = ¼ π ((1,0625)2 – (1,0075)2) x 6,4792 x 489

= 620,7185 lb

= 620,7185 lb x 1 kg/ 2,2046 lb

= 281,5561 kg

Berat poros pengaduk

Rumus :

Wp = V x ρ

VI- 42

Dimana :

Wp = berat poros pengaduk (kg)

V = volume poros pengaduk (ft3)



Dengan :

V = ¼ π (D2 x Lp)

Dimana :

D = diameter poros pengaduk = 2,0739 in = 0,1728 ft

Lp = panjang poros pengaduk =14,1786 ft = 170,1432 in

Maka :

V = ¼ π ((0,1728 ft)2 x 14,1786 ft)

= 0,3323 ft3


Wp = 0,3323 ft3 x 489 lb/ ft3

= 162,5172 lb

= 162,5172 lb x 1 kg / 2,2046 lb

= 73,7173 kg

Berat impeller

Rumus :

Wi = V x ρ

V = 4 (P x L x T)

Dimana :

VI- 43

Wi = berat impeller, kg

V = volume impeller pengaduk

L = lebar blade = 0,7812 ft

T = tebal blade = 0,94688 ft

P = panjang 1 kepingan blade

P = Di/2 = 3,1247 ft/ 2 = 1,5624 ft

Di = diameter pengaduk = 3,1247 ft



Volume impeller pengaduk (V):

= 4 (1,5624 ft x 0,7812 ft x 0,94688 ft)

= 4 (1,1557 ft3)

= 4,6228 ft3

sehingga,

Wi = 4,6228 ft3 x 489 lb/ ft3

= 2260,5716 lb

= 2260,5716 lb x 1 kg / 2,2046 lb

= 1025,389 kg

Berat total

WT = Ws + Wd + W1 + Wp + Wc + Wa+ Wi

= 1463,613 kg + 893,1256 kg + 16666,6700 kg + 73,7173 kg +

281,5561 kg + 263,4503 kg + 1025,389 kg

= 20667,5213 kg x 2,2046 lb/1 kg

VI- 44

= 45563,6175 lb

Untuk faktor keamanan diambil 10 % berlebih berat fermentor :

WT = 10 % x 45563,6175 lb

= 4556,362 lb

Sehingga WTactual = 45563,6175 lb + 4556,362 lb = 50119,98 lb

= 50119,98 lb x 1 kg/ 2,2046 lb

= 22734,27 kg


Berat silinder = 1463,613 kg

Berat tutup atas = 329,7828 kg

Berat tutup bawah = 563,3428 kg

Berat larutan =16666,6700 kg

Berat poros pengaduk = 73,7173 kg

Berat attachement = 263,4503 kg

Berat coil pendingin = 281,5561 kg

Berat impeller = 1025,389 kg

Berat total =22734,27 kg

7. Kolom penyanggah

Direncanakan :

• Dibuat 4 buah kolom penyanggah

• Digunakan kolom penyanggah jenis I beam

Perhitungan :

Beban tiap kolom

VI- 45

Rumus :

p = nw

dbcnLHPw Σ

+−

.)(4

P = nw

dbcnLHPwp Σ

+−

.)(.

Dimana :

P = Beban tiap kolom (lb)

Pw = total beban permukaan karena angin (lb)

H = tinggi vessel dari baseplate (ft)

L = jarak darii baseplate ke dasar vessel (ft)

dbc = diameter tangki (ft)

n = jumlah penyanggah (buah)

p = beban kompresi total maksimum untuk tiap leg (lb)

∑w = berat total (lb)

Reaktor diletakkan di dalam ruangan sehingga beban tekanan angin tidak

dikontrol sehingga Pw = 0, maka berlaku rumus :

P = nwΣ

= 4

98,,50119 lb = 12529,99 lb

Jarak pondasi ke dasar kolom (L) = 5 ft

Tinggi silinder (H) = 18,5368 ft

Panjang/ tinggi penyanggah (leg) = ½ H + ½ L

= ½ x 18,5368 ft + ½ x 5 ft

= 11,7684 ft = 141,2208 in.

VI- 46

Trial ukuran I beam

Untuk ukuran I beam 4 dicoba ukuran 4 x 2 5/8 dipasang dengan

memakai beban eksentrik (terhadap sumbu).

Dari Brownell & Young. hal 353, item 2 didapatkan :

Nominal size = 4 in

Area of section = 2,21 in

Depth of beam (HI) = 4 in

Width of flange (bI) = 2,660 in

Axis 1-1 = 1,64 in

Analisa terhadap sumbu y-y :

Dengan :

rl =

inin

64,12208,141 = 86,1102 in

Karena l/r antara 60 – 200 (Brownell & Young), maka :

Fc aman =

18000)/(1

180002rl

+

=

18000)1102,86(1

180002

+ = 12748,3899

A = amanFcP

= 3899,12748

99,12529 = 0,98 in2 < 2,21 in2

Evaluasi :

A hasil < A tersedia = 0,98 in2 < 2,21 in2 maka ukuran I beam memadai.

VI- 47

Base plate

Base plate merupakan alas atau telapak dari kolom yang akan dilas

dengan base plate. (Hesse, hal 163).

Perencanaan :

Beban kolom diasumsikan terdistribusi secara seragam dengan panjang =

0,95 h dan lebar = 0,8 b.

Digunakan besi cor (beton) sebagai bahan konstruksi dari base plate.

Perhitungan :

1. Menentukan luas yang diperlukan untuk tekanan bearing, dalam hal ini

adalah luas penampang base plate.

Rumus :

A = fcP

Dimana :

A = luas penampang base plate (in2)

P = beban dari tiap-tiap base plate = beban tiap-tiap kolom

=12529,99 lb

fc = bearing capacity = 600 lb/in2

Maka :

A = 2/60099,12529

inlblb = 20,88 in2

2. Menentukan panjang dan lebar base plate

Rumus :

A = p x l

VI- 48

Dimana :

A = 20,88 in2

p = panjang base plate

= 2m + 0,95 h

l = lebar base plate

= 2n + 0,8 b

Asumsi : m = n

Dari item 2. I beam, Brownell & Young hal 353, dipilih ukuran baut 4 x 2 5/8

sehingga :

b = 2,660 in

h = 4 in

maka :

A = p x l

20,88 in2 = (2m + 0,95 h) x (2n + 0,8 b)

20,88 in2 = (2m + 0,95 (4)) x (2m + 0,8 (2,660))

20,88 in2 = (2m + 3,8) x (2m + 2,128)

20,88 in2 = 4m2 + 11,856m + 8,0864

4m2 + 11,856m – 12,80 = 0

Sehingga :

m12 = a

cabb.2

.42 −±−

= 42

)80,12(44)856,11(856,11 2

xxx −−±−

= 0,841 in

VI- 49

Jadi :

Panjang base plate (p) = 2m + 0,95 h

= 2 x 0, 841 in + 0,95 x 4 in

= 1,682 in + 3,8 in

= 5,482 in ≈ 6 in

Lebar base plate (l) = 2m + 0,8 b

= 2 x 0, 841 in + 0,8 x 2,660

= 1,682 in + 2,128 in

= 3,81 in ≈ 4 in

Dari perhitungan didapatkan panjang base plate 6 in dan lebar base plate 4

in, maka ditetapkan ukuran base plate yang digunakan adalah

6 x 4 dengan luas (A) = 24 in2.

Peninjauan terhadap bearing capacity

Rumus :

f = AP

dimana :

f = bearing capacity, lb/in2

P = beban tiap kolom = 12529,99 lb

A = luas base plate = 24 in2

Maka :

f = 22499,12529

inlb

= 522,08 lb/ in2 < 600 lb/ in2

VI- 50

karena I < Ibp = 522,08 lb/ in2 < 600 lb/ in2 maka dimensi base plate

memenuhi.

Peninjauan terhadap base plate

• Panjang base plate

p = 2m + 0,95 h

6 in = 2 m + 0,95 x 4 in

m = 1,1 in

• Lebar base plate

l = 2n + 0,8 b

4 in = 2n + 0,8 x 2,660 in

n = 0,936 in

karena m > n, maka m mengontrol pemilihan terhadap base plate.

• Tebal base plate

Rumus :

tbp = 2.00015,0 mp

dimana :

t = tebal base plate (in)

P = actual unit yang terjadi pada base plate

= 522,08 lb/ in2

m = 1,1 in

maka :

tbp = 2)1,1()08,522(00015,0 xx

= 0,3079 in

VI- 51

Ukuran baut

• Beban tiap baut

Pbaut = bautnP =

499,12529 = 3132,50 lb/ baut

Abaut = baut

baut

fP

Dimana :

fbaut = stess tiap baut max = 12000 lb/ in2

Abaut = 12000

50,3132 = 0,2610 in2

Abaut = ¼ . π db2

0,2610 in2 = 0,785 db2

db = 0,5766 in ≈ 1 in

Dari Brownell & Young, tabel 10.4, hal 188 didapatkan ukuran baut 1 in2

dengan dimensi :

Ukuran baut = 1 in2

Root area = 0,551 in

Bolt spacing = 2 ¼ in

Jarak radial min. = 1 3/8 in

Edge distance = 1 1/16 in

Nut dimention = 1 5/8 in

Radius fill max = 7/16 in

Perhitungan Lug dan Gusset

VI- 52

• Tebal plate horizontal lug (tph)

Rumus :

tph = all

y

fM6

(Brownell & Young, pers. 10-41, hal 193)

dimana :

tph = tebal base plate

fall = allowable working stress = 18750 psia

My = jumlah momen punter pada baut.

My = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−++ 112ln)1(

4γ

πμ

π elP

(Brownell & Young, Eq.10.38, hal 192)

dimana :

P = beban baut = 3132,50 lb/ baut

μ = poisson’s ratio baja = 0,30 (Brownell & Young, hal 192)

l = panjang horizontal base plate lug bagian bawah (in)

= 1,5 x b

= 1,5 x 2,660 in = 3,99 in

a = panjang horizontal base plate bagian atas (in)

= ½ x l

= ½ x 3,99 in = 1,995 in

e = 2

dim flatsacrossentionnut

= 2/1 8

5

= 0,8125 in

VI- 53

b = jarak antar gusset

= 1 in + 8 in = 9 in

l = jari –jari luar bearing

= 2 (b – 0,5 x ukuran baut)

= 2 (2,660 in – 0,5 x 1 in)

= 4,32

γ1 = konstruksi dari perhitungan moment

Perbandingan tebal base plate = lb

= 0,232,49

=

Dari Brownell & Young, tabel 10-6 hal 192 diperoleh harga γ1 = 0,042 ,

sehingga :

My = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−++ 042,01

8125,032,42ln)30,01(

450,3132

ππx

= 634,416 in.lb.

jadi,

tph = 18750

416,6346 x

= 0,4506 in

• Tebal base plate vertikal Gusset (tg)

Rumus :

tg = 3/8 x thp

dimana :

VI- 54

tg = tebal base plate vertikal (in)

tph = tebal base plate horizontal = 0,4506 in

maka :

tg = 3/8 x 0,4506 in

= 0,1690 in

• Lebar gusset

Lebar = 1,5 x b

= 1,5 x 2,660 in = 3,99 in

• Lebar lug

A = ukuran baut + 9 in

= 1 in + 9 in = 10 in

• Tinggi gusset

hg = A + ukuran baut

= 10 in + 1 in = 11 in

• Tinggi lug

H = hg + 2 tph

= 11 + 2 (0,4506 in)

= 11,9012 in

Menentukan dimensi pondasi

• Beban total yang harus ditahan pondasi :

1. Berat beban bejana total

2. Berat kolom penyanggah

3. Berat base plate

VI- 55

Ditentukan :

1. masing-masing kolom penyanggah diberi pondasi

2. spesifikasi semua penyanggah sama

Perhitungan :

• beban yang ditanggung tiap kolom penyangga (W)

W = 12529,99 lb

• beban base plate (Wbp)

Rumus :

Wbp = p x l x tbp x ρ

Dimana :

Wbp = beban base plate (lb)

p = panjang base plate = 6 in = 0,5 ft

l = lebar base plate = 4 in = 0,3333 ft

tbp = tebal base plate = 0,3079 in = 0,0257 ft

ρ = densitas bahan konstruksi (baja) = 498 lb/ ft3

sehingga :

Wbp = 0,5 ft x 0,3333 ft x 0,0257 ft x 498 lb/ ft3

= 2,1329 lb

• beban penyangga tiap kolom (Wp)

Rumus :

Wp = L x A x f x ρ

Dimana :

Wp = beban kolom (lb)

VI- 56

L = tinggi kolom = 18,5368 ft

A = area of section = 2,21 in2 = 0,0153 ft2

f = factor korosi = 3,4

ρ = densitas bahan konstruksi (baja) = 498 lb/ ft3

sehingga :

Wp = 18,5368 ft x 0,0153 ft2 x 3,4 x 498 lb/ ft3

= 480,2136 lb

• beban total

WT = W x Wbp x Wp

= 12529,99 lb x 2,1329 lb x 480,2136 lb

= 13012,3365 lb x 1 kg / 2,2046 lb

= 5902,3571 kg

Gaya yang bekerja pada pondasi dianggap sebagai gaya vertikal berat total

kolom, sedangkan bidang kerja dianggap bujursangkar dengan perencanaan ukuran :

• Luas tanah untuk atas pondasi = luas pondasi atas = 1 0 x 1 0 = 100 in2

• Luas tanah untuk dasar pondasi = luas pondasi bawah = 2 0 x 2 0 = 400 in2

• Tinggi pondasi = 15 in

• Luas rata-rata permukaan (A):

A=0,5x(10+20) 2 = 200 in2

• Volume pondasi (V):

V = A x t = 2 0 0 i n 2 x 15 in= 3000 in3 = 1,7361 ft3

• Berat pondasi (W)

W = V x ρ

VI- 57

Dimana :

ρ = densitas pondasi (cement wet gravel) = 196 lb/ft3

(tabel 3.118, Perry’s ed. 6 hal . 3- 95)

sehingga :

W = 1,7361 ft3 x 196 lb/ft3

= 340,2778 lb x 1 kg / 2,2046 lb

= 154,349 kg

Menentukan tekanan tanah

Pondasi didirikan di atas semen dan gravel, dengan asumsi :

Save bearing minimum = 5 ton/ ft2

Save bearing maximum = 10 ton/ ft2 (tabel 12.2, Hesse, hal 327)

Kemampuan tekanan tanah sebesar :

P = 10 ton/ ft2

= 22046 lb/ft2

= 153,097 lb/ in2

sehingga tekanan tanah :

P = A

W

Dimana :

W = berat beban total + berat pondasi

A = luas bawah pondasi = (20 x 20) in2 = 400 in2

Sehingga :

P = 24002778,3403365,13012

inlblb +

VI- 58

= 33,3815 lb/ in2 < 153, 097 lb/ in2

Acuan harga safety didasarkan pada minimum bearing poer yaitu 6000 kg/ft2 atau

sebesar 9 1,8617 lb/in2 , karena tekanan tanah = 33,3815 lb/ in2 kurang dari 91,8617

lb/in2, berarti pondasi dapat digunakan.

Kesimpulan Pondasi:

Luas atas = 10 x 10 = 100 in2 = 0,0644 m2

Luas bawah = 20 x 20 = 400 in2= 0,2578 m2

Tinggi = 15 in = 0,4064 m

Bahan Konstruksi cemen and Gravel.

VI- 59

BAB VII

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

Instrumentasi dan keselamatan kerja adalah dua faktor penting dalam

suatu industri guna meningkatkan kualitas dan kuantitas produk. Instrumentasi

digunkan untuk mengontrol jalannya suatu proses agar dapat dikendalikan sesuai

yang diinginkan. Sedangkan keselamatan kerja juga harus diperhatikan untuk

mencegah kerugian nyawa, materi, alat-alat, sarana dan prasarana pabrik yang

dapat timbul sewaktu-waktu. Dengan pertimbangan tersebut perlu adanya suatu

bagian yang berfungsi untuk mengontrol paralatan proses dan manajemen tentang

keselamatan kerja.

7.1. Instrumentasi

Dalam mengatur dan mengendalikan kondisi pada alat proses diperlukan

adanya alat-alat kontrol atau instrumentasi. Instrumentasi ini merupakan suatu

petunjuk (indikator) atau pengontrol. Dalam industri kimia banyak variabel yang

perlu diukur ataupun dikontrol seperti suhu, tekanan, laju alir, ketinggian cairan

dan kecepatan cairan.

Instrumentasi merupakan bagian yang penting dalam pengendalian proses

suatu pabrik industri. Dengan adanya instrumentasi yang memadai, maka bagian-

bagian dari pabrik yang penting memerlukan pengendalian operasi/proses.

Pengendalian operasi/proses meliputi keseluruhan unit pabrik maupun hanya pada

beberapa unit pabrik yang benar-benar diperlukan secara cermat dan akurat.

VII- 1

Pengetahuan akan pemilihan alat-alat pengendalian proses ini penting karena

menyangkut harga peralatan itu sendiri yang cukup mahal.

Pada umumnya instrumentasi dapat dibedakan berdasarkan pada proses

kerjanya, yaitu :

1. Proses manual

Pada proses manual biasanya peralatan itu hanya dari instrumentasi

petunjuk dan pencatat saja yang sepenuhnya ditangani oleh tenaga

manusia.

2. Proses otomatis

Pengendalian secara otomatis dilakukan dengan alat kontrol yang dapat

bekerja dengan sendirinya dan terhubung oleh monitor agar setiap saat kita

dapat memantau performance alat proses.

Pengendalian proses yang secara otomatis dilakukan dengan pertimbangan

biaya yang cukup matang, karena biasanya penggunaan alat kontrol

otomatis memakan biaya yang lebih besar atau sebaliknya justru lebih

murah daripada pemakaian alat kontrol manual. Pengendalian proses

secara otomatis memiliki keuntungan antara lain :

• Mengurangi jumlah pegawai (man power)

• Keselamatan kerja lebih terjamin

• Hasil proses lebih akurat dan dapat dipertanggungjawabkan

Beberapa bagian instrumen yang diperlukan antara lain :

a. Sensing elemen/Primary Element

VII- 2

Pada proses manual, biasanya alat hanya terdiri dari instrumen petunjuk dan

pencatat saja.

b. Elemen pengukur

Merupakan elemen yang menerima output dari elemen primer dan melakukan

pengukuran. Yang termasuk dalam elemen pengukur adalah alat-alat petunjuk

(indikator) dan alat pencatat.

c. Elemen pengontrol

Merupakan elemen yang menunjukkan harga perubahan dari variabel yang

dirasakan oleh sensing elemen dan dsiukur oleh elemen pengukur untuk

mengatur sumber tenaga yang sesuai dengan perubahan. Tenaga yang diatur

dapat berupa mekanis, elektris dan pneumatis.

d. Elemen proses pendingin

Merupakan elemen yang mengubah input di dalam proses sehingga variabel

yang diukur tetap berada pada range yang diinginkan. Pada pra rencana pabrik

metana (CH4), instrumen yang digunakan alat kontrol otomatis maupun

manual. Hal ini tergantung dari sistem peralatan dan pertimbangan teknis serta

faktor mekanis.

Tujuan penggunaan instrumentasi ini diharapkan akan mencapai hal-hal sebagai

berikut :

• Menjaga variabel proses pada batas operasi yang aman

• Mengatur laju produksi agar berada dalam batas yang direncanakan

• Kualitas produksi menjadi lebih terjamin

• Membantu mempermudah pengoperasian suatu alat

VII- 3

• Kondisi-kondisi berbahaya dapat segera diketahui secara dini melalui

alarm peringatan

• Efisiensi kerja akan lebih meningkat

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihan instrumentasi adalah :

• Jenis instrumentasi

• Range yang diperlukan untuk pengukuran

• Ketelitian yang diperlukan

• Bahan konstruksi serta pengaruh pemasangan pada kondisi proses

• Faktor ekonomi

Pada pra rencana pabrik metana (CH4), instruemen yang digunakan adalah

alat kontrol yang bekerja secara manual maupun secara otomatis. Hal ini

tergantung dari sistem peralatan, faktor teknis, faktor ekonomis serta kelayakan

lingkungan kerja tetapi instrumentasi yang digunakan cenderung pada pemakaian

alat kontrol secara otomatis karena ada beberapa keunggulan kompetitif bila

dibandingkan secara manual. Namun demikian tenaga manusia masih sangat

diperlukan dalam pengoiperasian dan pengawasan proses.

Dalam perencanaan suatu pabrik, alat kontrol yang diperlukan adalah :

a. Indikator

Untuk mengetahui secara langsung kondisi operasi suatu daerah tertentu

dari suatu peralatan.

b. Controller

Untuk mengendalikan suatu kondisi operasi dalam aliran proses pada

harga yang telah ditentukan.

VII- 4

c. Recorder

Untuk menunjukan dan mencatat secara kontinyu kondisi operasi pada

harga yang telah ditentukan.

Dengan adanya instrumen diharapkan proses akan bekerja sesuai dengan

yang diharapkan. Instrumen yang digunakan pada pra rencana pabrik Metana

(CH4) ini adalah :

a. Temperature Controller (TC)

Berfungsi untuk mengendalikan suhu fluida dalam suatu aliran proses

sesuai dengan harga yang ditentukan.

b. Pressure Controller (PC)

Berfungsi untuk mengatur tekanan dalam suatu proses secara langsung

c. Ration Controller (RC)

Berfungsi untuk mengatur perbandingan bahan yang masuk dalam suatu

peralatan. Pada pabrik ini, peralatan proses yang menggunakan (RC)

adalah storage NaOH

d. Level Controller (LC)

Berfungsi untuk mengendalikan ketinggian fluida dalam suatu peralatan.

Penempatan alat-alat kontrol pada setiap alat dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 7.1: Instrumentasi pada tiap peralatan

No Kode Nama Alat Instrumen

1 F-113 Penampung feed LC 2 F-114 Bin kotoran WC 3 F-112 Bin CaO WC 4 M-110 Tangki pencampur PC 5 R-121 Tangki pemanas TC

VII- 5

Sambungan tabel 7.1: Instrumentasi pada tiap peralatan

No Kode Nama alat Instrumen 6 F-123 Tangki buffer LC 7 R-120 Fermentor TC 8 E-131 Cooler TC 9 D-130 Absorber PC, FC 10 F-136 Menara regenerasi PC

7.2 Keselamatan Kerja

Dalam perencanaan suatu pabrik, keselamatan kerja merupakan hal yang

sangat penting yang harus diperhatikan karena menyangkut kelancaran dan

keselamatan kerja karyawan, disamping itu juga menyangkut lingkungan dan

masyarakat disekitar pabrik. Keselamatan kerja ini merupakan usaha untuk

memberikan rasa aman dan tenang kepada karyawan dalam bekerja, sehingga

kontinuitas dan efektifitas kerja dapat terjamin. Usaha untuk mendapatkan

keselamatan kerja bukanlah semata-mata ditujukan hanya faktor manusianya saja

akan tetapi untuk menjaga peralatan yang ada di dalam pabrik. Dengan

terpeliharanya peralatan dengan baik, maka alat tersebut dapat digunakan dalam

jangka waktu yang cukup lama.

Secara umum ada tiga macam bahaya yang dapat terjadi dalam pabrik

dan harus diperhatikan dalam perencanaanya yaitu:

• Bahaya kebakaran dan ledakkan

• Bahaya mekanik

• Bahaya terhadap kesehatan

Beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya kecelakaan kerja sebagai berikut:

a. Latar belakang pekerja

VII- 6

Yaitu sifat atau karakter yang tidak baik dari pekerja yang merupakan sifat

dasar bekerja, maupun dari lingkungannya yang dapat mempengaruhi pekerja

dalam melakukan pekerjaanya, sehingga dapat menyebabkan kelalaian

pekerja.

Sifat-sifat tersebut meliputi:

• Tidak cocoknya manusia terhadap mesin atau terhadap lingkungan

kerjanya

• Kurangnya pengetahuan dan keterampilan

• Ketidakmampuan fisik dan mental

• Kurangnya motifasi kerja dan kesadaran akan keselamatan kerja

b. Kelalaian pekerja

Adanya sifat gugup, tegang, mengabaikan keselamatan akan menyebabkan

pekerja melakukan tindakan yang tidak aman.

c. Tindakan yang tidak aman dan bahaya mekanis/fisis:

Tindakan yang tidak aman dari pekerja, seperti berdiri dibawah beban

tersuspensi.

d. Kecelakaan: Kejadian seperti jatuhnya pekerja, tertumbuk benda melayang

sehingga melukai pekerja.

e. Lingkungan fisik

Meliputi mesin, peralatan dan lingkungan kerja. Kecelakaan kerja

disebabkan oleh kesalahan perencanaan, arus, kerusakkan alat, kesalahan

dalam pembelian, kesalahan dalam penyusunan atau aatu peletakan dari

peralatan dan lain-lain

VII- 7

f. Sistem manajemen pabrik

Sistem manajemen pabrik merupakan unsur terpenting. Kesalahan sistem

manajemen dapat menyebabkan kecelakaan kerja antara lain:

• Prosedur kerja yang tidak diterapkan dengan baik

• Tidak adanya inspeksi peralatan

• Tidak adanya penanggulangan terhadap bahaya kecelakaan

• Kurangnya pengawasan terhadap kegiatan pemeliharaan dan mofikasi

pabrik.

Usaha-usaha untuk mencegah dan mengurangi terjadinya bahaya-bahaya yang

ditimbulkan di dalam pabrik antara lain :

• Memberi pelatihan-pelatihan dan pencegahan kecelakaan terhadap

pengawasan khususnya karyawan yang bekerja pada bagian proses dengan

alat berat.

• Memberi pengamanan berupa pakaian serta perlengkapan sebagai

pelindung.

• Menyediakan pertlengkapan berupa unit pertolongan pertama pada

kecelakaan.

7.2.1 Bangunan Pabrik

1. Konstruksi

• Kontruksi bangunan, peralatan produksi baik langsung ataupun tidak

langsung harus cukup dan pemilihan bahan kontruksinya harus tepat

• Pada tempat-tempat yang berbahaya hendaknya diberi pagar atau

peringatan yang jelas

VII- 8

• Antara peralatan mesin-mesin dan alat-alat proses diberi jarak cukup jauh

2. Bahaya yang disebabkan oleh adanya api, listrik dan kebakaran

• Tangki bahan bakar jaraknya harus cukup jauh dari tempat yang dapat

menyebabkan kebakaran

• Untuk mencegah atau mengurangi bahaya-bahaya yang timbul, maka

dipakai isolasi-isolasi panas atau isolasi listrik dan pada tempat bertekanan

tinggi diberi pagar atau penghalang.

• Memberi penjelasan-penjelasan mengenai bahaya-bahaya yang dapat

terjadi dan memberikan cara pencegahannya.

• Memasang tanda-tanda bahaya, seperti alarm peringatan apabila terjadi

bahaya.

• Penyediaan alat-alat pencegah kebakaran, baik akibat listrik ataupun api.

7.2.2 Ventilasi

Ruang kerja harus mendapatkan ventilasi yang cukup, sehingga pekerja

dapat leluasa untuk menghirup udara segar yang berarti ikut serta menjamin

kesehatan dan keselamatan kerja.

7.2.3 Perpipaan

• Jalan proses yang terletak diatas permukaan tanah lebih baik dari pada

diletakkan dibawah tanah, karena hal ini menyangkut timbulnya bahaya

akibat kebocoran dan sulit untuk mengetahui letak kebocoran

• Pengaturan dari perpipaan dan value penting untuk mengamankan operasi,

bila terjadi kebocoran pada chek value sebaiknya diatasi dengan

pemasangan blok value disamping chek value tersebut

VII- 9

• Sebelum pipa-pipa dipasang, sebaiknya dilakukan test hidrostatik yang

bertujuan mencegah terjadinya stress yang berlebihan pada bahan-bahan

tertentu atau bagian pondasi.

7.2.4 Karyawan

Untuk menjaga kesehatan dan kesejahteraan karyawan perlu adanya

kesadaran dari seluruh pekerja agar dapat bekerja dengan baik sehingga tidak

membahayakan keselamatan jiwanya dan orang lain. Untuk itu pengetahuan akan

bahaya masing-masing alat sangatlah penting diketahui oleh semua karyawan

terutama operator control. Seluruh pekerja harus menggunakan pelindung seperti

topi pengaman, sepatu karet, sarung tangan dan masker. Pada karyawan terutama

pekerja perlu diberi bimbingan atau pengarahan agar karyawan dapat

melaksanakan tugasnya dengan baik dan tidak membahayakan.

Hal-hal yang perlu diperhatikan demi keselamatan karyawan dan kelancaran

proses industri diperlukan:

• Alat-alat yang berputar dan bergerak misalnya motor harus dilengkapi

dengan penutup

• Memakai sarung tangan, masker dan sepatu karet

• Pakaian pekerja harus kuat dan bersih

• Memakai topi atau helm pelindung

7.2.5 Listrik

Pada pengoperasian peralatan listrik perlu dipasang pengaman pemutus

arus bila sewaktu-waktu terjadi hubungan singkat yang menyebabkan kebakaran,

VII- 10

juga perlu diadakan pemeriksaan kemungkinan adanya kabel yang terkupas yang

dapat membahayakan pekerja bila tersentuh kabel tersebut.

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian instalasi

listrik adalah sebagai berikut:

• Semua bagian pabrik diberi penerangan yang cukup dan diutamakan pada

bagian proses

• Penyediaan pembangkit tenaga cadangan

• Peralatan yang sangat penting seperti switcher dan transformar diletakkan

di tempat yang lebih aman

• Peralatan listrik dibawah tanah diberi tanda-tanda tertentu yang jelas

7.2.6 Pencegahan dan Penanggulangan Bahaya Kebakaran dan Peledakan

Pencegahan terhadap bahaya kebakara dan peledakan bertujuan untuk

memperkecil kemungkinan terjadinya kecelakaan terhadap pekerja maupun

kerusakan peralatan yang mengakibatkan terhentinya proses industri. Terjadinya

bahaya ini dapat disebabkan oleh :

1. Tejadinya kebocoran gas, karena biogas merupakan gas yang mudah

terbakar sehingga adanya kebocoran sangat rentan terhadap peledakan dan

kebakaran.

2. Kelebihan tekanan yang disebabkan oleh pompa dan juga kompresor

sangat rentan terhadap adanya bahaya peledakan.

3. Terjadinya hubungan singkat (korselting) pada saklar, stop kontak atau

alat listrik lainnya baik pada peralatan instrumentasi maupun pada

VII- 11

peralatan listrik sederhana seperti lampu, radio, komputer, mesin fax,

answering machine dll.

4. Kebakaran yang diakibatkan percikan api pada furnace yang berbahan

bakar fuel oil.

Cara untuk mencegah atau mengurangi kemungkinan terjadinya kebakaran antara

lain :

1. Memasang alat pendeteksi kebocoran gas

2. Memasang safety valve disetiap alat untuk mencegah terjadinya kelebihan

tekanan dan juga kesalahan lainnya serta pemasangan pipa air melingkar

(water hydrant) di seluruh area pabrik.

3. Pemasangan alat pemadam kebakaran yang mudah dijangkau disetiap

tempat rawan ledakan dan kebakaran, terutama disekitar alat-alat proses

bertekanan dan bersuhu tinggi.

4. Tangki bahan bakar jaraknya harus cukup jauh dari tempat yang mudah

menimbulkan kebakaran.

5. Dipasang isolasi-isolasi panas atau isolasi listrik dan pada tempat yang

bertegangan tinggi diberi penghalang atau pagar.

6. Pemasangan alat-alat listrik harus diatur sedemikian rupa agar tidak

berdekatan dengan sumber panas.

7. Membuat plakat-plakat, slogan-slogan atau Standar Operational

Procedures (SOP) pada setiap proses yang salah satu isinya.

VII- 12

7.2.7 Pencegahan dan Penanggulangan Bahaya Mekanik

Bahaya mekanik disebabkan oleh pengerjaan konstruksi bangunan atau alat

proses yang tidak memenuhi syarat. Hal-hal yang harus diperhatikan untuk

mencegah atau mengurangi kemungkinan terjadinya bahaya mekanik adalah :

1. Perencanaan alat harus sesuai dengan aturan yang berlaku termasuk

pemilihan bahan konstruksi dan pertimbangan faktor korosi. Perencanaan

alat under design biasanya lebih besar menciptakan bahaya mekanik.

2. Pemasangan alat kontrol atau indikator yang baik dan sesuai, serta

pemberian alat pengaman proses pada alat-alat yang beresiko besar

terjadinya bahaya ini.

3. Sistem perpipaan untuk air, udara, steam dan bahan bakar hendaknya

diberi cat dan warna tertentu atau berbeda dengan warna sekitarnya dan

diberi sesuai isi pipa.

7.2.8 Pencegahan Bahaya terhadap Kesehatan dan Kerja Karyawan

Untuk mencegah keselamatan karyawan perlu adanya kesadaran dari

seluruh karyawan agar dapat bekerja dengan baik dan efektif sehingga tidak

membahayakan keselamatan jiwanya dan orang lain. Oleh karena itu pengetahuan

tentang Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) perlu diketahui oleh seluruh

karyawan dari mulai karyawan operator proses sampai karyawan administrasi.

Perusahaan akan mengadakan semacam pelatihan atau penyuluhan pada seluruh

karyawan terutama karyawan baru agar sosialisasi K3 lebih efektif tercipta di

lingkungan kerja. Pelatihan atau penyuluhan K3 akan berbeda bagi setiap

karyawan tergantung pada bagian mana dia bekerja. Setiap operator proses,

VII- 13

karyawan wajib mengetahui cara-cara pemakaian alat-alat pelindung seperti

(masker, topi, safety belt, sepatu, sarung tangan, dll) dan juga harus mengetahui

bahaya-bahaya yang akan terjadi dari mulai tangki bahan baku sampai tangki

storage. Sedangkan karyawan gudang wajib mengetahui prosedur penggunaan

kendaraan pengangkut sampai cara penyusunan kemasan produk.

Selain itu bahaya terhadap kesehatan karyawan umumnya datang dari

bahan baku, bahan yang diproses dan produk. Karena itu diusahakan agar ruangan

proses maupun ruangan lainnya memiliki ventilasi atau pertukaran udara

disesuikan standar WHO (World Health Organization) yang cukup sehingga dapat

memberikan kesegaran kepada karyawan serta dapat menghindari gangguan

terhadap pernapasan.

Pada karyawan terutama pada operator perlu dibimbing atau diarahkan

agar karyawan dapat melakukan tugasnya dengan baik dan tidak membahayakan

keselamatan jiwanya atau orang lain.

Untuk mencegah kecelakan kerja diperlukan alat-alat pelindung

keselamatan kerja seperti terlihat pada tabel berikut.

Tabel 7.2. Alat keselamatan kerja

No Alat pengaman Lokasi penggunaan

1 Masker Laboratorium, ruang proses 2 Topi pengaman Ruang proses, gudang 3 Sarung tangan Ruang proses, gudang 4 Sepatu karet Ruang proses, gudang 5 Pemadam kebakaran Semua ruang di area pabrik

6 Isolasi panas Utilitas (reboiler, furnace), ruang proses (alat reaktor, rotary klin, preheater), perpipaan.

VII- 14

BAB VIII

UTILITAS

Utilitas adalah salah satu bagian yang sangat penting dan diperlukan untuk

menunjang jalannya proses prouksi dalam suatu industri kimia. Unit utilitas yan

diperlukan pada pra rencana pabrik metana ini yaitu:

• Air yang berfungsi sebagai air proses, air pendingin, air sanitasi dan air untuk

pemadam kebakaran.

• Listrik yang berfungsi untuk menjalankan alat-alat produksi, utilitas dan untuk

penerangan.

• Bahan baker untuk mengoperasikan boiler.

Dari kebutuhan unit utilitas yang diperlukan, maka utilitas tersebut dibagi menjadi

4 unit yaitu :

1. Unit penyediaan air

2. Unit penyediaan steam

3. Unit pembangkit tenaga listrik

4. Unit penyediaan bahan bakar

8.1 Unit Penyediaan Air

Unit penyediaan air bertugas untuk memenuhi kebutuhan air baik ditinjau dari

segi kuantitas maupun kualitas. Segi kuantitas air merupakan jumlah kebutuhan air yang

harus dipenuhi sedangkan segi kualitas air menyangkut syarat air yang harus dipenuhi. Di

dalam Pra Rencana Pabrik Metana keperluan air dipergunakan untuk:

VIII- 1

a. Air Umpan Boiler

Air umpan boiler merupakan bahan baku pembuatan steam yang berfungsi

sebagai media panas. Kebutuhan steam sebesar 855,7169 kg/jam. Air umpan boiler

disediakan dengan excess 20 % sebagai pengganti steam yang hilang yang diperkirakan

karena adanya kebocoran akibat dari transmisi sebesar 10 % sedangkan faktor keamanan

sebesar 15 %, sehingga kebutuhan air umpan boiler sebanyak 1129,5463 kg/jam.

Air untuk keperluan ini harus memenuhi syarat-syarat agar air yang digunakan

tidak merusak ketel (boiler). Persyaratan yang harus dipenuhi adalah air tidak

mengandung kation-kataion seperti Ca2+, Mg2+ dan anion-anion seperti SO42-, Cl-, SO3

2-.

Untuk itu diperlukan treatment secara lebih sempurna.

Dari Perry, ed.6, Hal 976 didapat bahwa air umpan boiler tersebut mempunyai

syarat sebagai berikut:

Total padatan (total disolved solid) : 3500 ppm

Alkalinitas : 700 ppm

Padatan terlarut (suspended solid) : 300 ppm

Silika : 60-100 ppm

Besi : 0,1 ppm

Tembaga : 0,5 ppm

Oksigen : 0.007 ppm

Kesadahan (hardness) : 0

Kekeruhan (turbidity) : 175 ppm

Minyak : 7 ppm

Residual fosfat : 140 ppm

VIII- 2

Setelah memenuhi persyaratan tersebut, air umpan boiler harus bebas dari:

- Zat-zat yang menyebabkan korosi yaitu: gas-gas terlarut seperti O2, CO2, H2S

dan NH3

- Zat-zat yang dapat menyebabkan busa yaitu zat organik, anorganik dan zat-

zat yang tidak terlarut dalam jumlah yang besar.

Untuk memenuhi syarat tersebut dan untuk mencegah kerusakan pada boiler,

maka sebelum digunakan air umpan boiler harus diolah dahulu, melalui: demineralizer,

untuk menghilangkan ion-ion pengganggu dan deaerator, untuk menghilangkan gas-gas

terlarut.

Spesifikasi alat:

Nama Alat : Boiler

Type : Fire tube boiler

Fungsi : Menghasilkan steam

Rate steam : 1886,5135 lb/jam

Heating surface : 20232,169 ft2

Jumlah tube : 584 buah

Ukuran tube : 6 in ips = 20 ft,

Bahan bakar : Fuel oil 33o API

Rate diesel oil : 31,5027 kg/jam

Jumlah : 1 buah.

b. Air Sanitasi

Air sanitasi digunakan untuk keperluan para karyawan di lingkungan pabrik untuk

konsumsi, cuci, mandi, masak, laboratorium, perkantoran dan lain-lain.

VIII- 3

Syarat-syarat yang perlu dipenuhi:

1. Syarat Fisik

- Suhu : Dibawah suhu kamar

- Warna : Tidak berwarna/jernih

- Rasa : Tidak berasa

- Bau : Tidak berbau

- Kekeruhan : <1 mg SiO2/liter

- pH : Netral

2. Syarat Kimia

- Tidak mengandung logam berat seperti Pb, As, Cr, Cd, Hg, dan

sebagainya.

- Tidak mengandung zat-zat kimia beracun.

3. Syarat Mikrobiologis

Tidak mengandung bakteri terutama bakteri patogen yang dapat merubah sifat-

sifat fisik air. Untuk memenuhi persyaratan tersebut, setelah proses penjernihan,

air harus diberi desinfektan seperti klor cair atau kaporit.

Kebutuhan air sanitasi pada Pra Rencana Pabrik Metana ini adalah :

1. Untuk kebutuhan karyawan

Menurut standar WHO kebutuhan air untuk tiap karyawan = 120 kg/hari.

2. Untuk laboratorium dan taman

Direncanakan kebutuhan air untuk taman dan laboratorium adalah sebesar 30 %

dari kebutuhan karyawan.

3. Untuk pemadam kebakaran dan cadangan air

VIII- 4

Air sanitasi untuk pemadam kebakaran dan air cadangan direncanakan sebesar

40% dari kebutuhan air sanitasi.

c. Air pendingin

Air pendingin berfungsi sebagai media pendingin pada alat perpindahan panas.

Hal ini disebabkan karena:

- Air merupakan materi yang banyak didapat

- Mudah dikendalikan dan dikerjakan

- Dapat menyerap panas

- Tidak mudah menyusut karena pendinginan

- Tidak mudah terkondensasi

Sebagai media pendingin, air harus memenuhi persyaratan tertentu, yaitu tidak

mengandung:

- Kesadahan (hardness), dapat memberikan efek pembentukkan kerak

- Besi, penyebab korosi

- Silika, penyebab kerak

- Minyak, penyebab terganggunya film corrosion inhibitor yang dapat

menurunkan efisiensi perpindahan panas dan merupakan makanan

mikroba yang dapat menyebabkan terbentuknya endapan.

Mengingat kebutuhan air sebagai pendingin cukup besar dan untuk menghemat

pemakaian air, maka air pendingin yang digunakan didinginkan kembali (disirkulasi)

dalam Cooling Tower, sehingga tidak perlu dilakukan penggantian air pendingin, kecuali

bila ada kebocoran atau kehilangan karena penguapan, maka disediakan penambahan air

sebesar 20 % dari kebutuhan air pendingin.

VIII- 5

d. Air Proses

Air proses adalah air yang digunkan dalam proses.

Proses Pengolahan Air

Proses pengolahan air pada Pra Rencana Pabrik Metana (CH4) ini dilakukan sbb:

Air dari sungai dipompa dengan pompa air sungai (L-212) ke dalam Bak

Sedimentasi (F-213) yang berfungsi sebagai bak pengendap kotoran-kotoran yang

terikut, kemudian dipompa (L-214) ke Bak Skimmer (F-215) untuk menghilangkan

kotoran yang belum hilang pada bak sedimentasi. Dengan menggunakan Pompa Skimmer

(L-216) dipompa menuju Tangki Clarifier (H-210), disini terjadi proses koagulasi dan

flokulasi dengan penambahan alum sebagai zat koagulan dan diadakan pengadukan

dengan kecepatan yang cepat dan lambat agar alum dan air dapat tercampur secara

homogen.

Setelah terjadi koagulasi dan flokulasi dalam bak clarifier, kemudian dialirkan ke

Sand Filter (F-217) untuk menyaring air dari kotoran-kotoran yang masih tersisa..

Selanjutnya air yang sudah bersih ditampung dalam Bak Penampung air bersih (F-218)

dan diolah dengan fungsinya masing-masing yaitu :

a. Pengolahan air sanitasi

Air dari bak air bersih (F-218) dialirkan dengan pompa (L-241) menuju bak Klorinasi

(F-241) dan ditambahkan desinfektan klor (Cl2) sebanyak 1 ppm yang diinjeksikan

langsung ke dalam pipa. Selanjutnya dipompa ke bak air sanitasi (F-243) dengan

menggunakan pompa (L-242) dan siap untuk dipergunakan sebagai air sanitasi.

b. Pelunakan air umpan boiler

VIII- 6

Proses pelunakan air umpan boiler dilakukan dengan pertukaran ion dalam

demineralizer yang terdiri dari dua tangki, yaitu tangki kation exhanger (D-220A) dan

tangki anion exhanger (D-220B). Kation exhanger yang digunakan adalah resin zeolit

(H2-Z) dan anion exhanger yang digunakan adalah deacidite (DOH).

Air dari bak air bersih (F-218) dialirkan dengan pompa (L-221) menuju kation

exchanger (D-220A). Dalam tangki kation exhanger terjadi reaksi sebagai berikut

(Punmia, Hal 362) :

Ca Ca

Na2(CO3)2 + H2Z Na2Z + 2CO2 + 2H2O

Mg Mg

Ca Ca

Na2SO4 + H2Z Na2Z + H2SO4

Mg Mg

Ca Ca

Na2SO4 + H2Z Na2Z + 2HCl

Mg Mg

Ion- ion bikarbonat, sulfat dan klor diikat dengan ion Z membentuk CO2 dan air,

H2SO4 dan HCl. Selanjutnyan air yang bersifat asam ini akan dimasukkan ke dalam

anion exhanger untuk menghilangkan anion-anion yang mengganggu proses. Resin

yang digunakan De-acidite (DOH). Reaksi yang terjadi: (Punmia, Hal 362)

H2SO4 D2SO4

2DOH + 2HCl 2DCl + 2H2O

2HNO3 2DNO3

VIII- 7

Sehingga keluaran dari tangki demineralisasi adalah garam-garam kalsium, natrium,

magnesium yang terikat pada kation exchanger dalam bentuk CaZ, NaZ, MgZ.

Sedangkan H2SO4, HCl, dan HNO3 terikut pada anion exchanger dalam bentuk

D2SO4, DCl dan DNO3 . Setelah keluar dari demineralizer, air umpan boiler telah

bebas dari ion-ion yang mengganggu dan siap untuk digunakan.

Setelah keluar dari tangki demineralisasi, air lunak ini digunakan sebagai air umpan

boiler. Untuk memenuhi kebutuhan umpan boiler, air lunak ditampung dlam bak air

lunak (F-222) yang selanjutnya dipompa (L-232) ke Deaerator (D-233) untuk

menghilangkan gas-gas impuritis pada air umpan boiler dengan sistem pemanasan.

Dari deaerator air siap diumpankan ke boiler (Q-230) dengan pompa (L-223). Steam

yang dihasilkan boiler didistribusikan ke peralatan dan kondensat yang dihasilkan di

recycle.

c. Pengolahan air pendingin

Untuk memenuhi kebutuhan air pendingin dari bak air bersih (F-218), air dipompa

(L-224) ke bak air pendingin (F-225) kemudian dialirkan ke peralatan dengan pompa

(L-226). Setelah digunakan air direcycle ke cooling tower (P-227) dan selanjutnya

dari cooling tower, air direcycle ke bak air pendingin kembali.

d. Proses regenerasi

Regenerasi hydrogen / kation exhanger dilakukan dengan menggunakan asam klorida

dengan reaksi sebagai berikut:

CaZ CaSO4

Na2Z + H2SO4 H2Z + Na2SO4

MgZ MgSO4

VIII- 8

CaZ CaCl2

Na2Z + HCl H2Z + Na2Cl

MgZ MgCl2

Pemakaian resin yang terus-menerus menyebabkan resin tidak aktif lagi. Hal ini dapat

diketahui dari pemeriksaan kesadahan air umpan boiler yang dilakukan terus-

menerus. Jika terdapat kenaikan kesadahan air umpan boiler, maka hal ini

menunjukkan bahwa resin sudah jenuh dan perlu diregenerasi (setelah ± 17 jam).

Sedangkan regenerasi anion exchenger dengan menggunakan larutan Na2CO3 atau

NaOH.


D2SO4 SO4

2 DCl + Na2CO3 2 DOH + Na2Cl2 + CO2

2 DNO3 (NO3)2

8.2 Unit Penyediaan Steam

Unit ini berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam yang digunakan sebagai

pemanas pada heater dan reboiler. Kebutuhan steam dipenuhi dengan jalan menguapkan

air di dalam sebuah ketel (boiler). Untuk itu maka kesadahan air pengisi ketel (boiler feed

water) harus benar-benar diperhatikan dan diperiksa dengan teliti serta harus bebas dari

kotoran yang mungkin akan mengganggu jalannya operasi pabrik. Steam yang

dibutuhkan dalam proses ini mempunyai kondisi :

• Tekanan = 1 atm

• Temperatur = 120o C

VIII- 9

Zat-zat yang terkandung dalam air umpan boiler (bahan baku pembuatan steam)

yang dapat menyebabkan kerusakan pada boiler:

- Kadar zat terlarut (solute matter) yang tinggi

- Zat padat terlarut (suspended solid)

- Garam-garam kalsium dan magnesium

- Zat organik (organik matter)

- Silika, sulfat, asam bebas dan oksida

Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh air umpan boiler:

a. Tidak boleh membuih / berbusa

Busa disebabkan oleh adanya solid matter, suspended matter dan kebasaan yang

tinggi.

Kesulitan yang dihadapi dengan adanya busa adalah:

- Kesulitan pembacaan tinggi permukaan pada boiler

- Dapat menyebabkan percikan yang kuat yang mengakibatkan adanya solid-solid

yang menempel dan terjadinya korosi dengan adanya pemanasan lebih lanjut

b. Tidak boleh membentuk kerak dalam boiler

Kerak dalam boiler ini disebabkan oleh garam-garam Ca2+, Mg2+, CO32+, SiO2 dan

Al2O3.

Kerak yang terbentuk di dinding boiler akan menyebabkan:

- Isolasi terhadap panas sehingga proses perpindahan panas terhambat

- Kerak yang terbentuk dapat pecah sewaktu-waktu, sehingga dapat menimbulkan

kebocoran karena boiler mendapat tekanan yang kuat

VIII- 10

c. Tidak boleh menyebabkan korosi pada pipa

Korosi pada pipa boiler disebabkan oleh keasaman (pH rendah), minyak dan lemak,

bikarbonat dan bahan-bahan organik dan gas CO2, O2,. H2S, SO3, NH3 yang terlarut

dalam air.

Reaksi elektrokimia antara besi dan air akan membentuk lapisan pelindung anti

korosi pada permukaan baja, yaitu:

Fe 2+ + 2H2O Fe (OH)2 + 2H+

Tetapi bila terdapat oksigen dalam air, maka lapisan hidrogen yang terbentuk akan

bereaksi dengan oksigen membentuk air, akibat hilangnya lapisan pelindung tersebut

terjadi korosi menurut reaksi:

4H+ +O2 2H2O

4Fe (OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3

Adanya bikarbonat dalam air akan menyebabkan terbentuknya CO2, karena pemanasan

dan adanya tekanan. CO2 yang terjadi bereaksi dengan air menjadi asam karbonat. Asam

karbonat akan bereaksi dengan metal dan besi membentuk gram bikarbonat. Dengan

adanya pemanasan (kalor), garam bikarbonat ini membentuk CO2 lagi.


Fe 2+ + 2H2CO3 Fe (HCO)2 + 2H

Fe (HCO)2 + H2O + panas Fe (OH)2 + 2H2O + 2CO2

8.3 Unit Penyediaan Listrik

Kebutuhan listrik pabrik Margarin ini direncanakan disediakan oleh PLN dan

generator set. Tenaga listrik yang disediakan dipergunakan untuk menggerakkan motor,

penerangan, instrumentasi dan lainnya.

VIII- 11

Berdasarkan peraturan menteri kesehatan no 7 tahun 1964 tentang syarat-syarat

kesehatan dan kebersihan serta penerangan dalam tempat kerja, dimana untuk area kerja

yang dituntut tingkat ketelitian tinggi dalam waktu yang lama, syarat intensif penerangan

tiap m2 area kerja 500-1000 Lux atau sama dengan 500-1000 Lumen/m2.

Untuk memenuhi kebutuhan listrik direncnakan listrik dipenuhi dari PLN sebesar

655,913 kW dan dari generator sebesar 158,454604 kW

Jadi total kebutuhan listrik dalam Pra Rencana Pabrik Metana adalah 808,032604 kW

dengan daya yang harus dihasilkan oleh generator adalah 250 kW

8.4 Unit Penyediaan Bahan Bakar

Bahan bakar pada Pra Rencana Pabrik Metana digunakan sebagai bahan bakar Boiler :

858,1893 liter/hari dan Generator : 733,465 Liter /hari

Jadi kebutuhan total bahan bakar adalah 1591,654 liter/hari.

Bahan bakar yang digunakan dalam Pra Rencana Pabrik Metana adalah solar

(diesel oil). Pemilihan bahan bakar tersebut berdasarkan pertimbangan sebagai berikut:

- Harga relatif murah

- Mudah didapat

- Viskositas relatif rendah

- Heating valuenya relative rendah

- Tidak menyebabkan kerusakan pada alat

VIII- 12

IX-

BAB IX

LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

Pemilihan lokasi pabrik merupakan faktor yang sangat berkaitan erat dengan

efisiensi perusahaan dan harus dapat dipertanggungjawabkan baik dari segi teknis

maupun ekonomis. Tata letaknya merupakan faktor dipertimbangkan agar

kelancaran operasional pabrik menjadi sangat efektif. Oleh karena itu lokasi dan tata

letak pabrik merupakan dua faktor yang tidak terpisahkan untuk menciptakan

lingkungan kerja yang efektif dan efisien. Tapi hal yang paling mendasar adalah

tersedianya infrastruktur yang harus diciptakan oleh pemerintah setempat agar

investor menjadi tertarik untuk mendirikan pabrik di daerahnya sehingga tercipta

kawasan industri yang dapat meningkatkan Pendapatan Asli Daerah (PAD) sebagai

kompensasi dari daerah yang kini memiliki otonomi yang luas untuk merealisasikan

kebijakan arah pembangunan.

Pabrik gas methana dari kotoran sapi akan dibangun di Kecamatan Mbay

Kabupaten Nagekeo Provinsi Nusa Tenggara Timur.

9.1. Penentuan Lokasi Pabrik

Dalam pendirian suatu pabrik, pemilihan lokasi menjadi faktor yang sangat

berpengaruh terhadap kelangsungan hidup pabrik baik sekarang maupun masa

mendatang. Oleh karena itu perencanaannya harus mempertimbangkan beberapa

faktor yaitu:

1. Faktor utama

a. Bahan baku

b. Marketing

c. Utiltas (bahan bakar, sumber air, dan listrik)

d. Keadaan geografis dan masyarakat

e. Iklim dan Alam Sekitarnya

2. FaktorKhusus

a. Tenaga Kerja

b. Transportasi

c. Karakteristik lingkungan lokasi.

d. Faktor-faktor lingkungan lokasi pabrik

e. Perluasan pabrik

f. Buangan Pabrik (waste disposal)

g. Masalah lingkungan

h. Peraturan dan perundang-undangan

9.1.1. Faktor Utama

A. Bahan baku.

Hal-hal yang harus diperhatikan dari segi bahan adalah :

a) Letak sumber bahan baku

b) Kapasitas bahan baku

c) Cara memperoleh dan membawanya ke pabrik

d) Kualitas bahan baku yang ada

Lokasi pabrik jika ditinjau dari keberadaan bahan baku maka pabrik

IX- 1

hendaknya didirikan dekat dengan sumber bahan baku agar sistem transport bahan

baku menjadi efisien yang akhirnya dapat mengurangi biaya produksi.

Bahan baku kotoran sapi tersebar merata di wilayah Flores Dari segi bahan

baku, Kecamatan Mbay Kabupaten Nagekeo dipilih karena wilayah tersebut

merupakan daerah potensif peternakan sapi. Selain itu, letaknya yang sangat

strategis di wilayah Flores Tengah dan mudah dijangkau dari beberapa kabupaten

sekitarnya yakni Kabupaten Ngada, Manggarai Timur, Manggarai, Manggarai

Barat, Ende, Sikka dan kabupaten Flores Timur. Hal ini sangat mempengaruhi

transportasi bahan baku ke wilayah pabrik.

B. Marketing.

Marketing merupakan salah satu faktor yang penting didalam industri

kimia karena strategi marketing sangat menentukan keuntungan perusahaan. Hal-

hal yang perlu diperhatikan adalah:

1. Daerah marketing.

2. Proyeksi kebutuhan produk masa sekarang dan akan datang.

3. Pengaruh persaingan dagang.

4. Jarak dan sarana pengangkutan untuk lokasi pemasaran.

Mbay merupakan jalur utama distribusi bisnis dan ekonomi yang strategis

di pulau Flores. Sebagai jalur pertemuan dari beberapa kota diharapkan

perusahaan akan memperoleh keuntungan bisnis yang besar.

C. Utiltas (bahan bakar, sumber air, dan listrik).

IX- 2

Faktor utilitas menjadi sangat penting karena menyangkut kelancaran

proses produksi. Utilitas meliputi kebutuhan bahan bakar, air, dan listrik. Bahan

bakar digunakan untuk menggerakkan alat yang menghasilkan panas.

a. Air

Air merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam suatu industri kimia.

Air digunakan untuk kebutuhan proses, media pendingin air umpan boiler, air

sanitasi dan kebutuhan lainnya. Untuk memenuhi kebutuhan ini air dapat diambil

dengan tiga macam sumber, yaitu: air sumber sungai, air kawasan dan air dari

PDAM. Apabila air dibutuhkan dalam jumlah besar, maka pengambilan air dari

sungai langsung akan lebih ekonomis.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan sumber air antara lain:

- Kemampuan sumber air dapat melayani pabrik

- Kualitas sumber air yang disediakan

- Pengaruh musim terhadap kemampuan penyediaan air

b. Listrik dan bahan bakar

Listrik dan bahan bakar dalam industri mempunyai peranan penting,

terutama sebagai motor penggerak selain sebagai penerangan dan untuk

memenuhi kebutuhan lainnya.

Hal-hal yang perlu diperhatikan:

- Ada atau tidaknya jumlah tenaga listrik di daerah itu

- Harga tenaga listrik dan bahan bakar di daerah itu

- Mudah tidaknya mendapat bahan bakar

- Persediaan tenaga listrik dan bahan bakar di masa mendatang

IX- 3

Untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari diambil dua sumber: air sungai

dan air PDAM. Air sungai diolah terlebih dahulu pada unit utilitas untuk

menghasilkan air yang berkualitas sesuai dengan ketentuan. Apabila dalam masa

kemarau air sungai surut maka digunakan air PDAM untuk memenuhi kebutuhan

sehari-hari. Jadi air PDAM hanya bersifat cadangan. Air digunakan untuk sanitasi

dan untuk kebutuhan proses (air pendingin).

Sumber listrik diperoleh dari PLN, walaupun demikian tenaga generator

sangat diperlukan sebagai cadangan yang harus siap bila setiap saat diperlukan

karena listrik PLN tidak akan selamanya berfungsi dengan baik yang disebabkan

pemeliharaan atau perbaikan jaringan listrik.

D. Keadaan geografis dan masyarakat.

Keadaan geografis dan masyarakat harus mendukung iklim industri untuk

menciptakan kenyamanan dan ketentraman dalam bekerja. Hal-hal yang perlu

diperhatikan adalah:

1. Kesiapan masyarakat setempat untuk berubah menjadi masyarakat

industri.

2. Keadaan alam seperti gempa bumi, banjir, angin topan, dll.

3. Kondisi tanah tempat pabrik berdiri yang dapat menyulitkan pemasangan

konstruksi bangunan atau peralatan proses.

E. Iklim dan Alam Sekitarnya

Iklim dan alam sekitarnya merupakan bagian yang sangat penting juga,

karena pabrik yang akan didirikan harus ramah lingkungan. Selain itu iklim juga

IX- 4

berpengaruh terhadap konstruksi bangunan dan spesifikasi peralatan.


- Keadaan alamnya, keadaan alam yang menyulitkan konstruksi

bangunan dan mempengaruhi konstruksi peralatan

- Keadaan angin (kecepatan dan arahnya) pada situasi terburuk dan

pernah terjadi pada lokasi tersebut

- Bahaya alam berupa gempa, banjir dan lain-lain yang pernah

terjadi di lokasi tersebut

- Kemungkinan untuk memperluas di masa mendatang

9.1.2. Faktor Khusus

A. TenagaKerja.

Kebutuhan tenaga kerja baik tenaga kasar atau tenaga ahli sangat mudah

didapat karena letaknya yang tidak jauh dari kota-kota besar. Tingkat pendidikan

masyarakat dan tenaga kerja juga menjadi pendukung pendirian pabrik ini.

B. Transportasi.

Transportasi di daerah Indramayu dapat dilakukan dari darat dan laut.

Distribusi bahan baku dan pemasaran produk dapat terjangkau dengan waktu yang

tidak terlalu lama karena letaknya yang strategis.Beberapa fasilitas-fasilitas yang

ada, yaitu :

a) Jalan raya yang dapat dilalui truk

b) Sungai dan laut yang dapat dilalui oleh kapal pengangkutan

c) Pelabuhan dan serikat buruh

C. Karakteristik Lokasi

Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah :

IX- 5

a) Susunan tanah, daya dukung terhadap pondasi bangunan pabrik,

kondisi jalan serta pengaruh air

b) Penyediaan dan fasilitas tanah untuk perluasan atau bangunan unit baru

c) Harga tanah

D. Faktor-faktor lingkungan lokasi pabrik

Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah :

a) Adat istiadat, kebudayaan daerah sekitar lokasi pabrik

b) Fasilitas perumahan, sekolah, poliklinik dan tempat ibadah

E. Perluasan pabrik.

Karena kawasan industri di daerah Mbay tidak terlalu banyak, maka harga

tanah industri tidak terlalu tinggi sehingga perluasan pabrik perlu direncanakan

untuk meningkatan kapasitas produksi sebagai konsekuensi dari meningkatnya

permintaan produk.

F. Buangan Pabrik (waste disposal)

Apabila buangan pabrik berbahaya bagi kehidupan disekitarnya, maka

harus diperhatikan cara pengolahan limbah pabriknya, sehingga limbah yang

dibuang tidak merugikam maryarakat disekitarnya. Hal-hal yang perlu

diperhatikan adalah:

- Cara mengeluarkan untuk buangan, terutama sehubungan dengan

peraturan pemerintah dan peraturan setempat

- Masalah polusi dan pencemaran yang mungkin timbul

G.Masalah Lingkungan


- Apakah merupakan pedesaan atau perkotaan

IX- 6

- Fasilitas rumah, sekolah dan tempat ibadah

- Perijinan dari pemerintah maupun penduduk di sekitar lokasi

pabrik

H. Peraturan dan Perundang-Undangan


- Ketentuan-ketentuan mengenai daerah industri tersebut

- Ketentuan mengenai jalan umum yang ada

Ketentuan mengenai jalan umum bagi industri di daerah tersebut

Berdasarkan beberapa pertimbangan faktor-faktor diatas, maka dipilih

lokasi pabrik di daerah Mbay Kabupaten Nagekeo dengan alasan :

Dasar pemilihan lokasi pabrik itu adalah:

- Dekat bahan baku

- Dekat dengan daerah pemasaran

- Tersedianya kebutuhan air dan tenaga listrik

- Fasilitas transportasi yang memadai

- Tersedianya tenaga industri yang cukup

IX- 7

Gambar 9.1. Peta Lokasi Pabrik Gas Methana

IX- 8

9.2. Tata Letak Pabrik

Perencanaan tata letak bangunan pabrik, alat-alat proses, penyimpanan

bahan baku dan produk pabrik harus direncanakan secara matang dan terpadu

sehingga diperoleh koordinasi kerja yang efektif dan seefisien mungkin.

Beberapa faktor yang diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik

(plant lay out) antara lain :

• Kemudahan dalam operasi dan proses yang disesuaikan dengan

kemudahan dalam memelihara peralatan serta kemudahan mengontrol

hasil produksi.

• Distribusi utilitas yang tepat dan ekonomis.

• Keselamatan kerja.

• Memberikan kebebasan bergerak yang cukup leluasa diantara peralatan

proses dan peralatan yang menyimpan bahan – bahan berbahaya.

• Adanya penyediaan lahan yang akan dipakai untuk perluasan pabrik

dimasa mendatang.

• Masalah pengolahan limbah pabrik agar tidak menggangu lingkungan.

• Jalan dan bangunan yang ada.

Tata letak pabrik terdiri atas beberapa bagian yaitu :

1) Areal proses

Areal proses merupakan tempat berlangsungnya proses pembuatan

karbon aktif, tata letak alat disusun berdasarkan aliran proses yang ada.

Daerah ini diletakkan pada lokasi yang dapat memudahkan suplay

bahan baku dari tempat penyimpanan dan pengiriman produk ke areal

IX- 9

penyimpanan produk serta memudahkan pengawasan dan pemiliharaan

alat – alat proses.

2) Areal penyimpanan/Gudang

Areal penyimpanan merupakan tempat penyimpanan bahan baku dan

produk yang dihasilkan serta alat–alat proses (suku cadang).

Penyimpanan bahan baku dan produk diletakan didaerah yang mudah

dijangkau oleh peralatan pengakutan.

3) Areal pemeliharan/Bengkel

Areal ini merupakan tempat untuk melakukan kegiatan perawatan dan

perbaikan peralatan sesuai dengan kebutuhan pabrik.

4) Areal Utilitas /Sarana Penunjang

Areal ini merupakan tempat untuk menyediakan keperluan dalam

menunjang jalannya proses produksi. Berupa tempat penyediaan air,

tenaga listrik, pemanas dan sarana pengolahan limbah.

5) Areal Perkantoran dan Administrasi

Areal ini merupakan pusat kegiatan administrasi perusahaan sehari-

hari dalam mengatur pabrik serta mengatur kegiatan lainnya. Areal ini

di tempatkan di bagian depan pabrik agar tidak menggangu kegiatan

dan keamanan pabrik.

6) Areal laboratorium

Areal ini merupakan tempat untuk quality kontrol terhadap produk

ataupun bahan baku, serta tempat untuk penelitian.

IX- 10

7) Fasilitas umum

Fasilitas umum terdiri dari kantin, klinik pengobatan, lapangan parkir

serta musholla sebagai tempat peribadatan. Fasilitas umum ini

diletakan sedemikian rupa sehingga seluruh karyawan dapat

memanfaatkannya.

8) Areal perluasan

Areal ini merupakan lahan kosong yang disediakan untuk perluasan

pabrik di masa yang akan datang. Perluasan dilakukan karena adanya

peningkatan kapasitas produksi dimana perluasan yang dilakukan

adalah dengan cara menambah alat proses.

Tata letak bangunan dapat dilihat pada gambar 9.2

IX- 11

Gambar 9.2.. Tata Letak Pabrik Gas Methana

IX- 12

Tabel 9.1. Keterangan Gambar :

Luas No Jenis Area M2 Ft2

1 Pos Keamanan 18 193.682 Taman 400 43043 Tempat Parkir Tamu 100 10764 Front Office 500 53805 Toilet 16 172.166 Ruang Dapur 300 32287 Ruang Serbaguna (Aula) 2500 269008 Ruang Rapat 400 43049 Penelitian & 400 430410 Tempat Parkir Kendaraan Operasional

dan Karyawan 1200 1291211 Gudang Distribusi Produk 400 430412 Timbangan Truk Operasional 160 1721.613 Gudang Distribusi Bahan Baku 300 322814 Gudang Produk 270 2905.215 Area Proses 7500 8070016 Factory Manager 30 322.817 Dept. Produksi 30 322.818 Laboratorium Pengendalian Mutu

(Quality Control) 56 602.5619 Dept. Teknik 30 322.820 Musollah 132 1420.321 ATM Bank 25 26922 Ruang Makan Karyawan (Kantin) 625 672523 Koperasi Karyawan 168 1807.724 Poliklinik 400 430425 Ruang Kontrol 300 322826 Ruang Generator 240 2582.427 Boiler 100 107628 Utilitas (Unit Pengolahan Air) 2500 2690029 Bengkel (Workshop) 900 968430 Daerah Perluasan Pabrik 20.000 215.200

Total 40.000 430.400

IX- 13

9.3 Tata Letak Peralatan Proses

Dalam perencanaan process layout ada beberapa hal yang perlu

diperhatikan, yaitu:

1. Aliran bahan baku dan produk.

Pengaturan aliran bahan baku dan produk yang tepat dapat menunjang

kelancaran dan keamanan produksi. Pemasangan elevasi perlu memperhatikan

ketinggian. Biasanya pipa atau elevator dipasang pada ketinggian minimal 3

meter agar tidak mengganggu lalu lintas karyawan.

2. Aliran udara.

Aliran udara di sekitar area proses harus lancar agar tidak terjadi stagnasi

udara pada tempat yang dapat menyebabkan akumulasi bahan kimia

berbahaya sehingga mengancam keselamatan pekerja.

3. Pencahayaan.

Penerangan seluruh area pabrik terutama daerah proses harus memadai apalagi

pada tempat-tempat yang prosesnya berbahaya sangat membutuhkan

penerangan khusus.

4. Lalu lintas manusia.

Dalam perencanaan process layout perlu memperhatikan ruang gerak pekerja

agar dapat mencapai seluruh alat proses dengan mudah dan cepat sehingga

penanganan khusus seperti kerusakan alat (trouble shooting) dapat segera

teratasi.

5. Efektifdan efisien.

Penempatan alat-alat proses diusahakan agar dapat menekan biaya operasi tapi

IX- 14

sekaligus menjamin kelancaran dan keamanan produksi pabrik sehingga dapat

menguntungkan dari segi ekonomis.

6. Jarak antar alat proses.

Untuk alat proses bertekanan tinggi atau bersuhu tinggi sebaiknya berjauhan

dari alat lainnya agar bila terjadi ledakan atau kebakaran tidak cepat merambat

ke alat proses lainnya.

Tata letak peralatan proses ini secara garis besar berorientasi pada keselamatan

dan kenyamanan pekerja sehingga dapat meningkatkan produktifitas kerja.

Tata letak peralatan proses dapat dilihat pada gambar 9.3

IX- 15

Tahap Persiapan Bahan Baku

Tahap Reaksi

Tahap Pemurnian

Tahap Penanganan Produk

Tahap Penanganan Produk

1 2 3

4

7

11

5

6

10

9 8

Gambar 9.3 Tata Letak Peralatan Proses

IX- 16

Keterangan Gambar :

1) Tangki Feed

2) Mixing Tank

3) Tangki Pemanas

4) Tangki Buffer

5) Fermentor

6) Absorber

7) Menara Regenerasi

8) Kompressor

9) Gas Holder Metana

10) Ekspander

11) Screw Press

IX- 17

BAB X

STRUKTUR ORGANISASI PERUSAHAAN

Suatu perusahaan biasanya memiliki bentuk organisasi yang berfungsi

sebagai penghubung yang sifatnya dinamis, dalam arti dapat menyesuaikan diri

terhadap segala perubahan, dan pada hakekatnya struktur organisasi merupakan

suatu ebntuk yang dengan sadar diciptakan manusia untuk mencapai tujuan

tertentu.

Pada umumnya organisasi dibuat dalam suatu struktur yang merupakan

gambaran skematis tentang hubungan atau kerjasama antar departemen yang

terdapt dalam kerangka usaha untuk mencapai suatu tujuan tersebut.

10.1 Dasar Perusahaan

Bentuk Perusahaan : Perseroan Terbatas (PT)

Lokasi Pabrik : Mbay - Kabupaten Nagekeo NTT

Kapasitas Produksi : 16.662 ton/tahun

Status Investasi : Penanaman Modal Dalam Negeri

10.2. Bentuk Perusahaan

Pabrik Metana dasar direncanakan berstatus perusahaan swasta nasional

yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT), bentuk ini digunakan dengan alasan:

1. Terbatasnya tanggung jawab para pemegang saham karena segala sesuatu yang

menyangkut kelancaran perusahaan dipegang oleh pimpinan perusahaan dan

setiap pemegang saham hanya mungkin menderita kerugian sebesar jumlah

yang ditanamkan pada PT yang bersangkutan.

1

2. Kedudukan atau wewenang antara pimpinan perusahaan dan para pemegang

saham (pemilik) terpisah satu sama lain.

3. Kemungkinan terhimpunnya modal yang besar dan mudah, yaitu dengan

membagi modal atas sejumlah saham-sahamnya. PT dapat menarik modal

dari banyak orang.

4. Kehidupan PT lebih terjamin karena tidak berpengaruh oleh berhentinya

salah seorang pemegang saham, direktur atau karyawan. Ini berarti suatu PT

mempunyai potensi hidup lebih permanen dari bentuk perusahaan lainnya.

5. Adanya efisiensi dalam perusahaan. Tiap bagian dalam PT dipegang oleh

orang yang ahli dalam bidangnya. Tiap orang atau tiap bagian mempunyai

bagian dengan tugas yang jelas, sehingga ada dorongan untuk mengerjakan

sebaik-baiknya.

10.3. Struktur Organisasi

Struktur organisasi yang digunakan adalah sistem garis dan staff. Alasan

pemilihan sistem garis dan staff adalah:

1. Terdapat kesatuan pimpinan dan perintah, sehingga disiplin kerja lebih baik.

2. Biasa digunakan untuk organisasi yang cukup besar dengan produksi kontinu.

3. Sering digunakan dalam perusahaan yang berproduksi secara massal.

4. Masing-masing kepala bagian/manager secara langsung bertanggung jawab

atas aktivitas yang dilakukan untuk mencapai tujuan.

5. Pimpinan tertinggi pabrik dipegang oleh seorang direktur yang bertanggung

jawab kepada Dewan Komisaris. Anggota Dewan Komisaris merupakan wakil-

2

wakil dari pemegang saham dan dilengkapi dengan staff ahli yang bertugas

memberikan saran kepada direktur.

Di samping alasan tersebut ada beberapa kebaikan yang dapat mendukung

pemakaian sistem organisasi staf dan garis yaitu:

1. Dapat digunakan oleh setiap organisasi besar, apapun tujuannya, betapapun

luas tugasnya dan betapapun kompleks susunan organisasinya.

2. Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah dapat diambil, karena adanya

staf ahli.

3. Perwujudan “the right man in the right place” lebih mudah dilaksanakan.

Dari kelebihan-kelebihan sistem organisasi garis dan staf di atas maka

dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan untuk menentukan sistem organisasi

perusahaan pada pabrik metana yaitu menggunakan sistem organisasi garis dan

staf. Pembagian tanggung jawab dan wewenang berdasarkan departementasi.

Pada setiap departemen dibagi lagi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil lagi

yaitu divisi. Selanjutnya tiap divisi dibagi lagi menjadi unit-unit.

Setiap departemen dipimpin oleh seorang manajer yang dibantu oleh

asisten manajer, sedangkan untuk divisi dikepalai oleh seorang divisi manajer

yang dibantu oleh asisten divisi manajer.

10.4. Tugas dan Tanggung Jawab Organisasi

1. Pemegang Saham

Pemegang saham adalah sekelompok orang yang ikut dalam

pengumppulan modal untuk mendirikan pabrik dengan cara membeli saham

3

perusahaan. Pemegang saham adalah pemilik perusahaan yang besarnya

tergantung dari prosentase kepemilikan saham. Kekayaan pribadi pemegang

saham tidak dipertanggungjawabkan sebagai jaminan atas hutang-hutang

perusahaan. Penanam saham wajib menanamkan modalnya paling sedikit 1

tahun. Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) adalah rapat dari pemegang

saham yang memiliki kekuasaan tertinggi dalam mengambil keputusan untuk

kepentingan perusahaan. RUPS biasanya dilakukan paling sedikit sekali dalam

setahun, atau selambat-lambatnya enam bulan sejak tahun buku yang

bersangkutan berjalan (neraca telah aktif).

2. Dewan Komisaris

Dewan komisaris terdiri dari para pemegang saham perusahaan. Pemegang

saham adalah pihakpihak yang menanamkan modalnya untuk perusahaan

dengan cara membeli saham perusahaan. Besarnya kepemilikan pemegang

saham terhadap perusahaan tergantung/sesuai dengan besarnya modal yang

ditanamkan, sedangkan kekayaan pribadi dari pemegang saham tidak

dipertanggungjawabkan sebagai jaminan atas hutang-hutang perusahaan.

Pemegang saham harus menanamkan saham paling sedikit 1 (satu) tahun.

Tugas dan wewenang dewan komisaris adalah:

a. Bertanggung jawab terhadap pabrik secara umum dan memberikan

laporan pertanggungjawaban kepada para pemegang saham dalam RUPS.

b. Menerima pertanggungjawaban dari para manager pabrik.

4

3. Direktur Utama

Posisi direktur utama merupakan pemimpin tertinggi perusahaan secara

langsung dan penanggung jawab utama dalam perusahaan scara keseluruhan

selama perusahaan berdiri. Tugas dan wewenang direktur utama adalah:

a. Menetapkan strategi perusahaan, membuat perencanaan kerja dan

menginstruksikan cara-cara pelaksanaannya kepada manager.

b. Mengurus harta kekayaan perusahaan.

c. Menetapkan sistem organisasi yang dianut dan menetapkan pembagian

ekrja, tugas, dan tanggung jawab dalam eprusahaan untuk mencapai

tujuan atau target perusahaan yang telah direncanakan.

d. Mengadakan koordinasi yang tepat pada seluruh bagian organisasi.

e. Memberikan instruksi resmi kepada bawahannya untuk melaksanakan

tugas masin-masing.

f. Mempertanggungjawabkan kepada dewan komisaris semua anggaran

pembelanjaan dan pendapatan perusahaan.

g. Selain tugas diatas, direktur utama berhak mewakili perseroan secara sah

dan langsung dalam segala hal dan kejadian yang berhubungan dengan

kepentingan perusahaan. Dan harus berkonsultasi kepada dewan komisaris

setiap akan melakukan tindakan perusahaan yang krusial seperti

peminjaman uang ke Bank, memindahtangankan perseroan untuk

menanggung hutang perusahaan, dll).

4. Penelitian dan Pengembangan (R&D).

5

Divisi LITBANG bersifat independent. Divisi ini bertanggung jawab

langsung kepada direktur utama. Divisi LITBANG bertugas mengembangkan

secara kreatif dan inovatif segala aspek perusahaan terutama yang berkaitan

dalam peningkatan kualitas produksi sehingga mempu bersaing dengan produk

kompetitor.

5. Manajer Pabrik

Manager pabrik diangkat dan diberhentikan oleh direktur utama. Manager

pabrik bertanggung jawab penuh terhadap kelancaran produksi, dimulai dari

perencanaan produksi, perencanaan bahan baku, perangkat produksi. Tugas

utamanya adalah merencanakan, mengontrol, dan mengontrol semua kegiatan

yang berkaitan dari mulai bahan baku sampai menghasilkan produk.

6. Manager Admnistrasi

Manager administrasi memiliki ruang lingkup kerja yang lebih luas dari

amnager produksi. Manager administrasi bertanggung jawab atas segala

kegiatan kerja diluar produksi. Semua manajemen perusahaan diatur dan

dijalankan oleh bagian administrasi, termasuk strategi pemasaran, pengaturan

keuangan perusahaan, hubungan masyarakat, dan mengatur masalah

ketenagakerjaan.

7. Departemen Quality Control (Pengendalian Mutu)

Departemen QC bertugas mengawasi mutu bahan baku yang diterima dan

produk yang dihasilkan. Selama mengawasi mutu produk, tidak hanya produk

jadi saja yang di analisis tapi juga pada setiap tahapan proses. Misalnya pada

tahap pemurnian apakah impurities yang terkandung dalam campuran methana

6

sudah memenuhi ketentuan yang ditetapkan atau belum..

8. Departemen Produksi

Kepala Dept. Produksi bertanggung jawab atas jalannya proses produksi

sesuai yang direncanakan, termasuk merencanakan kebutuhan bahan baku agar

target produksi terpenuhi.

a. Divisi Produksi

Divisi produksi bertanggung jawab kepada kepala Dept. Produksi atas

kelancaran proses. Divisi ini juga mengatur pembagian shift dan kelompok

kerja sesuai spesialisasinya pada masing-masing tahapan proses dan

mengendalikan kondisi operasi sesuai prosedurnya.

b. Divisi Gudang

Bertanggung jawab kepada kepala Dept. Produksi atas ketersedian bahan

baku yang dibutuhkan sesuai banyaknya produksi yang diinginkan

sehingga tidak terjadi kekurangan atau kelebihan, mengatur aliran

distribusi bahan baku dari tangki supply ke dalam gudang dan selain itu

juga mengatur aliran distribusi produk untuk dialirkan ke tangki suply.

9. Departemen Teknik

Kepala Dept. Teknik bertanggung jawab atas kelancaran alat-alat proses

selama produksi berlangsung, termasuk pemeliharaan alat proses dan

instrumentasinya. Apabila ada keluhan pada alat penunjang produksi maka

dept. teknik langsung mengatasi masalahnya.

a. Divisi Utilitas

7

Bertanggung jawab kepada kepala Dept. Teknik mengenai kelancaran alat-

alat utilitas.

b. Divisi Bengkel & Perawatan

Bertugas memperbaiki alat-alat atau instrumen yang rusak

c. Divisi lingkungan

Bertugas untuk penanganan pengolahan limbah dan pemanfaatannya

10. Departemen Pemasaran

Kepala Dept. Pemasaran bertanggung jawab dalam mengatur masalah

pemasaran produk, termasuk juga melakukan research marketing agar

penentuan harga dapat bersaing di pasaran, menganalisis strategi pemasaran

perusahaan maupun kompetitor, mengatur masalah dsitribusi penjualan produk

ke daerah-daerah, melakukan promosi pada berbagai media massa baik cetak

maupun elektronik agar produk dapat terserap konsumen.

a. Divisi Penjualan

Bertanggung jawab kepada kepala Dept. Pemasaran mengenai penjualan

produk pada berbagai daerah distribusi sekaligus mensurvei kebutuhannya

agar dapat dipasok setiap saat.

b. Divisi promosi

Melakukan promosi ke berbagai sumber tentang kelebihan produk

perusahaan minimal masyarakat konsumen mengetahui produk yang

diproduksi perusahaan.

c. Divisi Research Marketing

8

Melakukan analisis pasar untuk memenangkan persaingan dengan

kompetitor dan selalu membuat strategi pemasaran setiap saat sesuai

perkembangan di lapangan.

d. Divisi Transportasi

Mengatur distribusi produk agar tepat sasaran dan tepat waktu.

11. Departemen Keuangan

Kepala Dept. Keuangan bertanggung jawab mengatur neraca perusahaan

dengan melakukan pembukuan sebaik-baiknya baik pemasukan ataupun

pembelanjaan untuk kebutuhan perusahaan, selain itu juga membayarkan gaji

ke rekening bank tiap karyawan pada setiap akhir bulan. Dan juga

membayarkan jaminan sosial atas pemutusan hak kerja (PHK) karyawan. Dept.

Keuangan membawahi 2 divisi yaitu:

a. Divisi Pembukuan Keuangan

b. Divisi Penyediaan & Pembelanjaan

12. Departemen Sumber Daya Manusia (SDM)

Kepala Dept. SDM bertugas merencanakan, mengelola, dan

mendayagunakan SDM, baik yang telah bekerja ataupun yang akan

dipekerjakan. Selain itu Dept. SDM mengatur masalah jenjang karier dan

masalah penempatan karyawan, atau pemindahan karyawan antar departermen

atau antar divisi sesuai dengan tingkat prestasinya.

a. Divisi Kesehatan

9

Bertugas memperhatikan kesehatan karyawan. Apabila poliklinik yang

tersedia tidak dapat mengatasi masalah kesehatan karyawan maka dapat

diintensifkan di rumah sakit langganan perusahaan sesuai kebutuhan

pengobatan.

b. Divisi Ketenagakerjaan

Mengatur kesejahteraan karyawan seperti pemberian fasilitas atau bonus

perusahaan untuk karyawan yang berprestasi. Selain itu merekrut tenaga

kerja sesuai dengan kebutuhan perusahaan.

13. Departemen Hubungan Masyarakat (HUMAS)

Kepala Dept. Humas bertugas menjalin hubungan kemasyarakatan baik di

dalam perusahaan, antar instansi ataupun dengan masyarakat setempat. Selain

itu menjaga kenyamanan, keindahan, dan keamanan perusahaan dari mulai

keindahan taman, toilet sampai kebersihan gudang dan produksi. Keamanan

perusahaan meliputi pengontrolan setiap kendaraan yang masuk perusahaan

baik kendaraan bahan baku, produk, sampai kendaraan tamu. Dan juga

menjaga keamanan dan ketertiban di lingkungan kerja di seluruh area pabrik.

Dept. Humas membawahi 2 divisi yaitu:

a. Divisi Keamanan

b. Divisi Kebersihan

10.5 Kebutuhan tenaga kerja dan tingkat pembagian golongan

10.5.1. Jadwal dan Jam Kerja

Pabrik metana direncanakan bekerja atau beroperasi selama 300 hari

10

dalam setahun dan 24 jam sehari, sisa harinya digunakan untuk perbaikan,

perawatan dan shutdown.

Pembagian kerja untuk pengawai adalah sebagai berikut:

1. Untuk pegawai non shift:

Pegawai non shift adalah karyawan yang tidak berhubungan langsung

dengan proses produksi. Misalnya direktur, kapala bagian, dan seksi-seksi

dibawah tanggung jawab non teknis atau yang bekerja di pabrik yang jenis

pekerjaan tidak continyu.

Bekerja selama 6 hari dalam seminggu sedangkan hari minggu dan hari

besar libur.

Ketentuan jam kerja adalah sebagai berikut:

Senin – Kamis : 07.00 – 15.00 (Istirahat 12.00 – 13.00 WIB)

Jumat : 07.00 – 13.00 (Istirahat 11.00 – 13.00 WIB)

Sabtu : 07.00 – 13.00

2. Untuk pegawai shift:

Pegawai shift merupakan karyawan yang secara langsung menangani

proses dan mengatur bagian-bagian tertentu di pabrik yang berhubungan

dengan keamanan dan keselamatan produksi.

Bekerja selama 21 jam sehari, yang terbagi dalam tiga shift, yaitu:

Shift I : 07.00 – 15.00

Shift II : 15.00 – 23.00

Shift III : 23.00 – 07.00

Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, karyawan shift dibagi empat regu

11

bekerja dan satu regu libur.

Jadwal kerja masing-masing regu dapat dilihat pada tabel 10.1:

Tabel 10.1 Jadwal Kerja Karyawan

HARI REGU 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I P P P - M M M - S S S - II S S - P P P - M M M - S III M - S S S - P P P - M M IV - M M M - S S S - P P P

Keterangan:

P = Pagi (Shift I)

S = Siang (Shift II)

M = Malam (Shift III)

- = Libur

10.5.2 Status karyawan

Pada pabrik ini status karyawan berbeda-beda karena tingkat pendidikan

sehingga besar sistem upah karyawan berbeda-beda tergantung pada kecilnya

kedudukan, tanggung jawab dan keahliannya. Menurut statusnya karyawan pabrik

ini dapat dibagi menjadi tiga golongan sebagai berikut:

1. Karyawan tetap

Karyawan tetap adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan oleh

direksi berdasarkan surat keputusan (SK) direksi atas pengajuan kepala yang

membawahinya dan memberi upah harian yang dibayarkan tiap akhir pekan

2. Karyawan harian

12

Karyawan harian adalah karyawan yang diangkat dan diberhentikan oleh

direksi tanpa surat keputusan (SK) direksi dan mendapat gaji harian yang

dibayarkan setiap akhir pekan

3. Karyawan borongan

Karyawan borongan adalah pekerja yang digunakan oleh pabrik bila

diperlukan saja. Misalkan bongkar muat barang, dan sebagainya. Pekerja ini

menerima upah borongan untuk suatu pekerjaan.

10.5.3 Perincian jumlah tenaga kerja

Penentuan jumlah tenaga kerja proses

Kapasitas = 16.662 Ton/Tahun

= (16.662 Ton/Tahun)/(300 Hari/Tahun)

= 55,54 Ton/Hari

Dari Vilbrant hal 235 fig 6-35 untuk peralatan dengan kondisi rata-rata didapat

M = 15,2 P 0,25

= 15,2 (55,54)0,25

= 41 jam/hari tahap proses

Pra rencana pabrik metana ada 5 tahap proses sehingga didapat:

Jumlah karyawan proses = 41 x 5 = 205 jam/hari

Karena 1 shift 7 jam, maka:

Jumlah karyawa proses = 205/7 = 29 orang /shift/hari

Karena 1 shift terdiri dari 4 regu, maka:

Jumlah karyawan proses = 29 orang /shift/hari x 4 regu = 116 orang/hari

Karena kemajuan suatu pabrik atau perusahaan tergantung pada

13

kedisiplinan karyawannya, maka salah satu cara untuk menciptakan kedisiplinan

adalah dengan memberlakukan presensi. Dari mulai direktur utama sampai

karyawan kebersihan diberlakukan presensi setiap jam kerjanya yang nantinya

dapat menjadi pertimbangan perusahaan dalam meningkatkan karier

karyawannya.

Perincian jumlah tenaga kerja dapat dilihat pada tebel 10.2

Tabel 10.2 Perincian Jumlah Tenaga Kerja

No Jabatan Jumlah 1 Direktur Utama 1 2 Direktur Teknik 1 3 Direktur Administrasi 1 4 Sekretaris 1 5 Staf sekretariat 2 6 Kepala Litbang 1 7 Staf Litbang 4 8 Kabag Pengendali Mutu 1 9 Kasie Pengendali Mutu 1

10 Karyawan Seksi Pengendali Mutu 2 11 Kabag Produksi 1 12 Kasie Produksi 1 13 Karyawan Seksi Produksi 116 14 Kasie Gudang 1 15 Karyawan Seksi Gudang

a. Gudang Bahan Baku 4 b. Gudang Hasil Produksi 3

16 Kabag Teknik 1 17 Kasie Utilitas 1 18 Karyawan Seksi Utilitas 2 19 Kasie Bengkel & Perawatan 1 20 Karyawan seksi Bengkel & Perawatan 2 21 Kasie Lingkungan 1 22 Karyawan Seksi Lingkungan 2 23 Bagian Pemasaran 1 24 Kasie Penjualan 1 25 Karyawan Seksi Penjualan 2 26 Kasie Promosi 1 27 Karyawan Seksi Promosi 2

14

Sambungan tabel 10.2 Perincian Jumlah Tenaga Kerja

No Jabatan Jumlah 28 Kasie Research Marketing 1 29 Karyawan Seksi Research Marketing 2 30 Kasie Transportasi 1 31 karyawan Seksi Transportasi 4 32 Kabag Keuangan 1 33 Kasie Pembukuan Keuangan 1 34 Karyawan seksi Pembukuan Keuangan 2 35 Kasie Penyediaan & Pembelanjaan 1 36 Karyawan Seksi Penyediaan & Pembelanjaan 2 37 Kabag SDM 1 38 Kasie Kesehatan 1 39 Karyawan Seksi Kesehatan 3 40 Kasie Ketenagakerjaan 1 41 Kabag Humas 1 42 Kasie Keamanan 1 43 KaryawanKemananan 18 44 Kasie Kebersihan 1 45 Karyawan Seksi Kebersihan 10

Total 210

10.5.4 Sistem perupahan karyawan

Pada pra rencana pabrik metana, besar kecilnya upah yang diberikan

didasarkan pada:

a. Tingkat pendidikan

b. Pengelaman kerja

c. Tanggung jawab dan kedudukan

d. Keahlian yang dimiliki

Berdasarkan atas kedudukan dan perbedaan status ini, maka sistem

pengupahan pada pra rencana pabrik metana dibedakan menjadi:

1. Upah bulanan

Upah bulanan diberikan kepada karyawan tetap yang besarnya berbeda-

15

beda untuk setiap karyawan dan diberikan setiap akhir pekan

2. Upah harian

Upah harian diberikan kepada karyawan harian tetap yang besarnya

berbeda-beda untuk setiap karyawan dan diberikan setiap akhir pekan

3. Upah borongan

Upah borrongan diberikan kepada karyawan harian lepas atau karyawan

borongan yang besarnya tidak tetap, tergantung pada macam pekerjaan

yang dilakukan dan upah tersebut diberikan setelah pekerjaan itu selesai

10.6 Jaminan sosial

Jaminan sosial adalah jaminan yang diterima pihak karyawan di luar

kesalahannya sehingga tidak dapat melakukan pekerjaan. Jaminan sosial yang

diberikan oleh perusahaan pada karyawan adalah:

1. Tunjangan:

- Tunjangan di luar gaji pokok, diberi kepada tenaga kerja tetap

berdasarkan prestasi yang dilakukan

- Tunjangan lembur, yang diberikan kepada tenaga kerja yang

bekerja di luar jam kerja (khusus untuk tenaga kerja shift).

2. Fasilitas:

Disediakan kendaraan dinas berupa:

- Kendaraan roda empat bagi direktur

- Kendaraan roda dua bagi karyawan

16

- Disediakan kendaraan antar jemput bagi kepala seksi dan

karyawan bawahannya atau diganti dengan uang transportasi yang

sesuai

- Setiap karyawan diberi dua pasang pakaian kerja dalam setahun,

selain itu kepada tenaga kerja juga dibagi perlengkapan penunjang

keselamatan kerja sesuai bidang yang ditanganinya.

3. Pengobatan:

- Pengobatan ringan yang dilakukan di poliklinik perusahaan dan

diberikan kepada tenaga kerja yang membutuhkannya

- Untuk pengobatan berat diberikan penggantian biaya sebesar 50%

secara langsung kepada pihak rumah sakit, dokter dan apotek yang

bersangkutan yang ditentukan oleh perusahaan.

- Karyawan yang mengalami gangguan kesehatan atau kecelakaan

dalam melaksanakan tugasnya untuk perusahaan mendapatkan

penggantian biaya sepenuhnya

4. Cuti

- Cuti tahunan selama 12 hari kerja dan diatur dengan mengajukan

permohonan satu minggu sebelumnya untuk dipertimbangkan

izinnya

- Cuti sakit bagi pekerja yng memerlukan istirahat total berdasarkan

surat keterangan dokter

- Cuti haid selama 2 hari bagi karyawa setiap bulan

- Cuti hamil selama 1 bulan bagi tenaga kerja wanita

17

18

- Cuti untuk keperluan dinas atas perintah atau berdasarkan kondisi

tertentu perusahaan

5. Insentif atau bonus

Insentif diberikan dengan tujuan untuk meningkatkan produktifitas dan

mendorong semangat kerja karyawan. Besarnya insentif ini dibagi

menurut golongan dan jabatan. Pemberian insentif untuk golongan operatif

(golongan kepala seksi ke bawah) doberikan setiap bulan sedangkan untuk

golongan di atasnya diberikan pada akhir tahun produksi dengan melihat

besarnya keuntungan dan target yang dicapai

6. Perumahan

Perumahan diberikan terutama bagi karyawan yang menduduki jabatan penting,

mulai dari direksi sampai kasie.

PEMEGANG SAHAM

DEWAN KOMISARIS

DIREKTUR UTAMA

DIREKTURTEKNIK

DIREKTURADMINISTRASI

KasieBengkel

danperawatan

KasieLingkungan

KasieUtilitas

KasieProses

Kasie Kontrol &Laboratorium

KasieHumas

KasieKeamanan

danTrasportasi

KasieKesehatan &Kesejateraan

KasieIklan &

Promosi

KasiePersediaan

&Purchesing

Kasiepelatihan

danTenagaKerja

KasiePersonalia

KasiePenjualan

KABAGTEKNIK

KABAGPRODUKSI

KABAGUMUM

KABAGPEMASARAN

KABAGKEUANGAN KABAG SDM

LITBANG

KABAGPENEGNDALI

MUTU

KasieQualityControl

BAB XI

ANALISA EKONOMI

Perencanaan suatu pabrik juga perlu ditinjau dari faktor-faktor ekonomi

yang menentukan apakah pabrik tersebut layak didirikan atau tidak. Factor-faktor

yang perlu dipertimbangkan adalah penentuan untung rugi dalam mendirikan

pabrik Metana dari kotoran sapi, sebagai mana berikut:

• Return On Investment (ROI)

• Pay Out Time (POT)

• Break Event Point (BEP)

• Internal Rate Of Return (IRR)

Sedangkan untuk menghitung faktor-faktor di atas perlu diadakan penaksiran

beberapa hal yang enyangkut administrasi perusahaan dan jalannya proses, yaitu:

11.1 Faktor-Faktor Panentu

11.1.1 Total Capital Investment (TCI)

Total capital investment yaitu modal yang akan dibutuhkan untnk

mendirikan pabrik sebelum berproduksi, terdiri dari :

1. Fixed Capital Investment (FCI)

a. Biaya langsung (Direct Cost), meliputi :

1. Harga peralatan

2. Instrumentasi alat control

3. Perpipaan

XI- 1

4. Listrik terpasang

5. Bangunan pabrik

6. Pengembangan lahan

7. Fasilitas pelayanan umum

8. Fasilitas dan bengkel

9. Tanah dan gedung

10. Pemasangan

b. Biaya tak langsung

1. Engginering and supervise

2. konstruksi

2. Working Capital Investment (WCI)

Yaitu modal untuk menjalankan pabrik yang berhubungan dengan laju

produksi, yang meliputi :

1. Penyediaan bahan baku dalam waktu tertentu

2. Pengemasan produk dalam waktu tertentu

3. Utilitas dalam waktu tertentu

4. Gaji dalam waktu tertentu

5. Uang tunai

Sehingga: TCI = FCI + WCI

11.1.2. Total Ongkos Produksi

Total ongkos produksi adalah biaya yang digunakan untuk operasi pabrik

XI- 2

dan biaya perjalanan produk, meliputi:

a. Biaya pembuatan terdiri dari

1) Biaya produksi langsung (DPC)

2) Biaya produksi tetap (FC)

3) Biaya Overhead Pabrik

Biaya Umum (general Expenses), terdiri dari :

1) Administrasi

2) Distribusi dan pemasaran

3) Penelitian dan pengembangan( research and development)

Adapun ongkos produksi total terbagi menjadi:

a. Ongkos Variabel (VC)

Yaitu segala biaya yang pengeluarannya berbanding lurus dengan laju

produksi, yang meliputi:

1) Biaya bahan baku

2) Biaya utilitas

3) Baiya pengemasan

b. Ongkos semi Variabel (SVC)

Yaitu biaya pengeluaran yang tidak berbanding lurus dengan laju

produksi, meliputi:

1) Plant Over head

XI- 3

2) Pemeliharaan dan perbaikan

3) Laboratorium

4) Operating supplies

5) General expenses

c. Ongkos Tetap

Ongkos tetap meliputi:

1) Depresiasi peralatan

2) Depresiasi Bangunan

3) Asuransi

4) Pajak

5) Bunga

11.1.3. Penaksiran Harga Alat

Harga satuan alat akan berubah, tergantung pada perubahan kondisi

ekonomi. Untuk itu digunakan beberapa cara konversi harga alat terhadap harga

alat pada beberapa tahun yang lalu, sehingga diperoleh harga yang ekivalen

dengan harga sekarang.

Harga alat dalam Pra rencana pabrik Metana didasarkan pada data harga

alat yang terdapat pada Peter dan Timmerhaus dan Gd Ulrich. Sedangkan untuk

menaksir harga alat pada tahun 2010 digunakan persamaan berikut:

Cx = CkxIkIx

XI- 4

Dari perhitungan Appendix E, didapatkan harga peralatan untuk pabrik Metana

sebesar Rp 40.330.724.497

11.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI)

11.2.1 Modal Tetap

A. Modal langsung (Direct Cost = DC)

1. Harga peralatan = Rp 40.330.724.497

2. Instrumentasi dan control (10% E) = Rp. 4.033.072.449

3. Perpipaan (17% E) = Rp. 6.856.223.164

4. Listrik terpasang (10% E) = Rp. 4.033.072.449

5. Bangunan pabrik (18%E) = Rp. 7.259.530.409

6. Pengembangan lahan (5%) = Rp. 2.016.536.224

7. Fasilitas pelayanan umum (20%) = Rp. 8.066.144.899

8. Fasilitas dan bengkel (40%E) = 16.132.289.799

9. Tanah dan gedung (App.E) = 4.000.000.000

10. Pemasangan (35%E) = Rp. 14.115.753.574

11. Biaya angkutan ke lokasi pabrik

(10 % bahan baku) = Rp. 5.831.784.000

Total modal langsung (DC) = Rp. 112.675.131.464

B. Biaya tak langsung (Indirect Cost =IC)

1. Engginering and supervise (5% DC) = Rp. 5.633.756.573

2. Konstruksi (7% DC) = Rp. 7.887.259.202

XI- 5

Total biaya tak langsung = Rp. 13.521.015.775

TPC (Total Plant Cost) = Jumlah biaya langsung dan biaya tidak langsung

TPC = TPDC + TPIC

= Rp. 112.675.131.464 + Rp. 13.521.015.775

= Rp. 126.196.147.239

TPC (Total Plant Cost) = Rp. 126.196.147.239

Kontraktor (5% TPC) = Rp. 6.309.807.362

Biaya tak terduga (7% TPC) = Rp. 8.833.730.307

Modal tetap (FCI) = Rp. 141.339.684.908

11.2.2. Modal Kerja (Working Capital Investment = WCI)

Modal kerja (25% FCI) = Rp. 35.334.921.227

Total capital investment = Modal kerja + Modal tetap

TCI = WCI + FCI

= Rp. 35.334.921.227+ Rp. 141.339.684.908

= Rp. 176.674.606.135

Modal perusahaan :

a. Modal sendiri 60 % = 60 % TCI

= 60 % x Rp.176.674.606.135

= Rp. 106.004.763.681

b. Modal pinjam 40% = 40 % TCI

= 40 % x Rp. 176.674.606.135

XI- 6

= Rp. 70.669.842.454

11.3 Biaya Produksi Total (TPC)

Biaya Produksi Total = Biaya Manufacture + Biaya Umum

11.3.1 Biaya Manufactur

A. Biaya Produksi Langsung (DPC)

1. Bahan baku (per 1 tahun) Rp 527.766.687

2. Gaji karyawan (per 1 tahun) Rp 3.183.000.000

3. Biaya utilitas Rp 4.182.437.572

4. Biaya pengemasan (per 1 tahun) Rp 3.945.115.500

5 Biaya laboratorium (10% Gaji) Rp 318.300.000

6 Pemeliharaan (10%E) Rp 4.033.072.449

7 Op. Supplies (10% Pemeliharaan) Rp 403.307.244

Total DPC Rp 16.592.999.452

B. Biaya Produksi Tetap (Fixed Production Cost = FPC)

1 Depresiasi Peralatan (10% E) Rp 4.033.072.4492 Depresi Bangunan (0,032 FCI) Rp 42.887.774

3 Pajak Kekayaan (0,5% FCI) Rp 670.121.475

4 Asuransi(0.75% FCI) Rp 1.005.182.212

5 Bunga Pinjaman (15%x 40%FCI) Rp 8.041.457.703

Total FPC Rp 13.792.721.613

XI- 7

C .Biaya Overhead (25% gaji +

pemeliharaan) Rp 4.828.822.449

Total Biaya Manufaktur Rp 35.214.543.514

11.3.2 BiayaUmum (GE)

A Biaya Administrasi (18% gaji+

pemeliharaan) Rp 4.606.012.44

B Biaya distribusi = Biaya

Administrasi Rp 4.606.012.44

C Biaya Penelitian Rp 4.606.012.449

Total GE Rp 13.818.037.347

Total Biaya Produksi = Biaya Manufactur + Biaya Umum

= Rp. 35.214.543.514 + Rp. 13.818.037.347

= Rp. 49.032.580.861 11.3 Laba perusahaan

Besar laba perusahaan:

Laba perusahaan = penjualan (S) – Biaya produksi (TPC) Dimana:

Total Penjualan = Rp. 103.975.353.100/tahun

Laba Kotor = Rp. 103.975.353.100 - Rp.49.032.580.861

XI- 8

= Rp. 54.942.772.239

Pajak Penghasilan (10% S) = Rp. 10.397.535.310

Laba Bersih = Laba kotor – pajak penghasilan

= Rp. 54.942.772.239- Rp. 10.397.535.310

= Rp.44.545.236.929/tahun

11.4 Analisa Usaha

A. Return Of Investment (ROI)

ROI bt = (laba kotor/ modal tetap) x 100%

= (Rp. 54.942.772.239/Rp 141.339.684.908) x 100%

= 38,87%

ROI at = (laba bersih / modal tetap) x 100%

= (Rp.30.648.357.703/ Rp 141.339.684.908)x 100%

= 31,51%

B. Pay Out Time (POT)

Cash Flow = laba bersih + Depresiasi (alat + bangunan)

Cash Flow = Rp 44.545.236.929+ Rp 4.075.960.223

= Rp 46.261.197.152

POT = (modal tetap/Cash flow ) x 1 tahun

= (Rp 141.339.684.908/ Rp 46.261.197.152) x1 tahun

= 3,05 tahun

XI- 9

C. Break Even Point (BEP)

Break Even Point = %1007,0

3,0 xVCSVCS

SVCFC−−

+

Dimana :

1 Biaya Tetap (FC) Rp 13.792.721.613 2 Biaya Variabel (VC)

Bahan baku Rp 527.766.687

Gaji karyawan Rp 3.183.000.000

Biaya utilitas Rp 4.182.437.572

Biaya pengemasan Rp 3.945.115.500

Pemeliharaan (20% E) Rp 4.033.072.449

Total Variabel Cost Rp 15.871.392.208

3 Biaya Semi Variabel (SVC)

Biaya umum Rp 13.818.037.347

Biaya laboratorium Rp 4.606.012.449

Operating Suplies Rp 4.606.012.449

Biaya Overhead Pabrik Rp 4.828.822.449

Total Semi Variabel Cost Rp 27.558.884.694

BEP = %100.20815.871.392-4.694.x27.558.880,7-3.100103.975.35 Rp.

694.884.558.27.0,3.61313.792.721 Rp.x

Rp+

= 32,15%

XI- 10

- NPV (Net Present Value)

Metode ini dugunakan untuk menghitung selisih dari penerimaan kas

bersih dengan nilai investasi.

Data :

• Bunga Bank : 12% per tahun

• Massa Produksi Pabrik : 10 tahun

Maka Pengembalian pinjaman :

Ca-2 = 50% FCI (1 + i) n

= 50% FCI (1 + i) n

= 50% x 13.792.721.613 (1 + 0,12)2

= Rp.8.650.794.995

Ca-1 = 50% FCI (1 + i) n

= 50% FCI (1 + i) n

= 50% x 13.792.721.613 (1 + 0,12)1

= Rp. 7.723.924.103

Ca-0 = - (Ca-2 – Ca-1)

= - (Rp.8.650.794.995 - Rp. 7.723.924.103)

= - Rp.16.374.719.098

XI- 11

Perhitungan NPV dapat dilihat pada table berikut :

Tahun Cash Flow /CA(Rp) F.discont/Fd

(i = 0,12) NPV(RP)

0 -.16.374.719.098 1 -.16.374.719.098 1 1.214.741.772 0.89 1.081.120.177

2 1.214.741.772 0.80 .971.793.418 3 1.214.741.772 0.71 862.466.658 4 1.214.741.772 0.64 777.434.734

5 1.214.741.772 0.57 692.402.810

6 1.214.741.772 0.51 619.518.304 7 1.214.741.772 0.45 546.633.797

8 1.214.741.772 0.40 485.896.709

9 1.214.741.772 0.36 437.307.038 10 1.214.741.772 0.32 388.717.367

11 14.737.247 0.09 1.326.352 Total 5.049.754.427

Keterangan:

Umur pabrik : 10 tahun

Pada tahun ke : 10, nilai sisa = 0

Karena harga NPV positif, maka pabrik Metana dari kotoran sapi layak

didirikan. NVP yang diperoleh memiliki harga positif, sehingga dapat

disimpulkan pabrik ini layak dirancang dengan kondisi tingkat bunga 12 % per

tahun karena pengembalian bunga pada tahun ke 10 adalah Rp. 0

D. Internal Rate of Return (IRR).

Metode ini menghitung tingkat bunga yang menyamakan nilai sekarang

investasi dipenuhi persamaan dibawah ini dengan mencoba-coba harga I yaitu

laju bunga

XI- 12

)12(

2111 IIx

NPVNPVNPVINRR −−

+=

I1 = besarnya bunga pinjaman (ke-1) yang ditrial = 11%

I2 = besarnya bunga pinjaman (ke-2) yang ditrial = 13 %

Perhitungan NPV pada masing-masing trial bunga pinjaman dapat dilihat

pada tabel :

Tahun Cash Flow /CA(Rp)

Fd 11% NPV(RP)

Fd 13% NPV (Rp)

0 -.16.374.719.098 1 -.16.374.719.098 1 -.16.374.719.098 1 1.214.741.772 0.91 1104310702 0.77 934416748 2 1.214.741.772 0.83 1003918820 0.59 718782114 3 1.214.741.772 0.75 912653473 0.46 552909318 4 1.214.741.772 0.68 829684975 0.35 425314860 5 1.214.741.772 0.62 754259068 0.27 327165277 6 1.214.741.772 0.56 685690062 0.21 251665598 7 1.214.741.772 0.51 623354602 0.16 193588921 8 1.214.741.772 0.47 566686002 0.12 148914555 9 1.214.741.772 0.42 515169092 0.09 114549658 10 1.214.741.772 0.39 468335539 0.07 88115121 11 14.737.247 0.35 5165315 0.06 822317

Total 7.469.227.649 5.049.754.427

IRR = I1 + )( 1221

1 IIXNPVNPV

NPV−

−

= 11 + )1113(50947544277469227649

7469227649−

−X

= 17,29 %

Karena nilai IRR yang diperoleh yakni 17,29 % lebih besar dari besarnya

bunga pinjaman bank yang ditetapkan yakni sebesar 12 %, maka dapat

XI- 13

disimpulkan bahwa pabrik ini layak untuk didirikan dengan tingkat bunga

pinjaman sebesar 12% per tahun.

0

10.109

20.109

30.109

40.109

50.109

60.109

70.109

80.109

90.109

100.109

105.109

110.109

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

S : 103.975.353.100

S-0.7SVC-VC103.975.353.100 - 19.291.219.286 -15.871.392.208 = 68.812.741.606

FC=13.792.821.613

0,3 SVC=8.267.665.408

Kapasitas Produksi %

FC + 0,3 SVC13.792.721.613+8.267.665.408

=22.060.387.021

BEP :32,15

Grafik 1. Perhitungan Break Event Point

XI- 14

BAB XII

KESIMPULAN

Pra Rencana Pabrik Metana dari kotoran sapi ini diharapkan akan mencapai

hasil yang maksimal sesuai dengan tujuan, sehingga dari hasil produksi tersebut dapat

memenuhi kebutuhan konsumen.

Lokasi pabrik Metana ini terletak di daerah Flores Tengah tepatnya di kota

Mbay Kabupaten Nagekeo, karena jumlah populasi sapi paling banyak dan secara

transportasinya menguntungkan karena tidak terlalu jauh antara daerah yang satu

dengan yang lainnya dan juga dekat dengan daerah pemasaran yaitu pusat pemasaran

wilayah Flores.

Ditinjau dari perhitungan analisa ekonomi terhadap pabrik Metana, maka

diperoleh data sebagai berikut:

Total Capital Invesment (TCI) : Rp 176.674.606.135

Return Of Invesment (ROIBT) : 38,87 %

Return Of Invesment (ROIAT) : 31,51 %

Play Out Time (POT) : 3,5 tahun

Break Even Point (BEP) : 32,15 %

Internal Rate Of Return (IRR) : 17,29 %

Maka dapat disimpulkan bahwa Pra Rencana Pabrik Metana dari kotoran sapi dengan

Kapasitas 16.662 ton/tahun adalah layak didirikan.

DAFTAR PUSTAKA

Brownel, l.E and Young, E.M, 1959, “ Process Equipment design “, Willey Estern

Limited, New York.

Coulson, J.M and Richardson, J.F, 1985, “ An Introduction to Chemical

Engineering Design”, Chemical Engineering Vol. 6, Pergarnon Press Oxford.

Foust, A.S, “ Principle Unit operation” 2nd Edition, D. van Nostrand Company Inc.,

Tokyo.

Genakoplis, C.J, 1983,” Transport Process and Unit Operation”, 2nd Edition,

Allya and Bacon., New York.

Hesse, H.C and Rushton, J.H 1959, “ Process Equipment design “,2nd Edition, D.

van Nostrand Company Inc., New York

Hougen, O.A, Watson, K.M and Ragazt, R.A 1976, “Chemical process

Principles”, 2nd Edition,A. Wileyinternational Edition, john Willey and Sons Inc.,

New York.

Kern, D.Q, “ Proccess Heat Transfer “, Iternational student edition. Mc Graw Hill

Itnternational Book company,Tokyo.

Kir And Othmer, D.F, “ Encyclopedia of Chemical Technology “3rd Edition, john

Willey And Sons, New York 1969.

Ludwig, E.E 1964, “ Applied Process Design for Chemical and Petro Chemical

Plant”, Vol. 2, Gult Publising Co., Houtson, Texas.

Mc. Cabe, W.L, Smith, J.T and Harriot, P, 1985, “ Unit Operation of Chemical

Engineering. “, 4th Edition, Mc. Graw Hill Book Co.,Singapore.

Perry, R.H, 1950, “ Chemical Engineering Hand Book “, 3 rd Edition, Mc Graw

Hill, Koggakusha Company, Ltd, Tokyo.

Petter, M.S and Thimmerhause, K.D 1981, “ Plant design and Economics for

Chemical Engineering “, 3rd Edition Mc Graw Hill Book Co, Singapore.

Smith, J.M and Van Ness, H.C, 1984, “ Introdution to Chemical Engineering

Thermodynamics “, 3rd Edition, Mc Graw Hill Co., Singapore.

Ulrich, G.D, 1984, “ A guide to Chemical Engineering process design Economic”,

John Willey and Sons Inc., New York.

Van Winkle, M,V, 1967, “Destilation”, Mc Graw Hill Book Co., New York.

APPENDIK A

Keperluan bahan baku per jam = Bahan baku per jam = 16.666,7 kg/jam

Dalam 1 tahun = 300 hari kerja

Basis bahan baku dalam 1 tahun = 105.000 ton

= 105.000.000 kg/tahun

Kapasitas pabrik = 2644,8 kg/jam

= 2644,8 kg/jam x 21 kg/hari x 300 kg/ tahun

= 16.662.240 kg/tahun

= 16.662,240 ton/tahun

I.Tangki Pengencer Kapur (M-111)

Fungsi : untuk mengencerkan konsentrasi bubuk kapur 93% menjadi susu kapur 10

%. H2O

CaO 93% Ca(OH)2 10 %

Kebutuhan susu kapur 10 % per jam adalah 6,0 kg (dari perhitungan kebutuhan

susu kapur pada Tangki Bufer M-110)

Air pengencer = 90 % x 60 kg = 54 kg

Sehingga setiap jam dibutuhkan susu kapur 10 % sebesar:

10 % x 54 = 5,4 kg

Mol Ca(OH)2 = 5,4. 103 gram 74,1

App A- 1

= 72,8 mol


CaO + H2O Ca(OH)2

Dengan perbandingan mol didapat :

Berat CaO = mol x BM

= 72,8 x 56,08

= 4082,6 gram.

= 4,0826 kg.

CaO yang bereaksi = 93 %

Sehingga diperlukan CaO sebesar = 4082,6 x 100 % 93 %

= 4389,9 gram = 4,3899 kg

Inert dalam CaO yang tidak bereaksi =4,3899 –4,0826 = 0,03073 kg

Berat air yang bereaksi = 72,8 x 18

= 1310,4 gram = 1,3104 kg.

Sehinggga untuk memperoleh Ca(OH)2 diperlukan air sebesar 54 kg.

App A- 2

Bahan Masuk (Kg/jam) Bahan Keluar (Kg/jam)

CaO = 4,3899 kg

H2O untuk reaksi = 1,3104 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 54 kg

Inert = 0,02073 kg

Losess = 0,01

Jumlah = 5,7003 kg

Air pengencer = 54 kg

Jumlah = 59,7003 kg

Jumlah = 59,7003 kg

II. Tangki Pencampur Feed (M-110)

Fungsi : untuk mencampurkan kotoran sapi dengan air pengencer.

H2O

Kotoran Sapi Kotoran sapi Mixing tank


Kotoran sapi

Selulosa= 76,52% x 16.666,7 = 12.753,36 kg

NH3 = 1,46 % x 16.666,7 = 243,33 kg

P = 0,93% x 16.666,7 = 155 kg

K = 0,68% x 16.666,7 = 113,334 kg


NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

App A- 3

Ca = 0,24% x16.666,7 = 40 kg

Mg = 0,18% x16.666,7 =30 kg

H2S = 0,21% x16.666,7 =35 kg

Air = 19,78% x16.666,7 =3296,67 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg

Inert = 0,02 kg

Losses =0,01

Total = 16.666,7 kg

Air Pengencer = 16.666,7 kg `

Total = 33333.34 kg Total = 33333.34 kg

NH3 + H2O NH4OH

Perbandingan koefisien = perbandingan mol

Mol NH3 dan H2O yang beraksi serta NH4OH yang dihasilkan adalah sama.

Mol NH3 = 243,334 kg/BM NH3

= 243,334 kg /17

= 14,31

Mol H2O = 14,31

Berat air yang beraksi = 14,31x BM H2O

= 14,31 x 18 = 257,58 kg

NH4OH yang terbentuk = 14,31 kg x BM NH4OH

App A- 4

= 14,31 kg x 35 = 500,85 kg

Jumlah air yang masuk tangki pencampur:

Air dalam kandungan kotoran sapi : 3.296,67 kg

Air pengencer kotoran sapi : 16.666,67 kg

Total : 19.963,34 kg

Jumlah air yang keluar = total air masuk – air yang berubah menjadi NH4OH.

= 19.968,74 kg – 257,58 kg

= 19711,16 kg

Laju alir keluar = 33339,4 kg/jam

III Tangki Pemanas (R-121)

Fungsi: untuk memanaskan feed sebelum dicampur dengan susu kapur.

Feed masuk Feed Keluar



NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg


NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

T = 500 C

App A- 5

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg

Inert = 0,01

Losess = 0,02

Total = 33333.34 kg Total = 33333.34 kg

III. Tangki Buffer (F-123)

Fungsi : untuk menstabilkan pH

Ca(OH)2 10 %

Feed Masuk Feed Keluar

Kotoran sapi yang telah diencerkan dengan air pH = 4-5

10 % Ca(OH)2 pH = 11-12

Dari literatur (Dewan redaksi Bhatara- Cara Membuat dan Memanfaatkan Biogas)

disebutkan bahwa maka untuk mendapatkan larutan campuran dengan pH 7-8

dibutuhkan dengan susu kapur sebanyak 8,7-9 cc susu kapur. Dan untuk 1 liter : 1

liter kotoran sapi dibutuhkan 1,8 cc susu kapur.

App A- 6

Jadi untuk 33.333,34 kg bahan diperlukan Ca(OH)2

= (1,8 g) x 10-3 g/ kg x 33.333,34

= 60 kg

jadi diperlukan 60 kg Ca(OH)2 10% untuk komposisi kotoran hewan 16.666,7 kg :

16.666,7 kg air pengecer.

Jumlah air yang keluar tangki buffer = total air masuk + air pengencer kapur = 19711,16 kg + 54 kg = 19.765.16 kg



NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 0,54 kg

Air = 19711,16 kg

Total = 33333.34 kg

Kapur :


NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg =30 kg

H2S =35 kg

Ca(OH)2= 5,4 kg

Air = 19.765.16 kg

Inert = 0,02073 kg

Losess = 0,01

App A- 7

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 54 kg

Inert = 0,03073 kg

Total = 33392,77 kg Total = 33392,77 kg

V. Digister / Fermentor (R-120)

Fungsi : untuk tempat perombakan senyawa organik menjadi biogas.

Gas

Dari tangki

Slurry

70%

Proses fermentasi yang dipakai adalah proses secara anaerob (tidak membutuhkan

O2) reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

(C6H10O5)n + (H2O)n (3CH4)n + (3CO2)n

enzim eksraseluller

Pada kondisi P = 1 atm T = 500C

Karena dalam bahan yang terkandung hanya selulosa yang dapat dapat didegrasi oleh

bakteri termofilik menjadi gas metana.

App A- 8

Konversi reaksi untuk fermentasi selama dua hari adalah sebesar 70%

Sehingga berdasarkan reaksi dapat:

C6H10O5 mula-mula = 12753,4 kg = 78,72 kmol

C6H10O5 bereaksi = 70% dari C6H10O5 mula-mula

= 70% x 78,72 kmol = 55,10 kmol

C6H10O5 sisa = 78,72 kmol – 55,10 kmol = 23,62 kmol x 162 = 3826,44 kg.

Berdasarkan perbandingan mol dapat:

H2O mula-mula = 19.765.16 kg = 1.098,06 kmol

H2O bereaksi = C6H10O5 bereaksi = 55,10 kmol

H2O sisa = 1.095,06 kmol – 55,10 kmol = 1049,8 kmol = 18896,4 kg

CH4 terbentuk = 3 x 55,10 kmol = 165,3 kmol = 2644,8 kg

CO2 terbentuk = 3 x 55,10 kmol = 165,3 kmol = 7273,2 kg

Pada kondisi operasi ini zat selain selulosa tidak dapat terdegradasi sehingga menjadi

slurry sedangkan H2S karena berupa gas (titik didih = -60,40C) menjadi produk atas.

Sehingga kandungan biogas hasil fermentasi:

CH4 = 165,3 kmol = 165,3 x 16 = 2644,8 kg

CO2 = 165,3 kmol = 165,3 x 44 = 7273,2 kg

H2S = 1,03 kmol = 1,03 x 34 = 35 kg

Total = 9953 kg

Tekanan uap air pada 500C 1 atm =97,20

∑ Pi (CH4H2SCO2) = 760 mmHg – 97,2 mmHg = 662,8 mmHg

App A- 9

n H2O(g) = P H2O x ∑Pi x ∑n gas (CH4H2SCO2) Pt Pt = 97,20 x 662,8 x 331,63 = 36,98 mol = 665,64 kg.

760 760

Untuk starter yang dipakai adalah campran kotoran sapi dengan air (1 : 1) yang

didiamkan 10 hari, sesekali diaduk isinya (Dewan Redaksi Bhatara – cara

membuat biogas dan manfaatnya ).

Dari 120 L bahan diperlukan 4 L yaitu 2 L kotoran sapi dan 2 L air.

Jadi untuk perbandingan starter (kotoran + air) adalah :

L302

120=

Sarter yang dibuat 1/30 dari bahan bakunya

Keperluan bahan baku = 16.666,67 Kg/jam

Jadi keperluan sarter adalah :

1/30 x 16.666,67 Kg/jam = 555,5557 Kg/jam,

Dalam 1 hari diperlukan starter sebanyak :

555,5557 Kg/jam x 21 jam = 11.666,6697 Kg/hari.

Dari literatur ( Sahidu. S ) 10 – 15 k kotoran sapi perhari menghasilkan gas bio

0,5 – 0,75 m3/hari, jika dalam 1 hari keperluan bahan baku adalah 350000 kg,

maka gas bio yang dihasilkan :

= biogasxharimxkg

kg ρ/74,015

350000 3

= 17266,6667 m3/hari x 1,2232 kg/m3

= 21.120,5867 kg/hari = 1005,7422 kg/jam.

App A- 10

Komposisi bahan dalam starter:

Bahan Kg/jam

Selulosa= 76,52% x 1005,7422

NH3 = 1,46 % x 1005,7422

P = 0,93% x 1005,7422

K = 0,68% x 1005,7422

Ca = 0,24% x1005,7422

Mg = 0,18% x1005,7422

H2S = 0,21% x1005,7422

Air = 19,78% x1005,7422

769.5939

14.6838

9.3534

6.8390

2.4137

1.8103

2.1120

198.9356

Total 1005,7422

App A- 11

Sehingga didapat kesetimbangan massa pada fermentor sebagai berikut:


Dari Tangki Buffer

Selulosa = 12.753,36 kg

NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

H2S = 35 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 19.765,16 kg

Insert = 0,03 kg

Dari Tangky Starter

Selulosa = 769.5939

NH4OH = 14.6838

P = 9.3534

K = 6.8390

Ca = 2.4137

Mg = 1.8103

H2S = 2.1120

Air = 198.9356

Produk atas

CH4 = 2644,8 kg

CO2 = 7273,2 kg

H2S = 35 kg

H2O = 665,64 kg

Total = 10.618,64kg

Produk bawah :


NH4OH = 515.5338

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 19298,46 kg

Inert = 0,02 kg

Losess = 0,01

Total = 34.398,5129 Total = 34.398,5129

App A- 12

VI. Water Scrubber (D-130)

Fungsi : untuk mengurangi kadar CO2 dan H2S dalam campuran biogas

CH490% Air

Biogas air = CO2 + H2S

Perhitungan kebutuhan air untuk melarutkan H2S per jam pada kondisi P = 10 bar, T

= 300C

Solubilitynya CO2 = 2.80 gram/100 gram air

Maka untuk melarutkan 7273,2 kg diperlukan air sebanyak 7273,2 kg /2,8

= 2597,57 kg air

Solubility H2S = 6.09 mol/100 mol air

H2S yang harus dilarutkan dalam air = 35 kg = 1,03 mol

Dibutuhkan air sebanyak 16,91 mol air = 304,38 kg air

Jadi kebutuhan air untuk proses water seruber sebesar:

2133,68 kg + 304,38 kg = 2438,06 kg (per jam)

Dari literature didapatkan bahwa efisiensi alat tidak bisa mencapai pemurnian

maksimal sehingga biogas yang dihasilkan sebesar 99% dan 1% nya adalah CO2 dan

uap air akan berubah fase secara keseluruhan menjadi fase liquida yaitu sebanyak =

665,64 kg

App A- 13

Sehingga jumlah air total yang keluar adalah

= 2438,06 kg + 665,64 kg = 3103,7 kg

Neraca kesetimbangan massa pada Water Scrubber adalah sebagai berikut:

Masuk Keluar

Biogas

CH4 = 2644,8 kg

CO2 = 7273,2 kg

H2S = 35 kg

H2O = 665,64 kg

Total = 10.618,64 kg

Air proses = 2.438,06 kg

Produk atas

CH4 = 2644,8 kg

CO2 = 25,9757 kg

Total = 2670,7757 kg

Produk bawah:

H2S = 35 kg

CO2 = 7247,2243 kg

H2O = 3103,7 kg

Total = 10.385,9243 kg

Inert = 0,02

Losess = 0,01

Total = 13.056,7 kg Total = 13.056,7 kg

App A- 14

VII. Menara Regenerasi (F-137)

Fungsi : untuk memisahkan kembali gas H2S dan CO2 dari air, karena air tidak

layak dibuang.

CO2, H2S

CO2, H2S,H2O H2O

Pada menara ini tekanan diturunkan sehingga solubility gas impurities menjadi nol,

maka gas impurities dapat terlepas dari air dengan penurunan tekanan hingga 1 bar.

Masuk Keluar

H2S = 35 kg

CO2 = 7247,2243 kg

H2O = 3103,7 kg

Produk Atas

CO2 = 7247,2243 kg

H2S = 35 kg

Total = 7282,2243 kg

Produk bawah

H2O = 3103,7 kg

Inert = 0,02 kg

Losess = 0,01

Total = 10.385,9243 kg Total = 10.385,9243 kg

App A- 15

VIII. Kompresor (G-140)

Fungsi : untuk membuat dri ice (CO2 padat) dan sekaligus menguapkan gas

H2S karena gas tersebut tidak bisa memampat dan menuju gas holder.

Kondisi operasi : suhu -300C dan tekanan 20 bar (pada kondisi ini semua gas CO2

menjadi snow, yang kemudian bisa dikemas.

Masuk Keluar

H2S = 35 kg

CO2 = 7247,2243 kg

H2S (produk atas) = 35 kg

Dri ice (produk bawah) = 7247,2243 kg

Inert = 0,02

Losess = 0,01

Total = 7282,2243 kg Total = 7282,2243 kg

IX. Screw Press (F-140)

Fungsi : Untuk memisahkan slurry padat dan cair.

Slury padat

Cair

Slury padat yang terlarut bersama slury cair sebanyak 1 %.

Misalnya:

Selulosa = 1 % x 3604,954 kg = 36,04954 kg

App A- 16

Maka selulosa yang menjadi produk padat

= 3604,954 kg – 36,04954 kg = 3568,9045 kg

Kadar air pada slury padat sebanyak 20 % yaitu :

= 19298,46 kg kg x 20 % = 3859,692 kg.

Maka jumlah air dalam slury cair

= 19298,46 kg - 3859,692 kg. = 15.438,768 kg

Slury masuk :


NH4OH = 515.5338

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

Ca(OH)2 = 5,4 kg

H2O = 19298,46 kg

Slury padat


NH4OH = 510,378

P = 153,45 kg

K = 112,2007 kg

Ca = 39,6 kg

Mg = 29,7 kg

Ca(OH)2 = 5,346 kg

Inert = 0,0248 kg

H2O = 3859,692 kg

Total = 7954.9041 kg

Slury Cair


NH4OH = 4,9584 kg

P = 1,5345 kg

App A- 17

K = 1,1220 kg

Ca = 0,396 kg

Mg = 0,297 kg

Ca(OH)2 = 0,054 kg

Inert = 0,00025 kg

H2O = 15.438,768 kg

Total = 15483,1797 kg

Inert = 0,02 kg

Losess = 0,01 kg

Total = 23.438,0838 kg Total = 23.438,0838 kg

App A- 18

APPENDIK B

NERACA PANAS

Di pabrik biogas ini tidak semua alat mengalami interaksi panas, maka

perhitungan neraca panas hanya dikerjakan pada peralatan yang mengalami

interaksi panas.

Kebutuhan bahan baku :

Waktu operasi : 300 hari /tahun

: 21 jam /hari

Satuan : ∆H : kkal/jam

: Cp : kkal/kg. 0C

: m : kg/jam

: t : 0C

Suhu referensi : 25 0C = 298,1 K


300C 500C ∆H1 ∆H2

∆Hk Q 1200C 1200C Neraca panas total :


∆H1 + Q = ∆H2 + ∆Hk + Qloss

Dimana :

∆H1 = panas yang terkandung pada bahan masuk

App B- 1

Q = panas yang terkandung pada steam

∆H2 = panas yang terkandung pada bahan keluar

∆Hk = panas yang terkandung dalam kondensat keluar


Menghitung panas bahan masuk tangki pemanas

Persamaan yang digunakan :

∆H1 = ∫m . Cp . ∆T

= m Cp ∫∆T

= m. Cp (T2 - T1)

Mencari Cp :

Kotoran sapi =

Komposisi bahan masuk :

Selulosa =12.753,36 kg = 78,72 kgmol

NH4OH = 500,85 kg = 14,31kgmol

P = 155 kg = 5,004 kgmol

K = 113,34 kg = 2,906 kgmol

Ca = 40 kg = 1,00 kgmol

Mg = 30 kg = 1,233 kgmol

H2S = 35 kg = 1,029 kgmol

Ca(OH)2 = 5,4 kg = 0,07 kgmol

H2O = 19.711,16 kg = 1095,06 kgmol

Inert = 0,03 kg = -

Jumlah = 33333.34 kg = 1198.309 kgmol

App B- 2

Cp= ∫CPo dT.

Maka :

Cp selulosa = T1∫T2 CPo selulosa dT.

= T1∫T2 0,291 + 0,00096 T. dT.

= 0,291 T + ½ ,00096 T2

= 0,291 (303-298) + ½ 0,00096 (3032-2982)

= 2,8974 kal/mol0 K = 0,0179 kkal/kg0 K

Cp NH4OH = T1∫T2 CPo NH4OH dT.

= T1∫T2 6,50 + 0,00096 T. dT.

= 6,50 T + ½ 0,00096 T2

= 6,50 (303-298) + ½ 0,00096 (3032-2982)

= 33,9424kal/mol0 K = 0,9698 kkal/kg0 K

Cp P = 5,50 kal/mol0 C = 0,1776 kkal/kg0 C.

Cp K = T1∫T2 CPo K dT.

= T1∫T2 5,24 + 0,0055 T. dT.

= 5,24 T + ½ 0,0055 T2

= 5,24 (303-298) + ½ . 0,0055 (3032-2982)

= 34,4638 kal/mol0 C = 0,8837 kkal/kg0 C

Cp Ca = T1∫T2 CPo K dT.

= T1∫T2 5,31 + 0,00333 T. dT.

= 5,31 T + ½ 0,00333 T2

= 5,31 (303-298) + ½ .0,00333 (3032-2982)

= 31,5533 kal/mol0 C = 0,7888 kkal/kg0 C

App B- 3

Cp Mg = T1∫T2 CPo Mg dT.

= T1∫T2 6,20 + 0,00133 T – 2

800.67T

= 6,20 T + ½ 0,00133 T2- 67.800 (-T-1)

= 6,20 T + ½ 0,00133 T2- 67.800 ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

T1

= 6,20(303-298) + ½ 0,00133 (3032-2982) - 67.800 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−

)298303(1

22

= 55,5606 kal/ mol oC = 2,3150 kkal/ kg oC

Cp H2S = T1∫T2 CPo dT.

= T1∫T2 7,20 + 0,00360 T

= 7,20 T+ ½ 0,00360 T2

=7,20 (303-298)) + ½ 0,00360 (3032-2982)


Cp Ca(OH)2 = 21,4 kal/ mol oC = 0,2889 kkal/ kg oC

Cp H2O = 1,00 kkal/ kg oC (untuk suhu di bawah 300 oK)

Sehingga :

Cp bahan masuk = Cp selulosa + Cp NH4OH + Cp P + Cp K + Cp Ca + Cp Mg +

Cp H2S + Cp Ca(OH)2 + Cp H2O

= 0179,0246,119872,78 x + 9698,0

246,119831,14 x + 1776,0

246,1198004,5 x +

8837,0246,1198

906,2 x + 7888,0246,1198

000,1 x + 3150,2246,1198

233,1 x +

2179,1246,1198

029,1 x + 2889,0246,1198

007,0 x + 00,1246,119806,1095 x

App B- 4

= 0,9336 kkal/kg oK

Panas bahan masuk :

∆H1 = m . Cp . ∆T

= 33333.34 x 0,9336 kal / kg0C x (30 – 25)0C

= 155.600,0311 kkal/jam

Menghitung panas produk keluar tangki pemanas

Bahan keluar dengan komposisi tetap, tetapi pada suhu 500C maka panas keluar :

Cp = ∫CPo dT.

Maka :


= T1∫T2 0,291 + 0,00096 T. dT.

= 0,291 T + ½ ,00096 T2

= 0,291 (323-298) + ½ 0,00096 (3232-2982)

= 14,727 kal/mol0 K = 0,0909 kkal/kg0 K


= T1∫T2 6,50 + 0,00096 T. dT.

= 6,50 T + ½ 0,00096 T2

= 6,50 (323-298) + ½ 0,00096 (3232-2982)

= 169,952 kal/mol0 K = 4,8558 kkal/kg0 K



= T1∫T2 5,24 + 0,0055 T. dT.

= 5,24 T + ½ 0,0055 T2

App B- 5

= 5,24 (323-298) + ½ . 0,0055 (3232-2982)

= 173,6938 kal/mol0 C = 5,6030 kkal/kg0 C


= T1∫T2 5,31 + 0,00333 T. dT.

= 5,31 T + ½ 0,00333 T2

= 5,31 (323-298) + ½ .0,00333 (3232-2982)

= 158,5991 kal/mol0 C = 5,1161 kkal/kg0 C


= T1∫T2 6,20 + 0,00133 T – 2

800.67T

= 6,20 T + ½ 0,00133 T2- 67.800 (-T-1)

= 6,20 T + ½ 0,00133 T2- 67.800 ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

T1

= 6,20(323-298) + ½ 0,00133 (3232-2982) - 67.800 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−

)298323(1

22



= T1∫T2 7,20 + 0,00360 T

= 7,20 T+ ½ 0,00360 T2

=7,20 (323-298)) + ½ 0,00360 (3232-2982)



Cp H2O = 1,00 kkal/ kg oC

Sehingga :

App B- 6

Cp bahan keluar = Cp selulosa + Cp NH4OH + Cp P + Cp K + Cp Ca + Cp Mg +

Cp H2S + Cp Ca(OH)2 + Cp H2O

= 0909,0246,119872,78 x + 8558,4

246,119831,14 x + 1776,0

246,1198004,5 x +

6030,5246,1198

906,2 x + 1161,5246,1198

000,1 x + 4042,0246,1198

233,1 x +

1160,6246,1198

029,1 x + 2889,0246,1198

007,0 x + 00,1246,119806,1095 x

= 1,0022 kkal/kg oK

Panas bahan keluar :

∆H2 = m . Cp . ∆T

= 33333.34 x 1,0022 kal / kg0C x (50 – 25)0C

= 835.166,8337 kkal/jam.

Mencari kebutuhan steam :

T = 1200C = 248 oF

P = 198,53 kPa = 1,95934 atm = 29,4 psia.

λ steam = 952,5884 kkal/ kg (Geankoplis, tabel 7 hal.816 diperoleh dengan

cara interpolasi)

Cp kondensat = 0,996 kkal /kg0C (Geankoplis, fig 2 hal 804 )


∆H1 + Q = ∆H2 + ∆Hk + Qloss

Dimana :

∆Hk = m . Cp . ∆t

Q = m . λ

App B- 7

Sehingga :

∆H1 + m . λ = ∆H2 + m . Cp . ∆t

155.600,0311 x m. 952,5884 = 835.166,8337. + m. 0,996. (120-25)0C

m =155.600,0311 - 835.166,8337 = m. 0,996. (120-25)0C - m. 952,5884

= - 679.566,8026 = 96,8715 m – m 952,5884

= - 679.566,8026 = -794,1491 m

= 855,7169 kg/jam.

Menghitung panas dari steam

Q = m . λ

= 855,7169 kg/jam.x 952,5884 kkal/kg

= 815.145,9926 kkal/jam

Menghitung panas dari kondensat

∆Hk = m . Cp . ∆t

= 855,7169 kg/jam x 0,996 kkal /kg0C x (120-25)0C

= 80967,9331 kkal/jam.

Menghitung neraca panas total

∆H1 + Q = ∆H2 + ∆Hk + Qloss

155.600,0311 + Q = 835.166,8337 + 80967,9331 + 0,05 (155.600,0311 + Q)

Q = 808.752,3550 kkal/jam.

Qloss = 5% x Panas Masuk

= 0,05 x (155.600,0311 + 808.752,3550) kkal/jam

= 48217,6193 kkal/jam

App B- 8

Tabel B.1. Neraca panas pada tangki pemanas Komponen Panas masuk

(kkal/ jam)

Panas keluar

(kkal / jam)

Panas bahan masuk (∆H1)

Steam (Q)

Kondensat (∆Hk)

Panas bahan keluar (∆H2)


155.600,0311

808.752,3550

80967,9331

835.166,8337

48217,6193

Total 964.352,3861 964.352,3861


∆H1 ∆H2

∆H3

Q pendingin



∆H1 + HR = ∆H2 + ∆H3 + Q + Qloss

Dimana :

∆H1 = panas dalam bahan masuk

HR = panas reaksi

∆H2 = panas dalam biogas keluar

∆H3 = panas dalam slurry

Q = panas dari air pendingin

App B- 9

Panas pada bahan masuk fermentor

Komposisi bahan masuk fermentor seperti pada bahan yang keluar tangki

pemanas dengan suhu 500C :

∆H1 = 835.166,8337 kkal/ jam

Menghitung panas pada biogas

Komposisi biogas keluar pada suhu 500C :

CH4 = 2644,8 kg = 165,3 kgmol

CO2 = 7273,2 kg = 165,3 kgmol

H2S = 35 kg = 1,03 kgmol

H2O = 665,64 kg = 36,98 kgmol

Total = 10.618,64 kg = 368,61 kgmol

T = 500C = 323,1 K

Cp CH4 = T1∫T2 CPo CH4 dT.

= T1∫T2 5,34 + 0,0115 T. dT.

= 5,34 T + ½ , 0,0115 T2

= 5,34 (323-298) + ½ 0,0115 (3232-2982)

= 9,0557 kal/mol0 K = 0,566 kkal/kg0 K

Cp CO2 = T1∫T2 CPo CO2 dT.

= T1∫T2 10,34 + 0,00274 T. dT.

= 10,34 T + ½ 0,00274 T2

= 10,34 (323-298) + ½ 0,00274 (3232-2982)

= 9,3526 kal/mol0 K = 0,2126 kkal/kg0 K


= T1∫T2 7,20 + 0,00360 T

App B- 10

= 7,20 T+ ½ 0,00360 T2

= 7,20 (323-298)) + ½ 0,00360 (3232-2982)


Cp H2O = T1∫T2 CPo dT.

= T1∫T2 8,22 + 0,00015 T + 0,00000134 T2

= 8,22 T+ ½ 0,00015 T2 + 1/3 .0,00000134 T3

= 8,22 (323-298)) + ½ 0,00015 (3232-2982) + 1/3 .0,00000134 (3233-

2983)

= 8,4084 kal/mol oC = 0,24671 kkal/ kg oC

∆H CH2 = (2644,8 kg) x (0,566 kkal/kg 0C) x (50 – 25) 0C

= 37423,92 kkal/jam

∆H CO2 = (7273,2 kg) x (0,2126 kkal/kg 0C) x (50 – 25) 0C

= 38657,058 kkal/jam

∆H H2S = (35 kg) x (0,2460 kkal/kg 0C) x (50 – 25) 0C

= 215,25 kkal/jam

∆H H2O = (665,64 kg) x (0,24671 kkal/kg 0C) x (50 – 25) 0C

= 4111.9911 kkal/jam

Total panas biogas :

∆H2 = ∆H CH2 + ∆H CO2 + ∆H H2S + ∆H H2O

= (37423,92 + 38657,058 + 215,25 +4111.9911) kkal/jam

= 80408,2191 kkal/jam

Menghitung panas pada slurry :

Slurry keluar dengan komposisi : (pada suhu 500C)

App B- 11

Selulosa = 3604.954 kg = 22,2331 kgmol

NH4OH = 515.5338 kg = 14.7295 kgmol P = 155 kg = 5,0043 kgmol

K = 113,334 kg = 2.8984 kgmol

Ca = 40 kg = 0,998 kgmol

Mg = 30 kg = 1,234 kgmol

Ca(OH)2 = 5,4 kg = 0,0732 kgmol

H2O = 19298,46 kg = 1072,1366 kgmol

Inert = 0,03 kg

Jumlah = 23762,71 kg = 1119,307 kgmol

Cp rata-rata pada suhu 500C = 323,1 K (Perry)


= T1∫T2 0,291 + 0,00096 T. dT.

= 0,291 T + ½ ,00096 T2

= 0,291 (323-298) + ½ 0,00096 (3232-2982)

= 0,6012 kal/mol0 K = 0,0037 kkal/kg0 K


= T1∫T2 6,50 + 0,00096 T. dT.

= 6,50 T + ½ 0,00096 T2

= 6,50 (323-298) + ½ 0,00096 (3232-2982)

= 6,8231 kal/mol0 K = 0,1949 kkal/kg0 K



= T1∫T2 5,24 + 0,0055 T. dT.

App B- 12

= 5,24 T + ½ 0,0055 T2

= 5,24 (323-298) + ½ . 0,0055 (3232-2982)

= 7,0332 kal/mol0 C =0,1799 kkal/kg0 C


= T1∫T2 5,31 + 0,00333 T. dT.

= 5,31 T + ½ 0,00333 T2

= 5,31 (323-298) + ½ .0,00333 (3232-2982)

= 6,3859 kal/mol0 C = 0,1593 kkal/kg0 C


= T1∫T2 6,20 + 0,00133 T – 2

800.67T

= 6,20 T + ½ 0,00133 T2- 67.800 (-T-1)

= 6,20 T + ½ 0,00133 T2- 67.800 ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

T1

= 6,20(323-298) + ½ 0,00133 (3232-2982) - 67.800 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−

)298323(1

22



Cp H2O = 1,00 kkal/ kg oC

Sehingga :

Cp bahan masuk = Cp selulosa + Cp NH4OH + Cp P + Cp K + Cp Ca + Cp Mg +

Cp Ca(OH)2 + Cp H2O

= 307,1119

)0037,0(2331,22 + 307,1119

)1949,0(259,14 + 307,1119

)1945,0(0043,5 +

App B- 13

307,1119

)1799,0(8984,2 + 307,1119

)1593,0(998,0 + 307,1119

)2460,0(234,1 +

307,1119

)2889,0(0732,0 + 307,1119

)00,1(1366,1072

= 1,1511 kkal/ kg oC

Panas slurry :

∆H3 = m . Cp. ∆t

= 23762,71 kg x 1,1511 kkal/ kg oC x (50 - 25) oC

= 683831.4 kkal/ jam.

Menghitung panas reaksi :

Reaksi :

(C6H10O5)n + (H2O)n (3CH4)n + (3CO2)n

Pada kondisi P = 1 atm dan T = 500C

Dari appendik A bahan masuk fermentor =

Maka :

• Panas reaktan (∆Hr)

Komponen Massa Cp ∆t ∆H1

C6H10O5

H2O

12.753,36

19.711,16

0,0037

1

50 – 25

50 – 25

1179,6858

492779

Jumlah 493958,686

App B- 14

• Panas produk (∆Hp)

Komponen Massa Cp ∆t ∆H1

CH4

CO2

2644,8

7273,2

0,566

0,2126

50 – 25

50 – 25

37423,92

38657,058

Jumlah 76080,978

• ∆Hof CO2 = -94,0518 kkal/ kgmol

= -94,0518 kkal/ kgmol x 7273,2 kg/ jam x 1/44

= - 15546,76 kkal/ jam

• ∆Hof CH4 = -22,063 kkal/ kgmol

= -22,063 kkal/ kgmol x 2644,8 kg/ jam x 1/16

= -3647,0139 kkal/ jam

• ∆Hof H2O = -57,7979 kkal/ kgmol

= -57,7979 kkal/ kgmol x 19.711,16kg/ jam x 1/18

= - 63292,43 kkal/ jam

• ∆Hof C6H10O5 = -89,1054 kkal/ kgmol

= -89,1054 kkal/ kgmol x 12.753,36 kg/ jam x 1/162

= -7014,773 kkal/ jam

• ∆H25 = ∆Hof produk - ∆Ho

f reaktan

= (3 x ∆Hof CO2 + 3 x ∆Ho

f CH4) – (∆Hof C6H10O5 + ∆Ho

f H2O )

= (3 x - 15546,76 + 3 x -3647,0139 ) – (-7014,773 + - 63292,43)

= 12725.87 kkal/ jam

App B- 15

• ∆HR = (∆Hp + ∆H25) - Hr

= (76080,978 + 12725.87 ) - 493958,686

= - 405151,838 kkal/ jam.

Qloss = 5% x panas masuk

= 5% x (∆H1 + HR)

= 0,05 x (835.166,8337 - 405151,838)

= 21.500,7498 kkal/jam

Menghitung kebutuhan air pendingin

∆H1 + HR = ∆H2 + ∆H3 + Q + Qloss

∆H1 + HR = ∆H2 + ∆H3 + Q + 0,001

835.166,8337 - 405151,838 = 80408,2191 + 683831.4 + Q+ 21.500,7498

Q = 355.724,373 kkal/ jam

Kebutuhan air pendingin

Q = m x cp x ∆t

355.724,373 kkal/ jam = m x 1 x (50 - 25)

m = 14.229,0149 kg/ jam

Tabel B.2 Neraca panas pada fermentor


(kkal/ jam)

Panas keluar

(kkal/ jam)

Panas masuk (∆H1)


Panas dalam slurry (∆H3)

Panas reaksi (HR)

835.166,8337

405151,838

80.408,2191

683.831,4

App B- 16



355.724,373

21.500,7498

Total 1240318,243 1240318,243

3.COOLER I (E-131)

500C 300C

∆H1 ∆H2

Q



∆H1 = ∆H2 + Q + Qloss

Dimana :

∆H1 = panas pada bahan masuk

∆H2 = panas bahan keluar

Q = panas yang diserap oleh air pendingin


Menentukan panas bahan masuk

Bahan masuk Cooler = bahan keluar Fermentor

∆H1 = 80.408,2191 kkal/jam

Menghitung panas produk keluar cooler

Komposisi bahan keluar tetap, tetapi pada suhu 300C = 303,1 K

App B- 17

Mencari Cp :

Cp CH4 = T1∫T2 CPo CH4 dT.

= T1∫T2 5,34 + 0,0115 T. dT.

= 5,34 T + ½ , 0,0115 T2

= 5,34 (303-298) + ½ 0,0115 (3032-2982)

= 8,82565 kal/mol0 K = 0,5616 kkal/kg0 K

Cp CO2 = T1∫T2 CPo CO2 dT.

= T1∫T2 10,34 + 0,00274 T. dT.

= 10,34 T + ½ 0,00274 T2

= 10,34 (303-298) + ½ 0,00274 (3032-2982)

= 9,0425 kal/mol0 K = 0,2055 kkal/kg0 K


= T1∫T2 7,20 + 0,00360 T

= 7,20 T+ ½ 0,00360 T2

= 7,20 (303-298)) + ½ 0,00360 (3032-2982)


Cp H2O = T1∫T2 CPo dT.

= T1∫T2 8,22 + 0,00015 T + 0,00000134 T2

= 8,22 T+ ½ 0,00015 T2 + 1/3 .0,00000134 T3

= 8,22 (303-298)) + ½ 0,00015 (3032-2982) + 1/3 .0,00000134 (3033-

2983)

= 41,9304 kal/mol oC = 2,3295 kkal/ kg oC

sehingga panas masuk biogas :

App B- 18

Sehingga :

Maka :

∆H2 = m. Cp . ∆t

= 10.618,64 x 0,44045 x (30 - 25)

= 23384,8999 kkal/ jam

Qloss = 5% x panas masuk

= 5% x ∆H1

= 0,05 x 80.408,2191

= 4.020,4109 kkal/jam

Menghitung panas yang diserap oleh air pendingin

∆H1 = ∆H2 + Q + Qloss

80.408,2191 = 23384,8999 + Q + Qloss

Q = 80.408,2191 - 23384,8999 - 4.020,4109

= 53.002,9082 kkal/ jam

Mencari kebutuhan air pendingin

Air pendingin masuk pada suhu 250C dan keluar pada suhu 450C

Q = m .Cp . ∆t

53.002,9082 = m x 0,44045 x (45-25) oC

m = 809,8

9082,53002

= 6016,9041 kg/ jam

App B- 19

Tabel B.3. neraca panas pada Cooler

Komponen Panas masuk (kkal/jam) Panas keluar (kkal/jam)

Panas masuk (∆H1)



Q loss

80.408,2191

23384,8999

53.002,9082

4.020,4109

Total 80.408,2191 80.408,2191

App B- 20

APP C- 1

APENDIKS C

SPESIFIKASI PERALATAN

1. STORAGE KOTORAN SAPI (F-113)

Fungsi : Menyimpan feed kotoran sapi sebelum dialirkan ke tangki

pencampur.

Type : Tangki silinder dengan bagian bawah flat dan tutup atas


Dasar perencanan :

Kapasitas = 16.666,67 kg/jam = 36.743,67 lb/jam

Densitas kotooran sapi (ρ) = 1,36 kg/L = 84,9 lb/ft3

Kondisi operasi = P = 1 atm dan T = 30o C

Direncanakan storage digunakan untuk menampung bahan selama 2 hari.

Perhitungan :

• Menetukan diameter storage

Rate volumetrik = 3/9,84/67,36743ftlb

jamlb

= 432.7877 ft3/ jam

Volume = 432,7877 ft3/ jam x 48 jam

= 20.773,81 ft3

Bahan baku terbagi dalam 3 storage sehingga untuk stroage berkapasitas :

= 3

81,773.20 = 6.924,603 ft3

Volume kotoran mengisi 80% dari volume storage, maka :

APP C- 2

Volume storage = 8,0603,924.6

%80=

storagevolume = 8.655,754 ft3

Asumsi = Ls = 1,5 di

Volume storage = 32 0847,04

diLsdi +π

8.655,754 ft3 = 32 0847,0)5,1(4

dididi +π

8.655,754 ft3 = 1,1775 di3 + 0,0847 di3

8.655,754 ft3 = 1,26 di3

di3 = 6.869.646

di = 19,01 ft = 228,12 in

Menentukan tekanan design (Pi) :

Volume batu kapur dalam shell = volume batu kapur – volume tutup atas

= 8.655,754 ft3 - 0,0847 (19,01)3

= 8.655,754 ft3 – 581,859

= 8.073,895 ft3

Tinggi liquid dalam shell (H) = 2.4/1 dishelldalamkapurbatuVolume

π

= 2)01,19(.4/1895,073.8

π

= 28,46 ft

Tekanan hidrostatik (Ph) = 144

)1( −Hρ

= 144

)146,28(9,84 − = 16,19 psi

Tekanan design (Pi) = 16,19 + 14,7 = 30,26 psig

APP C- 3

• Menentukan tebal silinder


f allowble : 18750 psi (Brownell and young, hal : 254)

Faktor korosi (C): 1/16 in

Type pengelasan : Double welded butt joint (E = 0,8)

Tekanan design (Pi) : 30,26 psig

ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

ts = 161

)26,30)(6,0()8,0)(18750(2)12,228()26,30(

+−

ts = 0.293105 ≈ 165

Standarisasi do :

do = di + 2 ts

do = 228,12 + 2(5/16)

do = 228,745 in

Dengan melihat angka dibuat pendekatan ke atas maka didapat harga do = 240

Dari tabel 5.7 Brownell and Young, hal 91 didapat harga :

do = 240

icr = 147/16

r = 180

Menentukan harga di baru :

di = do – 2. ts

di = 240 – 2 (5/16)

APP C- 4

di = 240 - 0.625

di = 239.375 in = 19,95 ft

Cek hubungan Ls dengan di :

Volume storage = 32 0847,04

diLsdi +π

8.655,754 ft3 = 32 )95,19(0847,0)95,19(4

+Lsπ

8.655,754 ft3 = 312,432 Ls + 674.5554

312,432 Ls = 8.655,754 ft3 - 674.5554

Ls = 432,312199,7981

= 25,55 ft = 306,54 in

diLs =

95,1955,25 = 1,3 >1,5 (memenuhi).

• Menentukan tebal tutup atas standard dished

Dari Brownell & Young, pers. 13.12 hal 258 :

tha = CPiEFrPi+

− 1,0...885,0

= 161

)26,301,0()8,018750(18026,30885,0

+− xx

xx

= 161

163214,3

+

= 165

163214,4

≈ in.

• Menentukan tinggi storage

Tinggi tutup atas (ha) :

APP C- 5

ha = 0,169 x di

= 0,169 x 239.375 in = 40,45 in

Tinggi storage = tinggi shell + tinggi tutup atas

= Ls + ha

= 373,65 in + 40,45 in

= 414,10 in


Dimensi :

di = 239.375 in

Do = 240 in

ts = 5/16 in

tha = 5/16 in

Ls = 373,65 in

ha = 40,45 in

tinggi strage = 414,10 in


Jumlah : 3 buah

2. BUCKET ELEVATOR (J-117)

Fungsi : Mengangkut kotoran ke bin sebelum masuk tangki pencampur

Type : Centrifugal discharge

Dasar perencanaan :

Suhu udara = 30 oC

Tekanan operasi = 1 atm

APP C- 6

Massa kotoran sapi = 16.666,67 Kg/jam

Densitas = 1,36 kg/jam = 84,9 lb/ft3

Direncanakan sebuah bucket elevator dengan :

Tinggi = 15 m (Ulrich, tabel 4-4, hal 7)

Ukuran = (6 x 4 x 41/4) in

Kapasitas (untuk 100 lb/ft3) = 14 ton/jam

Size of lumps handled = ¾ in

Bucket speed = 225 ft/ menit

Head shaft = 43 rpm

HP requiared at head shaft = 1,0 HP

Diameter shaft : head = 115/16 in

tail = 111/16 in

Diameter purlley : head = 20 in

tail = 14 in

Lebar belt = 7 in (Perry’s ed-7, tabel 21-8 hal 15-21)

Tahap –tahap perancangan :

- kecepatan bucket elevator

- dimensi dan daya yang dibutuhkan

Perhitungan :

Dari faktor keamanan 20% (Vilbrani, tabel 2-2 hal 23), maka :

Kapasitas = 1,2 x 16.666,67 kg/jam

= 20000 kg/jam = 20 ton/jam

Kecepatan bucket = menitftxftlb

ftlbxjamtonjamton /225

/100/537,152

/14/20

3

3

APP C- 7

= 490,30 ft/menit

Daya total = HPxftlb

ftlbxjamtonjamton 0,1

/100/537,152

/14/20

3

3

= 2,18 HP

η motor = 81 % (Peter and Timmerhaus, fig 14 hal 521)

Sehingga daya motor = 81,018,2 = 2,5 HP


Kapasitas = 20 ton/jam

Kecepatan = 490,30 ft/menit

Daya motor = 2,5 HP

Jumlah = 1 buah

3. BIN KOTORAN SAPI (F-115)

Fungsi : Menampung kotoran sapi sebelum masuk tangki pencampur

Type : Tangki silinder dengan tutup bawah berbentuk conis dengan sudut

60o.

Dasar perencanaan :

Suhu udara = 30 oC

Tekanan operasi = 1 atm

Massa kotoran sapi = 16.666,67 Kg/jam

Densitas = 1,36 kg/jam = 84,9 lb/ft3

Direncanakan bin digunakan untuk menampung bahan selama 2 bulan

Perhitungan :

• Menentukan diameter bin

APP C- 8

Kotoran yang ditampung 16.666,7 kg/jam x 1 jam = 16.666,7 kg = 36746,74 lb

Volume kotoran = ρm =

9,8474,36746 = 432,82 ft3

Volume kotoran mengisi 80% dari volume bin, maka :

Volume bin = %80kotoranvolume

= 8,082,432 = 541,025 ft3

Asumsi : Ls = 1,5 di

Volume bin = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

541,025 ft3 = )5,1(43024

23

diditgdi ππ

+

541,025 ft3 = 0,2266 di3 + 1,1775 di3

541,025 ft3 = 1,4041 di3

di3 = 385,3179

di = 7,28 ft = 87,36 in


Volume kotoran dalam shell = volume kotoran – volume conis

= 432,82 ft3 - otg 3024)28,7( 3π

= 432,82 – 87,44

= 345,38 ft3

Tinggi bahan dalam shell (H) = 24/1 dishelldalamkotoranvolume

π

APP C- 9

= 2)28,7(4/138,345

π = 8,30 ft


)1( −Hρ

= 144

)130,8(9,84 − = 4,30 psi








ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

ts = 161

)00,19)(6,0()8,0)(18750(2)36,87()00,19(

+−

ts = 0,0639 + 0,0625

ts = 0,1264 x 1616

ts = 160927,2 ≈

163

Standarisasi do :

do = di + 2 ts

do = 87,36 + 2(3/16)

do = 87,36 + 0,375

APP C- 10

do = 86,985 in



do = 90

icr = 51/2

r = 90


di = do – 2. ts

di = 90 – 2 (3/16)

di = 90 - 0.375

di = 89.625 in = 7,47 ft


Volume bin = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

541,025 ft3 = Lstg

23

)47,7(43024

)47,7( ππ+

541,025 ft3 = 94,47 + 43,80 Ls

43,80 Ls = 541,025 – 94,47

Ls = 80,4356,446

= 10,19 ft = 122,28 in

diLs =

47,719,10 = 1,4 < 1,5 (memenuhi).

• Menentukan tebal tutup bawah berbentuk conis :

APP C- 11

thb = opiEfdipi

30cos).6,0.(2.

− + C

= 161

30cos)00,19)(6,0()8,0()18750(2)47,7()00,19(

+− o

= 0,0455 + 0,0625

= 0,1680 x 1616

= 163

167684,1

≈

• Menentukan tinggi bin :

Tinggi shell = Ls = 10,19 ft

Tinggi tutup bawah berbentuk conis :

Tg ½ α = hb

di2/1

hb = α2/1

2/1tg

di

= otg 30)47,7(2/1

= 6,47 ft = 77,64 in

Tinggi bin = tinggi shell + tinggi tutup bawah

= 10,19 ft + 6,47 ft

= 16,66 ft = 199,92 in.

Spesifikasi alat :

Nama : Bin kotoran sapi

APP C- 12


60o dan tutup atas berbentuk flat.

Dimensi :

di = 89.625 in = 7,47 ft

Do = 90

thb = 3/16

ts = 3/16


Tinggi bin = 16,66 ft = 199,92 in.


Jumlah : 1 buah

4. BIN CaO (F-112)

Fungsi : Menampung batu kapur sebelum masuk tangki pengencer.


sudut 600

Dasar perancangan :

Suhu : 30o C =

Masa batu kapur : 4,3899 kg/jam

Densitas batu kapur : 3,2 kg/L = 199,7695 lb/ft3 (Perry’s edisi 7, hal.2-119)

Direncanakan bin digunakan untuk menampung bahan selama 2 bulan

Perhitungan :

• Menentukan diameter bin

Batu kapur yang ditampung = 4,3899 x 24 x 60 = 624,96 kg = 6321,456 lb

APP C- 13

Volume batu kapur = ρm =

7695,199456,6321 = 31,64 ft3

Volume batu kapur mengisi 80% dari volume bin, maka :

Volume bin = %80

kapurbatuvolume

= 8,064,31 = 39,55 ft3


Volume bin = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

39,55 ft3 = )5,1(43024

23

diditgdi ππ

+

39,55 ft3 = 0,2266 di3 + 1,1775 di3

39,55 ft3 = 1,4041 di3

di3 = 28,17

di = 3,05 ft = 36,60 in


Volume batu kapur dalam shell = volume batu kapur – volume conis

= 31,64 ft3 - otg 3024)05,3( 3π

= 31,64 – 2,05

= 29,60 ft3

Tinggi liquid dalam shell (H) = 24/1 dishelldalamkapurbatuvolume

π

APP C- 14

= 2)05,3(4/160,29

π = 4,05 ft


)1( −Hρ

= 144

)105,4(7695,199 − = 4,24 psi








ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

ts = 161

)94,18)(6,0()8,0)(18750(2)60,36()94,18(

+−

ts = 0,0231 + 0,0625

ts = 0,0856 x 1616

ts = 1637,1 ≈

163

Standarisasi do :

do = di + 2 ts

do = 36,60 + 2(3/16)

do = 36,60 + 0,375

APP C- 15

do = 36,975 in



do = 38

icr = 23/8

r = 36


di = do – 2. ts

di = 38 – 2 (3/16)

di = 38 - 0.375

di = 37,625 in = 3,14 ft


Volume bin = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

39,55 ft3 = Lstg

23

)14,3(43024

)14,3( ππ+

39,55 ft3 = 6,99 + 7,72 Ls

7,72 Ls = 39,55 – 6,99

Ls = 72,757,32

= 4,22 ft = 50,64 in

diLs =

05,322,4 = 1,4 < 1,5 (memenuhi).


APP C- 16

thb = opiEfdipi

30cos).6,0.(2.

− + C

= 161

30cos)94,18)(6,0()8,0()18750(2)625,37()94,18(

+− o

= 0,0268 + 0,0625

= 0,0893 x 1616

= 163

164293,1

≈

• Menentukan tinggi bin :



Tg ½ α = hb

di2/1

hb = α2/1

2/1tg

di

= otg 30)05,3(2/1

= 2,64 ft = 31,70 in

Tinggi bin = tinggi shell + tinggi tutup bawah

= 4,22 ft + 2,64 ft

= 6,86 ft = 82,32 in.

Spesifikasi alat :

Nama : Bin batu kapur

APP C- 17


60o dan tutup atas berbentuk flat.

Dimensi :

di = 37,625 in = 3,14 ft

Do = 38

thb = 3/16

ts = 3/16


Tinggi bin = 6,86 ft = 82,32 in.


Jumlah : 1 buah

5. TANGKI PENGENCER (M-111)

Fungsi : Untuk mereaksikan antara CaO dan H2O yang akan membentuk

Ca(OH)2.

Type : Berbentuk bejana tegak dengan bagian badan berbentuk shell,

tutup atas berbentuk standard dished dan tutup bawah berbentuk

conical.

Dasar perhitungan :

Komponen m (Kg/jam) m (lb/jam) ρ (lb/ft3)

CaO

H2O

4,3899

55,390

9,677

122,103

199,7695

62,3031

Bahan masuk = 59,70 kg/jam

APP C- 18

ρ campuran = 62,43 lb/ft3 (perry, edisi 7)

Direncanakan untuk mencampur dan menampung selama 48 jam.

Perhitungan :

• Menentukan diameter tangki

Larutan yang ditampung = 59,70 kg x 48 jam = 2865,6 kg = 6317,56 lb

Volume larutan = ρm =

43,6256,6317 = 101,19 ft3

Volume larutan mengisi 80% dari volume tangki, maka :

Volume tangki = %80

tanlaruvolume

= 8,019,101 = 126,49 ft3


Volume tangki = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

126,49 ft3 = )5,1(43024

23

diditgdi ππ

+

126,49 ft3 = 0,2266 di3 + 1,1775 di3

126,49 ft3 = 1,4041 di3

di3 = 90,09

di = 4,48 ft = 53,76 in


Volume batu kapur dalam shell = volume larutan – volume conis

= 101,19 ft3 - otg 3024)48,4( 3π

APP C- 19

= 101,19 – 20,3775

= 80,82 ft3

Tinggi liquid dalam shell (H) = 24/1tan

dishelldalamlaruvolume

π

= 2)48,4(4/182,80

π = 5,13 ft


)1( −Hρ

= 144

)113,5(43,62 − = 1,79 psi








ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

ts = 161

)49,16)(6,0()8,0)(18750(2)76,53()49,16(

+−

ts = 0,0296 + 0,0625

ts = 0,0921 x 1616

ts = 164731,1 ≈

163

APP C- 20

Standarisasi do :

do = di + 2 ts

do = 53,76 + 2(3/16)

do = 53,76 + 0,375

do = 54,135 in



do = 60

icr = 35/8

r = 60


di = do – 2. ts

di = 60 – 2 (3/16)

di = 60 - 0.375

di = 59,625 in = 4,97 ft


Volume tangki = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

126,49 ft3 = Lstg

23

)97,4(43024

)97,4( ππ+

126,49 ft3 = 27,822 + 19,390 Ls

19,390 Ls = 126,49 – 27,822

Ls = 390,19671,98

APP C- 21

= 5,09 ft = 61,06 in

diLs =

97,409,5 = 1,02 < 1,5 (memenuhi).



tha = CPiEFrPi+

− 1,0...885,0

= 161

)49,161,0()8,018750(6049,16885,0

+− xx

xx

= 161

169341,1

+

= 163

169341,2

≈ in.


thb = opiEfdipi

30cos).6,0.(2.

− + C

= ( )( ) ( )( )[ ] 161

30cos49,166,08,0187502)625,59()49,16(

+− o

= 0,0370 + 0,0625

= 0,0995 x 1616

= 163

165922,2

≈

• Menentukan tinggi tangki :



APP C- 22

Tg ½ α = hb

di2/1

hb = α2/1

2/1tg

di

= otg 30)97,4(2/1

= 4,30 ft = 51,65 in


ha = 0,169 x di

= 0,169 x 59,625 in = 10,0766 in = 0,8397 ft

Tinggi tangki = tinggi shell + tinggi tutup bawah + tinggi tutup atas

= 5,09 ft + 4,30 ft + 0,8397 ft

= 10,2297 ft = 122,7564 in.

Perencanaan pengaduk

Digunakan pengaduk jenis axial turbine with 6 blades at 45o angle (Brown)

Data-data jenis pengaduk :

Dt/Di = 3

Zi = 0,75 – 1,3

ZI = 2,7 – 3,9

W/Di = 0,17 (Brown, hal 577)

Dimana :

Dt = diameter dalam tangki

Di = diameter impeller

Zi = tinggi impeller dari dasar tangki

APP C- 23

ZI = tinggi zat cair dalam silinder

W = lebar baffle impeller

• Menentukan diameter impeller

Dt/Di = 3

Di = 59,625 / 3 = 19,875 in = 1,656 ft = 0,505 m

• Menentukan tinggi impeller dari dasar tangki

Zi = 0,75 – 1,3 (diambil 0,9)

Zi = 0,9 Di = 0,9 x 19,875 = 17,888 in = 1,49 ft = 0,45 m

• Menentukan panjang impeller

31

=DtL

L = Dt31 =

3625,59 = 19,875 in = 1,656 ft

• Menentukan lebar impeller

17,0=DiW

W = 19,875 x 0,17 = 3,379 in = 0,28 ft

• Menentukan daya pengaduk


V = π x Di x n (Brown, hal 507)

NRe = μ

ρxDixn 2

P = gc

Dixnxx 53ρΦ

Dimana :

APP C- 24

n = putaran pengaduk (rpm)

Di = diameter impeller (m)

P = daya motor (HP)

V = motor penggerak

ρ = 62,43 lb/ft3

μ = viskositas (0,046 lb/ft. menit)

gc = 32,2 lb. ft/det2 lbf = 115920 lb.ft/men2.lbf

Ф = 4 (Brown, hal 507)

Sehingga :

n = Dix

Vπ

= 5,014,3

240x

= 152,866 ≈ 160 rpm

NRe = ( )046,0

43,625,0160 2 xx

= 58286,96 (aliran turbulen)

P = ( )115920

)656,1(16043,624 53 xxx

= 109889,5928 lb.ft/menit = 3,299875 HP

Ditetapkan :

η motor = 80 %

η pengaduk = 60 %

Maka :

APP C- 25

P = 3,3 / 0,48

= 6,9 HP ≈ 7 Hp

Spesifikasi alat :

Nama : Tangki pengencer

Type : Silinder tegak, tutup bawah conis dengan sudut 60o dan

dilengkapi pengaduk.

Dimensi :

di = 59,625 in = 4,97 ft

Do = 60

thb = 3/16

tha = 3/16

ts = 3/16


Tinggi tutup atas = 0,8397 ft = 10,0766 in

Tinggi tangki = 10,2297 ft = 122,7564 in.


Daya : 7 Hp

Jumlah : 1 buah


Dimensi pengaduk :

Di = 19,875 in = 1,656 ft = 0,505 m

Zi = 17,888 in = 1,49 ft = 0,45 m

L = 6,625 in

APP C- 26

W = 3,379 in = 0,28 ft

6. POMPA (L-114)



Dasar perancangan :

Perhitungan :

Bahan masuk = 59,70 kg/jam = 131,63 lb/jam

ρ campuran = 62,43 lb/cuft (perry, edisi 7)

μ campuran = 0,048 lb/ft menit = 0,0008 lb/ft.dtk

Perancangan :

• Menentukan rate volumetrik (Q)

Rate Volumetrik (Q) = ρm =

cuftlbjamlb

/43,62/63,131 = 2,1085 cuft/jam

= 5,86 x 10-4 ft3/dtk = 0,000586 ft3/dtk

Berdasarkan pers. 15, Peters etc, hal. 496 maka ukuran di optimum untuk

pipa adalah sebagai berikut :

di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (5,86x 10-4)0,45 x (62,43)0,13

= 3,9 x 0,0351 x 1,7116

= 0,234 in

Standarisasi ID = ¼ in sch 40 (Geankoplis, App A.5 hal 892 )

OD = 0,540 in = = 0,045 ft

ID = 0,364 in = = 0,030 ft

APP C- 27

A = 0,00072 ft2

• Menentukan kecepatan aliran pipa

V1 = Q/A1

= 0 ft/dt (karena diameter tangki >>> diameter pipa)

V2 = Q/A2

= (0,000586 ft3/dtk)/(0,00072 ft2)

= 0,8139 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 0,8139 – 0 = 0,8139 ft/dtk

• Menghitung bilangan Reynold number :

NRe = μ

ρxVxD

= 0008,0

43,62814,0030,0 xx

= 1905,676 (aliran laminer)

• Meentukan panjang pipa

Direncanakan :

o pipa lurus = 100 ft

o Elbow 90o sebanyak 3 buah

o L/D = 32 (table 1 Peter and Timmerhaus, hal.484)

Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,030 ft

= 2,88 ft

o Coupling sebanyak 5 buah


APP C- 28

Lcoupling = 2 ID

= 5 x 2 x 0,030 ft

= 0,3 ft

o Gate valve sebanyak 1 buah


Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,030 ft

= 0,21 ft

o Globe valve sebanyak 1 buah


Lglobe valve = 300 ID

= 1 x 300 x 0,030ft

= 9 ft

Panjang total sistem pemipaan :

L pipa = 100 + 2,88 + 0,3 + 0,21 + 9

= 112,39 ft

• Menghitung friction loss

Bahan yang digunakan : Stainless steel

Maka : ε = 4,6 . 10-5 (Geankoplis, hal 88)

ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,0003

1. pada straight pipa

F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 030,02,322

39,112)8139,0(0003,04 2

xxxxx

APP C- 29

= 0,0462 lbf.ft /lbm

2. kontraksi dan pembesaran

Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA

= (A2/A1 dianggap = 0, karena A1 tangki besar)

maka :

= 0,55 (1-0)2

= 0,55 (Geankoplis, pers 2.10-16 hal 93)

F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 030,02,322

)8139,0(55,0 2

xxx = 0,1886 lbf.f t/lbm

3. sudden enlargement from expansion loss at river entrance :

Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA

= (1-0)2 = 1 (Geankoplis, pers 2.10-15 hal 93)

F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 030,02,322)8139,0(1 2

xxx = 0,3429 lbf.ft /lbm

4. friction 3 elbow 90o

Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 030,02,322

)8139,0(75,032

xxxx = 0,7715 lbf.ft /lbm

Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 0,0462 + 0,1886 + 0,3429 + 0,7715 = 1,3492 lbf.ft /lbm

• Menentukan daya pompa

APP C- 30

Berdasarkan persamaan Bernoulli,

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡ΔgcZ + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡ΔρP +∑F+Ws = 0 (Geankoplis, pers 2.10-19 hal 94)

Asumsi :

gc

Vα2

2Δ = 0,07877 ; gc

gZ.Δ = 150 ; ρPΔ = 0

-Ws = 0,07877 + 150 + 0 + 1,3492

= 151,428 lbf.ft /lbm

WHP = 550)( ρxQxWs−

= 550

43,6210.86,5)428,151( 4 xx −

= 0,0101 Hp ≈ 0,25 Hp

Maka daya pompa = 58 % (Peter & Timmerhauss fig 14-37 hal 520)

BHP = HpHppompaWHP 5,043,0

58,025,0

≈==η

η motor = 80 % (Peter & Timmerhauss fig 14-37 hal 520)

Daya motor = HpHpmotorBHP 0,15375,0

80,043,0

≈==η

Spesifikasi peralatan:

Nama alat : Pompa


Type : Centrifuge pump


Dimensi pompa :

APP C- 31

OD = 0,540 in = 0,045 ft

ID = 0,364 in = 0,030 ft

A = 0,00072 ft2

Daya pompa = 1,0 Hp

Jumlah = 1 buah

7. TANGKI PENCAMPUR (M-110)

Fungsi : Untuk mencampur bahan baku dengan air dan Ca(OH)2

Type : Bejana tegak dengan bagian badan berbentuk shell, tutup atas

berbentuk standard dished dan tutup bawah berbentuk conical.

Kondisi operasi :

- tekanan = 1 atm = 14,7 psig

- fase = liquid – liquid

Komponen bahan yang masuk mixer

Komponen m (Kg/jam) m (lb/jam) ρ (lb/ft3)

Kotoran sapi

Air pengecer

Ca(OH)2

16.666,7

16.666,7

59,70

36.743,67

36.743,67

131,63

84,902

62,3031

62,43

Masa total = 33.393,1 Kg/jam = 73.627,353 lb/jam

ρ campuran = 73,6 lb/ft3

Volume bahan masuk = ρm =

6,73353,627.73 = 1000,37 ft3

Volume larutan mengisi 80% dari volume mixer, maka :

APP C- 32

Volume mixer = %80

masukbahanvolume

= 8,037,1000 = 1250,46 ft3


Volume mixer = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

1250,46 ft3 = )5,1(43024

23

diditgdi ππ

+

1250,46 ft3 = 0,2266 di3 + 1,1775 di3

1250,46 ft3 = 1,4041 di3

di3 = 890,98

di = 9,62 ft = 115,44 in


Volume batu kapur dalam shell = volume bahan – volume conis

= 1000,37 ft3 - otg 3024)62,9( 3π

= 1000,37 – 201,76

= 798,61 ft3

Tinggi liquid dalam shell (H) = 24/1tan

dishelldalamlaruvolume

π

= 2)62,9(4/161,798

π = 10,99 ft


)1( −Hρ

APP C- 33

= 144

)199,10(6,73 − = 5,11 psi








ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

ts = 161

)81,19)(6,0()8,0)(18750(2)44,115()81,19(

+−

ts = 0,076 + 0,0625

ts = 0,139 x 1616

ts = 16201,2 ≈

163

Standarisasi do :

do = di + 2 ts

do = 115,44 + 2(3/16)

do = 115,44 + 0,375

do = 115,775 in



APP C- 34

do = 120

icr = 71/4

r = 114


di = do – 2. ts

di = 120 – 2 (3/16)

di = 120 - 0.375

di = 119,625 in = 9,97 ft


Volume mixer = Lsditg

di 23

42/124π

απ

+

1250,46 ft3 = Lstg

23

)97,9(43024

)97,9( ππ+

1250,46 ft3 = 224,60 + 78,03 Ls

78,03 Ls = 1250,46 – 224,60

Ls = 03,7886,1025

= 13,15 ft = 157,8 in

diLs =

97,915,13 = 1,3 < 1,5 (memenuhi).


thb = opiEfdipi

30cos).6,0.(2.

− + C

= ( )( ) ( )( )[ ] 161

30cos81,196,08,0187502)625,119()81,19(

+− o

APP C- 35

= 0,0892 + 0,0625

= 0,1517 x 1616

= 163

164276,1

≈



tha = CPiEFrPi+

− 1,0...885,0

= 161

)81,191,0()8,018750(11481,19885,0

+− xx

xx

= 161

16132,2

+

= 164

16132,3

≈ in.

• Menentukan tinggi mixer :



Tg ½ α = hb

di2/1

hb = α2/1

2/1tg

di

= otg 30)97,9(2/1

= 8,64 ft = 103,62 in


APP C- 36

ha = 0,169 x di

= 0,169 x 119,625 in = 20,22 in = 1,68 ft

Tinggi mixer = tinggi shell + tinggi tutup bawah + tinggi tutup atas

= 13,15 ft + 8,64 ft + 1,68 ft

= 23,47 ft = 281,70 in.


Digunakan pengaduk jenis axial turbine with 6 blades at 45o angle (Brown)


Dt/Di = 3

Zi = 0,75 – 1,3

ZI = 2,7 – 3,9

W/Di = 0,17 (Brown, hal 577)

Dimana :

Dt = diameter dalam tangki



ZI = tinggi zat cair dalam silinder



Dt/Di = 3

Di = 119,625 / 3 = 39,875 in = 3,32 ft = 1,91 m


Zi = 0,75 – 1,3 (diambil 0,9)

APP C- 37

Zi = 0,9 Di = 0,9 x 39,875 = 35,89 in = 2,99 ft = 0,91 m


31

=DtL

L = Dt31 =

3625,119 = 39,875 in = 3,32 ft


17,0=DiW

W = 39,875 x 0,17 = 6,78 in = 0,56 ft


Motor penggerak = 200 - 250 (diambil V = 280)

V = π x Di x n (Brown, hal 507)

NRe = μ

ρxDixn 2

P = gc

Dixnxx 53ρΦ

Dimana :

n = putaran pengaduk (rpm)


P = daya motor (HP)

V = motor penggerak

ρ = 73,6 lb/ft3

μ = viskositas (0,048 lb/ft. menit)


APP C- 38

Ф = 4 (Brown, hal 507)

Sehingga :

n = Dix

Vπ

= 91,114,3

240x

= 40,02 ≈ 50 rpm

NRe = ( )048,0

6,7391,150 2 xx


P = 115920

)01,1()80(6,734 53 xxx

= 8069,679 lb.ft/menit = 0,25 Hp

Ditetapkan :

η motor = 80 %

η pengaduk = 60 %

Maka :

P = 0,25 / 0,48

= 0,5208 Hp ≈ 1,0 Hp

Spesifikasi alat :

Nama : Tangki pencampur

Type : Silinder tegak, tutup bawah conis dengan sudut 60o, tutup atas

berbentuk standard dished dan dilengkapi pengaduk.

Dimensi :

APP C- 39

di = 119,625 in = 9,97 ft

Do = 120

thb = 3/16

tha = 4/16

ts = 3/16


Tinggi Tangki = 23,47 ft = 281,70 in.


Daya : 1,0 Hp

Jumlah : 1 buah


Dimensi pengaduk :

Di = 39,875 in = 3,32 ft = 1,91 m

Zi = 35,89 in = 2,99 ft = 0,91 m

L = 39,875 in = 3,32 ft

W = 6,78 in = 0,56 ft

8. POMPA (L-116)

Fungsi : Untuk memompa larutan dari tangki pencampur ke tangki

pemanas.


Dasar perancangan :

Perhitungan :

Bahan masuk = 33.393,1 Kg/jam = 73.627,353 lb/jam

APP C- 40


μ campuran = 0,048 lb/ft menit = 0,0008 lb/ ft.dt.

Perancangan :



6,73353,627.73 = 1000,37 ft3

= 0,278 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,278)0,45 x (73,6)0,13

= 3,9 x 0,5621 x 1,7486

= 3,83 in

Standarisasi ID = 4 in sch 40 (Geankoplis, App A.5 hal 892 )

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,278 ft3/dtk)/(0,08840 ft2)

= 3,1448 ft/dtk

APP C- 41

ΔV = V2 – V1 = 3,1448– 0 = 3,1448 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= 0008,0

6,731448,33355,0 xx



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,3355 ft

= 32,208 ft



Lcoupling = 2 ID

= 5 x 2 x 0,3355 ft

= 3,355 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,3355 ft

APP C- 42

= 2,3485 ft




= 1 x 300 x 0,3355ft

= 100,65 ft


L pipa = 200 + 32,208 + 3,355 + 2,3485 +100,65

= 338,5615 ft




ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,0003


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 3355,02,322

5615,388)1448,3(0003,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


APP C- 43

F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322

)1448,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322)1448,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 3355,02,322

)1448,3(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 6,4028 + 0,0255 + 0,0463 + 0,1041 = 6,5787 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Asumsi :

gc

Vα2

2Δ = 0,07877 ; gc

gZ.Δ = 150 ; ρPΔ = 0

-Ws = 0,07877 + 150 + 0 + 6,5787

= 156,6575 lbf.ft /lbm

APP C- 44


= 550

6,73278,06575,156( xx

= 5,83 Hp ≈ 6 Hp


BHP = HpHppompaWHP 1005,10

58,083,5

≈==η



80,010

≈==η


Nama alat : Pompa




Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2


Jumlah = 1 buah


Fungsi : Untuk memanaskan slury hingga suhu 50 oC sebelum masuk

fermentor.

APP C- 45

Dasar perencanaan :

Tangki berbentuk silinder dengan bagian atas berbentuk standard

dished dan tutup bawah berbentuk conical dengan sudut 120 oC.

Waktu tinggal : 1jam

Volume tangki : 80 %

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 53 Grade B

Menentukan volume tangki

Bahan masuk :


NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

H2S = 35 kg

Ca(OH)2 = 0,54 kg

H2O = 19711,16 kg

Inert = 0,03073 kg

Total = 33333,34 kg = 73487,435 lb/jam


Volume liquid = campuran

bahantotalρ

= 3/6,73/435,73487

fitlbjamlb = 879,036 ft/jam

APP C- 46

V ruang kosong = 20 % Vtotal, maka :

Vtotal = Vliquid + Vruang kosong

= 879,036 ft/jam + 0,2 Vtotal

0,8 Vtotal = 879,036 ft/jam

Vtotal = 1098,795 ft3

Menentukan diameter tangki

Ls = 1,5 di

Vt = V silinder + V tutup atas + V tutup bawah

1098,795 ft3 = ¼ π di2 Ls + 0,0847 di3 + α

π

21

3

/24 tgdi

1098,795 ft3 = ¼ π di2 (1,5 di) + 0,0847 di3 + )60(24

3

tgdiπ

1098,795 ft3 = 1,1781 di3 + 0,0847 di3 + 0,0756 di3

1,3384 di3 = 1098,795 ft3

di3 = 3384,1

795,1098 = 820,977 ft3

di = 9,37 ft = 112,44 in.

Menghitung volume liquid dalam shell


= 879,036 ft/jam - α

π

21

3

/24 tgdi

= 879,036 ft/jam -)60(24

)37,9( 3

tgπ

= 879,036 ft/jam - 62,143

APP C- 47

= 816,894 ft3

Menentukan tinggi larutan dalam shell (Lls)


π

= 2

3

)37,9(4/894,816x

ftπ

= 11,853 ft = 142,232 in




Phidrostatik = 144


= 144

)1853,11(6,73 −

= 6,301 psi

sehingga :

Pi = (14,7 psi + 6,301 psi) - 14,7 psi

= 6,301 psi


Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 53 Grade B




Tekanan design : 6,301 psig

APP C- 48

ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

= 162

)301,66,08,012750(244,112301,6

+− xx

x

= 163

165559,2

≈ in

Standarisasi do

do = di + 2 ts

= 112,44 + 2 (3/16)

= 112,44 + 0,375

= 112,065 in = 9,34 ft


do standar = 114 in


= 114 – 2 (3/16)

= 113,625 in = 9,47 ft


ls = 1,5 x di

= 1,5 x 9,47 ft

= 14,2031 ft = 170,4375 in


a. Menentukan tebal tutup atas (tha) dan tutup bawah (thb) :

Tutup atas berbentuk standart dished, maka :

APP C- 49

tha = CPiEFrPi+

− 1,0...885,0

= 162

)301,61,0()8,012750(108301,6885,0

+− xx

xx

= 162

16151,3

+

= 166

16151,5

≈ in.


thb = CPiEFdiPi

+− α2

1cos)6,0.(2.

= 162

120.cos)75,1136,08,0.12750(275,11301,21

21

+− x

x

= 162

16774,3

+

= 166

16774,5

≈ in.

b. Menentukan tinggi tutup atas (ha) dan tutup bawah (hb) :

Tutup atas berbentuk standart dished head :

ha = 0,169 x di

= 0,169 x 113,75 in

= 19,224 in = 0,488 meter.

hb = 120

2/12

1tgdi

= 60

75,1132/1tgx

APP C- 50

= 32,838 in = 0,834 meter.

Menentukan tinggi tangki


= 170,625 in + 19,224 in + 32,838 in

= 75,6612 in

= 222,687 in = 18,557 ft

Perhitungan dimensi pengaduk.

Digunakan impeller jenis turbin dengan 6 buah plate blade tanpa baffles.

Dari gb. 9.13, Mc. Cabe, ed V hal 250 kurva D, didapatkan :

S1 = 0,33

S2 = 0,25

S3 = 0,25

Jika :

D = diameter blade

L = panjang blade

W = lebar blade

Dt = diameter tangki


S1 = DtDa

Dimana :


Da = 0,33 x 8,96875 ft

= 2,9597 ft = 35,51625 in

APP C- 51

Jarak pengaduk dari dasar tangki (L)

S2 = 0,25

S2 = DaE

L = S2 x Da

= 0,25 x 2,9597 ft

= 0,7399 ft = 8,8791 in

Panjang daun pengaduk (W)

S3 = 0,25

S3 = DaL

W = S3 x Da

= 0,25 x 2,9597 ft

= 0,7399 ft = 8,8791 in

Daya pengaduk (P)



Da = 2,9597 ft = 35,51625 in = 0,902 m

n = Dax

Vπ

= 902,014,3

250x

= 88,212 rpm ≈ 90 rpm

APP C- 52

NRe = μ

ρxDaxn 2


Dimana :



ρ = 73,6

μ = 0,048 lb/ ft.dt = 2,88 lb/ ft. menit


Sehingga :

NRe = menitftlb

ftlbxxrpm./88,2

/6,73)96,2(90 32

= 22889,68 ≥ 2100, maka aliran turbulen.


P = gc

xDaxnxKT ρ53


Dimana :




Da = diameter pengaduk = 2,9631 ft


ρ = 73,6 lb/ ft3

Sehingga :

APP C- 53

P = 2,32

6,73)96,2()5,1(65,1 53 xxx

= 3285,237 ft/ det lbf

= 5,973 Hp

Kehilangan daya

Grand loss (kebocoran daya akibat poros dan bearing) = 10% daya


Ploss = 25% . P

= 0,25 x 5,973 Hp

= 1,4932 Hp


Ptotal = Ploss + P

= 1,4932 Hp + 5,973 Hp

= 7,466 Hp

Bila :



Maka :


total

xPηη

= 6,08,0

466,7x

= 15,554 Hp ≈ 20 Hp


APP C- 54

Perhitungan Coil Pemanas

t1 = 30 oC = 86o F Steam T1 = 120 o C = 248o F T2 = 120 o C = 248 oF

Q,t2 = 50 o C = 122o F

Perhitungan :

Dari neraca panas :

Panas yang diserap air (Q) = 720.434,799 kkal/jam x 3,9683 Btu/kkal

= 2.858.901,413 Btu/ jam

Rate air pendingin (M) = 1114,553 kg/jam = 2457,17 lb/ jam

Suhu steam masuk (T1) = 120o C = 248 oF

Suhu steam keluar (T2) = 120o C = 248o F

Suhu larutan masuk (t1) = 30o C = 86o F

Suhu larutan keluar (t2) = 50o C = 122o F

Rate larutan = 33333,34 kg = 73487,435 lb/jam

Diameter bejana = 9,479 ft

Diameter impeller = 2,9631 ft

Putaran impeller = 90 rpm = 5400 rph

Densitas larutan = 83,6 lb/ ft3

Dari tabel 2 hal 796, Kern didapat dengan cara interpolasi :

Konduktivitas panas larutan = 0,12 Btu/ jam.. oF. ft

APP C- 55

Konduktivitas steam = 0,371 Btu/ jam.. oF. ft

Dari fig 17 hal 840, Kern didapat didapat dengan cara interpolasi :

Panas spesifik larutan (Cp) = 0,53 Btu/ lb oF

Panas steam = 0,453 Btu/ lb oF

Dari fig 14 hal 823, Kern didapat :

Viskositas larutan = 1,32 lb.ft/dt.

Viskositas steam = 1,2 lb.ft/dt.

Tekanan = 1 atm

Asumsi bahwa :

(μ/μω) = 1

Perhitungan coil :


∆t1 = (T1 – t2)

= (248o F -122o F )

= 126o F

∆t2 = (T2 – t1)

= (248o F -86o F )

= 162o F

∆TLMTD =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ΔΔΔ−Δ

2

1

21

lntt

tt

=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

162126ln

162612 = 143,25o C

Berdasarkan D.Q. Kern fig. 19 diperoleh Ft = 0,74

APP C- 56

∆TLMTD = Ft x ∆TLMTD

= 0,74 x 143,25

= 106,005


Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (248 + 248)o F = 248o F

tc = ½ (t1 + t2 ) = ½ (122 + 86)o F = 108o F

3. Penentuan tube

Direncanakan ukuran pipa coil 1 ½ in IPS sch 40 s, dengan ukuran :

di = 1,610 in = 0,1342 ft

do = 1,90 in = 0,1583 ft

a’ = 2,04 in2 = 0,0141 ft2

a” = 0,498 ft

Evaluasi Rd

Bagian tangki (larutan) Bagian coil (steam)

1. Menghitung NRe

NRep = 42,2

2

xNxxDt

μρ

= 42,232,1

54006,73)479,9( 2

xxx

= 12.698.013,56

Kern, fig. 20-2 hal 718 didapat :

2. Menghitung faktor panas (JH)

JH = 2000

Gp = ApM

= =0141,0

17,2457 174267,292

lb/ft2

NRe = 42,2

2

xGpxdi

μ

=42,22,1

292,174267)1342,0( 2

xx

= 1080,748

APP C- 57

3. Menghitung harga koefisien film

perpindahan panas

ho = JH 14,03/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μωμμ

kxcp

dik

k = 0,12 Btu/ jam.. oF. ft

Cp = 0,53 Btu/ lb oF

ho = JH 14,03/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μωμμ

kxcp

dik

= 2000 14,03/1

)1(12,0

32,153,0479,912,0

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ x

= 49,203 Btu/ jam. Ft2. oF

Kern, fig. 24 hal 834

didapat :

JH = 6

ho = JH

14,03/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μωμμ

kxcp

dik

k = 0,371 Btu/ jam.. oF. ft

Cp = 0,453 Btu/ lb oF

ho = JH

14,03/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

μωμμ

kxcp

dik

= 6

14,03/1

)1(371,0

2,1453,00141,0371,0

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ x

= 179,317 Btu/ jam. Ft2. oF

hio = ho x dodi

= 179,317 x 90,1610,1

= 151,948

4. Menghitung tahanan panas pipa bersih (UC)

UC = hohiohoxhio

+

APP C- 58

= 203,49948,151203,49948,151

+x = 37,168 Btu/ jam. Ft2. oF

5. Menghitung tahanan panas pipa terpakai (UD)

Rd = DC

DC

UxUUU −

Dari tabel 12 hal 845, Kern didapat : Rd = 0,004

0,004 = D

D

UxU

168,37168,37 −

1,1487 UD = 37,168

UD = 32,357 Btu/ jam. Ft2. oF

6. Menghitung luas permukaan perpindahan panas

A = LMTDD TxU

QΔ

= FxFFtjamBtu

jamBtuoo 25,143./357,32

/413,901.858.22

= 616,789 ft2

7. Menghitung panjang lilitan coil

L = "a

A

=498,0789,616 = 1238,531 ft2

8. Menghitung jumlah lilitan coil

n = dcx

Lπ

dimana :

dc = 0,65 x di

APP C- 59

di = diameter tangki

sehingga :

dc = 0,65 x 9,479

= 6,16 ft

n = 16,6531,1238

xπ

= 64 buah

9. Menghitung tinggi lilitan coil

Lc = (n - 1)(Ic + do) + do

Jika Ic (jarak antar coil) = 1,5 in = 0,125 ft

Lc = (64 - 1)(0,125 + 0,1583) + 0,1583

= 18,0062 ft


Dimensi tangki :

Vtotal = 1098,795 ft3

ts = 3/16

do = 9,391 ft

di = 9,479 ft

ls = 14,219 ft

tha = 6/16

thb = 6/16

Dimensi pengaduk :

Da = 2,96 ft

L = 0,74 ft

APP C- 60

W = 0,74 ft

N = 90 rpm = 1,5 rps

Daya = 20 Hp

Dimensi coil :

Di = 1,610 in

Do = 1,90 in

a’ = 2,04 in

a“ = 0,498 ft

Jumlah lilitan = 64 buah

Spesifikasi peralatan :

Nama : Tangki pemanas

Jenis : Silinder tegak, tutup atas berbentuk standard dished, tutup

bawah berbentuk conical dan dilengkapi pengaduk.

Dimensi vessel :

do = 114 in

di = 113,75 in = 9,479 ft

ts = 3/16 in

tha = 6/16 in

thb = 6/16 in



Jumlah : 1 buah


APP C- 61

Dimensi pengaduk :

Di = 2,9597 ft = 35,51625 in = 0,902 m

L = 0,7399 ft = 8,8791 in

W = 0,7399 ft = 8,8791 in

Daya pompa : 20 Hp

Jumlah : 1 buah

Bahan : Carbon steel SA 240 Grade M Type 316

Dimensi coil :

Di = 1,610 in

Do = 1,90 in

a’ = 2,04 in

a“ = 0,498 ft

Lc = 18,0062 ft

Jumlah lilitan = 64 buah

10. POMPA (L-122)



Jumlah : 1 buah


Bahan masuk = 33.393,1 Kg/jam = 73.627,353 lb/jam = 20,452 lb/dt


viskositas (μ) H2SO4 = 32,2 cp = 0,0216 lb/ft menit 0,0055 lb/ft.dtk

Perancangan :

APP C- 62


Rate Volumetrik (V) = ρm =

6,73452,20 = 0,278 ft3/dt

Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka dari pers. 15, Peters etc, hal. 892

maka ukuran di optimum untuk pipa adalah sebagai berikut :

di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,3)0,45 x (76,3)0,13

= 3,9 x 0,5817 x 1,7568

= 3,986 in = 0,332 ft


OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,278 ft3/dtk)/(0,08840 ft2)

= 3,1448 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,1448 – 0 = 3,1448 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

APP C- 63

= 0008,0

6,731448,33355,0 xx



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,3355 ft

= 32,208 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,3355 ft

= 2,3485 ft


L pipa = 50 + 32,208 + 2,3485

= 84,5565 ft




ε/D = 0,00014, di dapat f = 0,0047


APP C- 64

F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 3355,02,322

09,53)1448,3(0047,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322

)1448,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322)1448,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 3355,02,322

)1448,3(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

APP C- 65

= 2,1829 + 0,0255 + 0,0463 + 0,1041 = 2,3588 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

Δz = 12 ft

ΔP = 0

α = 2

Δv = 1,3927 ft/ dt.

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.2.2)3927,1( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.14 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡6,73

0 + 2,3588



= 550

6,73278,0)2435,6( xx

= 0,23 Hp ≈ 0,25 Hp



58,023,,0

≈==η



80,05,0

≈==η

APP C- 66


Nama alat : Pompa




Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2

Daya pompa = 1,0 Hp

Jumlah = 1 buah

11. TANGKI BUFFER (F-123)


fermentor.

Dasar perencanaan :

Tangki berbentuk silinder dengan tutup bagian atas dan bagian bawah


Waktu tinggal : 2 jam

Volume tangki : 80 %

Bahan konstruksi : Carbon steel SA 53 Grade B

Menentukan volume tangki

Bahan masuk :


APP C- 67

NH4OH = 500,85 kg

P = 155 kg

K = 113,334 kg

Ca = 40 kg

Mg = 30 kg

H2S = 35 kg

Ca(OH)2 = 0,54 kg

H2O = 19711,16 kg

Inert = 0,03073 kg

Total = 33333,34 kg = 73487,435 lb/jam x 2 jam

= 146974,87 lb/jam


Volume liquid = campuran

bahantotalρ

= 3/6,73/87,146974

fitlbjamlb = 1996,941 ft/jam

V ruang kosong = 20 % Vtotal, maka :

Vtotal = Vliquid + Vruang kosong

= 1996,941 ft/jam + 0,2 Vtotal

0,8 Vtotal = 1996,941 ft/jam

Vtotal = 2496,176 ft3

Menentukan diameter tangki

Ls = 1,5 di

Vt = V silinder + V tutup atas + V tutup bawah

APP C- 68

2496,176 ft3 = ¼ π di2 Ls + 0,0847 di3 + 0,0847 di3

2496,176 ft3 = ¼ π di2 (1,5 di) + 0,1694 di3

2496,176 ft3 = 1,1781 di3 + 0,1694 di3

1,3475 di3 = 2496,176 ft3

di3 = 3475,1

176,2496 = 1852,450 ft3

di = 12,29 ft = 147,48 in.

Menghitung volume liquid dalam shell


= 1996,941 ft/jam - 0,0847 di3

= 1996,941 ft/jam - 0,0847 (12,29)3

= 1996,941 ft/jam - 157,231

= 1839,710 ft3

Menentukan tinggi larutan dalam shell (Lls)


π

= 2

3

)29,12(4/710,1839

xft

π

= 15,516 ft = 186,190 in




Phidrostatik = 144


APP C- 69

= 144

)1516,15(6,73 −

= 7,419 psi

sehingga :

Pi = 14,7 psi + 7,419 psi

= 22,119 psi


Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA-240 Grade M Type 316




Tekanan design : 22,119 psig

ts = CPiEF

diPi+

− )6,0.(2

= 162

)119,226,08,018750(2190,186119,22

+− xxx

= 164

161984,3

≈ in

Standarisasi do

do = di + 2 ts

= 186,190 + 2 (4/16)

= 186,190 + 0,25

= 186,44 in = 15,54 ft


do standar = 192 in

APP C- 70


= 192 – 2 (4/16)

= 191,75 in = 15,98 ft


Ls = 1,5 x di

= 1,5 x 15,98 ft

= 23,969 ft = 287,625 in


c. Menentukan tebal tutup atas (tha) dan tutup bawah (thb) :

Tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart dished, maka :

tha = thb = CPiEFrPi+

− 1,0...885,0

= 162

119,221,0()8,018750(170119,22885,0

+− xx

xx

= 162

165501,3

+

= 166

165501,5

≈ in.

d. Menentukan tinggi tutup atas (ha) dan tutup bawah (hb) :

Tutup atas dan tutup bawah berbentuk standart dished head :

ha = hb = 0,169 x di

= 0,169 x 191,75 in

= 32,406 in

Menentukan tinggi tangki


APP C- 71

= 287,625 in + 32,406 in + 32,406 in

= 352,437 in = 29,370 ft

Perhitungan dimensi pengaduk.

Digunakan impeller jenis turbin dengan 6 buah plate blade tanpa baffles.

Dari gb. 9.13, Mc. Cabe, ed V hal 250 kurva D, didapatkan :

S1 = 0,33

S2 = 0,25

S3 = 0,25

Jika :

D = diameter blade

L = panjang blade

W = lebar blade

Dt = diameter tangki


S1 = DtDa

Dimana :


Da = 0,33 x 8,96875 ft

= 2,9597 ft = 35,51625 in

Jarak pengaduk dari dasar tangki (L)

S2 = 0,25

S2 = DaE

APP C- 72

L = S2 x Da

= 0,25 x 2,9597 ft

= 0,7399 ft = 8,8791 in

Panjang daun pengaduk (W)

S3 = 0,25

S3 = DaL

W = S3 x Da

= 0,25 x 2,9597 ft

= 0,7399 ft = 8,8791 in

Daya pengaduk (P)



Da = 2,9597 ft = 35,51625 in = 0,902 m

n = Dax

Vπ

= 902,014,3

250x

= 88,212 rpm ≈ 90 rpm

NRe = μ

ρxDaxn 2


Dimana :



APP C- 73

ρ = 73,6

μ = 0,048 lb/ ft.dt = 2,88 lb/ ft. menit


Sehingga :

NRe = menitftlb

ftlbxxrpm./88,2

/6,73)96,2(90 32

= 22889,68 ≥ 2100, maka aliran turbulen.


P = gc

xDaxnxKT ρ53


Dimana :




Da = diameter pengaduk = 2,9631 ft


ρ = 73,6 lb/ ft3

Sehingga :

P = 2,32

6,73)96,2()5,1(65,1 53 xxx

= 3285,237 ft/ det lbf

= 5,973 Hp

Kehilangan daya

Grand loss (kebocoran daya akibat poros dan bearing) = 10% daya

APP C- 74


Ploss = 25% . P

= 0,25 x 5,973 Hp

= 1,4932 Hp


Ptotal = Ploss + P

= 1,4932 Hp + 5,973 Hp

= 7,466 Hp

Bila :



Maka :


total

xPηη

= 6,08,0

466,7x

= 15,554 Hp ≈ 20 Hp



Nama : Tangki Buffer


fermentor.

Daya motor : 20 Hp

Dimensi tangki :

APP C- 75

V total = 2496,176 ft3

do = 186,44 in = 15,54 ft

di = 191,75 in = 15,98 ft

ts = 4/16 in

tha = 6/16 in

thb = 6/16 in

Ls = 23,969 ft = 287,625 in



Jumlah : 1 buah


Dimensi pengaduk :

Da = 2,9597 ft = 35,51625 in = 0,902 m

L = 0,7399 ft = 8,8791 in

W = 0,7399 ft = 8,8791 in

N = 90 rpm = 1,5 rps

12. POMPA (L-124)


Type : Centifugal pump

Jumlah :1 buah


Dasar perhitungan :

Bahan masuk = 33.393,1 Kg/jam = 73.627,353 lb/jam = 20,452 lb/dt

APP C- 76


viskositas (μ) H2SO4 = 32,2 cp = 0,0216 lb/ft menit 0,0055 lb/ft.dtk

Perancangan :



3,76452,20 = 0,3 ft3/dt

Diasumsikan aliran fluida turbulen, maka dari pers. 15, Peters etc, hal. 892

maka ukuran di optimum untuk pipa adalah sebagai berikut :

di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,3)0,45 x (76,3)0,13

= 3,9 x 0,5817 x 1,7568

= 3,986 in = 0,332 ft


OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,278 ft3/dtk)/(0,08840 ft2)

= 3,1448 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,1448 – 0 = 3,1448 ft/dtk

APP C- 77


NRe = μ

ρxVxD

= 0008,0

6,731448,33355,0 xx



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,030 ft

= 2,88 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,030 ft

= 0,21 ft


L pipa = 50 + 2,88 + 0,21

= 53,09 ft



APP C- 78


ε/D = 0,00014, di dapat f = 0,0047


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 3355,02,322

09,53)1448,3(0003,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322

)1448,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322)1448,3(1 2



Kf = 0,75

APP C- 79

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 3355,02,322

)1448,3(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 0,8748 + 0,0255 + 0,0463 + 0,1041 = 1,0507 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

Δz = 12 ft

ΔP = 0

α = 2

Δv = 1,3927 ft/ dt.

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.2.2)3927,1( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.14 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡6,73

0 + 1,0507



= 550

6,73278,0)9354,4( xx

= 0,18 Hp ≈ 0,25 Hp



58,018,0

≈==η

APP C- 80



80,05,0

≈==η


Nama alat : Pompa




Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2

Daya pompa = 1,0 Hp

Jumlah = 1 buah


(Perancangan alat utama oleh : MATHIAS PHONE. 0305010010)

14. POMPA (L-125)

Fungsi : Memindahkan larutan dari fermentor 1 ke fermentor berikutnya.


Dasar perancangan :

Perhitungan :

Bahan masuk = 33.393,1 Kg/jam = 73.627,353 lb/jam


μ campuran = 0,048 lb/ft menit

APP C- 81

Perancangan :


Rate Volumetrik (V) = ρm =

6,73353,627.73 = 1000,37 ft3

= 0,278 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,278)0,45 x (73,6)0,13

= 3,9 x 0,5621 x 1,7486

= 3,83 in


OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,278 ft3/dtk)/(0,08840 ft2)

= 3,1448 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,1448– 0 = 3,1448 ft/dtk


APP C- 82

NRe = μ

ρxVxD

= 0008,0

6,731448,33355,0 xx



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,3355 ft

= 32,208 ft



Lcoupling = 2 ID

= 5 x 2 x 0,3355 ft

= 3,355 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,3355 ft

= 2,3485 ft


APP C- 83



= 1 x 300 x 0,3355ft

= 100,65 ft


L pipa = 200 + 32,208 + 3,355 + 2,3485 +100,65

= 338,5615 ft




ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,0003


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 3355,02,322

5615,338)1448,3(0003,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322

)1448,3(55,0 2


APP C- 84


Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 3355,02,322)1448,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 3355,02,322

)1448,3(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 6,4028 + 0,0255 + 0,0463 + 0,1041 = 6,5787 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Asumsi :

gc

Vα2

2Δ = 0,07877 ; gc

gZ.Δ = 150 ; ρPΔ = 0

-Ws = 0,07877 + 150 + 0 + 6,5787

= 156,6575 lbf.ft /lbm


APP C- 85

= 550

6,73278,06575,156( xx

= 5,83 Hp ≈ 6 Hp



58,083,5

≈==η



80,010

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi :Untuk memindahkan larutan dari fermentor 1 ke fermentor

berikutnya.



Dimensi pompa :

OD = 4,500 in = 0,375 ft

ID = 4,026 in = 0,3355 ft

A = 0,08840 ft2


Jumlah = 24 buah

15. COOLER (E-131)

Fungsi : Mendinginkan biogas dari suhu 50 oC menjadi 30 oC.

Type : Shell and tube

APP C- 86

Pendingin, t1 = 25 oC = 77o F Steam ΔH1, ΔH2, T1 = 50 o C = 122o F T2 = 30 o C = 86 oF

Q,t2 = 40 o C = 104o F

Perencanaan :

Biogas masuk pada shell, sedangkan air pendingin masuk pada bagian

tube.

Preasure drop masing-masing maksimal 5 psi

Rd min = 0,005 j ft2 oF/ Btu

Pipa yang dipakai berukuran ¾” OD, 16 BWG, PT = 1 square pitch

dengan L = 16 ft.

Perhitungan :

1. Neraca massa dan neraca panas

Dari App. A dan B didapat :

m biogas = 10618,64 kg/jam = 23409,8537 lb/jam

m air pendingin = 6473,3022 kg/jam = 14271,042 lb/jam

Q = 57023,3192 kkal/jam = 226286,6046 Btu/jam


∆t1 = (T1 – t2)

= (122o F -104o F )

= 18o F

APP C- 87

∆t2 = (T2 – t1)

= (86o F -77o F )

= 9o F

∆TLMTD =

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ΔΔΔ−Δ

2

1

21

lntt

tt

=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

918ln

918 = 12,984o F

Berdasarkan D.Q. Kern fig. 19 diperoleh Ft = 0,74

∆TLMTD = Ft x ∆TLMTD

= 0,74 x 12,984

= 9,6082 oF


Tc = ½ (T1 + T2) = ½ (122 + 86)o F = 104o F

tc = ½ (t1 + t2 ) = ½ (104 + 77)o F = 90,5o F

4. Trial UD

Berdasarkan D.Q. Kern, tabel 8 hal. 840 untuk gas dan air sebagai

pendingin memiliki :

UD = 2 – 50 Btu/ j. ft2. oF

Dicoba harga UD = 30 Btu/ j. ft2. oF

A = LMTDD txU

QΔ

= 6082,9306046,226286

x = 772,63 ft2

Berdasarkan D.Q. Kern, tabel 10 hal. 843 diperoleh :

a” = 0,1963

APP C- 88

Nt = lxa

A"

= 161963,0

63,772x

= 245,998

Berdasarkan D.Q. Kern, tabel 9 hal. 842 diperoleh :

Nt standard = 413 didapat tipe HE = 2 - 4

UD Koreksi = 30246

998,245 x = 29,9998 Btu/ j. ft2. oF

Kesimpulan sementara :

Type HE = 2 - 4

Bagian shell Bagian tube

IDs = 21 ¼I ¾ “ OD, BWG 16,

n = 4 PT = 1” susunan segiempat

B = 12 a’ = 0,302

de = 0,99 in = 0,0825 ft a” = 0,1963 ft2/ft

L = 12 ft L = 16 ft

N + 1 = 1212

121212==

xBxl n = 4

C = PT – OD = 1” – ¾” = ¼” di = 0,620” = 0,0517 ft

Nt = 246

APP C- 89

5. Evaluasi Perpindahan Panas (Rd)

Evaluasi Perpindahan Panas (Rd)

Shell (campuran) Tube (steam)

as = TPxBxCxIDs

144

= 241

433,01144

1225,0/21 ftx

xx=

Gs = 443,0

8537,23409=

sam

= 52843,91 lb/jam ft2

Nres = 42,2x

Gsxdeμ

= 42,298,0

91,528430825,0x

x

= 1838,262

G” = 3/2)( tNxlm

= 3/2)246(128537,23409

x= 49,598 lb/ft.jam

at = 144

'xn

axNt

= 1444

302,0246xx = 0,123 ft2

Gt =atm

=123,0

042,14271 =116024,732 lb/jam ft2

Nret = μ

Gtxdi

= 42,275,0

732,1160240517,0x

x

= 3304,947

V = ρx

Gt3600

= 43,623600

732,116024x

= 0,516 ft/dt

Dari gbr. Hal.835, Kern didapat :

hi = 750 Btu/j. ft2 oF

hio = hi x dodi

= 750 x 75,0

620,0 = 620

Hotrial = 200

tw = tc + )( tcTchohio

ho

trial

trial −+

APP C- 90

= 90,5 + )5,90104(200600

200−

+ = 93,793 oF

tf = 2

twTc+ = 2

793,93104+ = 98,897 oF

sf = 0,79 (tabel 6. hal. 808, Kern)

kf = 0,0215 (tabel 5, hal. 802, Kern)

μk = 0,41 (gb. 14 hal 823, Kern)

Dari gbr. 12.9 hal 267 didapat ho = 260

Uc = hohio

hioxho+

= 260620260620

+x = 151,2195 Btu /hr oF ft2

Rd = koreksiUcxUkoreksiUUc

D

D− = 9998,292195,1519998,292195,151

x− = 0,0267 j ft2 oF/ Btu

Rd tetapan = 0,005 j ft2 oF/ Btu

Harga Rd > Rd tetapan, maka memenuhi

6. Evaluasi Pressure Drop (∆P)

Evaluasi Penurunan Tekanan (∆P)

Shell (campuran) Tube (steam)

1. Nres = 1838,262

f = 0,0035 (Kern,fig 29, hal. 839)

2. N + 1 = 1212

121212==

xBxl

3. Menghitung ∆Ps

BM = 112

ρ = )(1545

144RBMxxP

o

= )582(1545

1121447,14R

xxo

Nret = 3304,947

f = 0,0004 (Kern,fig 26, hal 836)

∆Pl = txsgxdixx

nxxGtxfΦ)1022,5(

110

2

= 1112/620,0)1022,5(41)732,116024(0004,0

10

2

xxxxxxx

= 0,080 psi

APP C- 91

= 0,2637

sg = 004225,043,62

2637,0==

μρ

∆Ps = 21

exsgxdexxNxIDSxGsxf

Φ+

)1022,5()1(

10

2

=

21

1004225,099,0)1022,5(1212/25,21)91,52843(0035,0

10

2

xxxxxxx

= 0,4756 psi < 5 psi (memenuhi)

∆Pn = )2

(4 2

gcVn

ρ, dari gb 27, hal.

837, Kern didapat :

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛gc

V2

2

= 0,068

∆Pn = 068,01

44 xx = 1,088 psi

∆Pt = ∆Pl + ∆Pn

= 0,080 psi + 1,088 psi

= 1,168 psi < 5 psi (memenuhi)


Nama alat : Cooler

Fungsi : Mendinginkan biogas dari suhu 50 oC menjadi 30 oC

Type : Shell and tube (2 - 4)

Bahan : Carbon Steel

Dimensi : Bagian shell : - IDs = 21 ¼I

- n = 4

- B = 12

- de = 0,99 in = 0,0825 ft

- L = 12 ft

Bagian tube : - OD = ¾

- ID = 0,620”

- a’ = 0,302

- a” = 0,1963 ft2/ft

- L = 16 ft

APP C- 92

- n = 4

- pitch = 1


Fungsi : Menaikkan tekanan aliran dari 1 atm menjadi 10 bar.

Type : Axial Compresor

Dasar perancangan :

Kapasitas umpan (m) = 10618,64 kg/jam = 23409,8537 lb/jam

Tekanan masuk (P2) = 1 atm = 1,01325 bar

Tekanan keluar (P1) = 10 bar

Temperatur masuk (T1) = 30 oC = 545 oR

Densitas (ρ) bahan = 13,4 g/cm3 = 836,53467 lb/ft3

Dari Unrich diperloeh :

qo = ρm dan Po =

1

2log520

148,0PP

xqxTx oo

η

dimana :

Po = daya kompresor (Hp)

To = temperatur bahan masuk (oR)

η = Efisiensi kompresor = 80 %

qo = volume gas yang dikompresi

qo = ρm = 3/53467,836

/8537,23409ftlbjamlb = 27,984 ft3/ jam

Po = 01325,110log

8,0520984,2767,545148,0

xxx

= 5,3783 Hp ≈ 7,5 Hp

APP C- 93


Nama alat = Kompresor

Fungsi = Menaikkan tekanan aliran dari 1 bar menjadi 10 bar.

Type = Centrifugal kompresor


Jumlah = 1 buah

17. ABSORBER (D-130)

(Perancangan alat utama oleh : PETRUS PULANG. 0305010012)

18. GAS HOLDER METANA (F-133)

Fungsi : Untuk menampung metana dari water scrubber.

Perancangan :

Bejana berbentuk silinder dengan asumsi ls = 1,5 di

Tutup atas dan bawah berbentuk hemispherical

Tangki dibuat 10 % lebih besar

Bahan Carbon steel SA 240 Grade C type 347

Faktor korosi (C) = 2/16 in

Faktor pengelasan (E) = 0,8

Allowable stress (F) = 18750 (App Brownell & Young)

Tangki dirancang dengan tekanan 2 atm = 29,4 psia.

Gas yang ditampung = 2644,8 kg/ jam = 5830,7261 lb/ jam

Densitas metana = 15,8146 kg/ m3 = 0,9884 lb/ cuft

• Menentukan volume gas metana

APP C- 94

Volume gas metana = ρm

= cuftlb

jamlb/9884,0

/7261,5830

= 5899,1563 cuft/ jam x 2

= 11798,3126 cuft/ 2 jam

Menentukan diameter tangki :

Asumsi : ls = 1,5 di

V metana = ¼ π di2 Ls + 0,0847 di3

11798,3126 cuft/ 2 ja = ¼ π di2 (1,5 di) + 0,0847 di3

11798,3126 cuft/ 2 jam = 1,1781 di3 + 0,0847 di3

11798,3126 cuft/ 2 jam = 1,2628 di3

1,2628 di3 = 11798,3126 cuft/ 2 jam

di3 = 2628,1

3126,11798 = 9342,978 ft3

di = 21,05 ft = 252,6 in.

ls = 1,5 x 252,6 in

= 378,9 in.

• Menentukan dimensi tangki

ts = CPiExf

dixPi+

− )6,0(2

ts = 162

)4,29)(6,0()8,0)(18750(2)6,252()4,29(

+−

= 162

16965,3

+

APP C- 95

= 166

16965,5

≈

Standarisasi do :

Dari tabel 5-7 hal 90 Brownell & Young diperoleh :

do = di - 2 ts

= 240 in + 2 (6/16)

= 239,25 in = 19,9375 ft

• Menentukan tinggi tangki

V total = ¼ π di2 Ls + 0,0847 di3

11798,3126 cuft/ 2 ja = ¼ π (19,9375)2 Ls + 0,0847 (19,9375)3

Ls = 32,408 ft = 388,9 in

• Menentukan tebal tutup atas dan tutup bawah

tha = thb = CPiExf

dixPi+

− )6,0(4

= 162

)4,29)(6,0()8,0)(18750(4)125,239()4,29(

+−

= 162

16877,1

+

= 41

164

16877,3

≈≈

Syarat :

Pi < 0,655 f.E

0,655 f.E = 0,655 x 18750 x 08

= 9975 psia

Pi = 29,4 psia < 9975 psia (memenuhi)

APP C- 96

r = ½ di

= ½ x 239,125 in

= 119,563 in

tha = thb < 0,356.r

0,356 r = 0,356 x 119,563 in

= 42,564 in

tha = thb = ¼ in < 42,564 in (memenuhi)


Nama alat : Gas holder metana

Fungsi : Untuk menampung metana dari water scruber.

V total = 11798,3126 cuft

ts = 6/16

do = 20 ft

di = 19,9375 ft

Ls = 32,408 ft = 388,9 in

tha = thb = ¼ in

Jumlah = 1 buah



Type : Axial Compresor

Dasar perancangan :


Tekanan masuk (P2) = 10 bar

APP C- 97


Temperatur masuk (T1) = 30 oC = 545 oR

Densitas (ρ) bahan = 0,40577 lb/ft3


qo = ρm dan Po =

1

2log520

148,0PP

xqxTx oo

η

dimana :





qo = ρm = 3/40577,0

/9921,5887ftlbjamlb = 14510,664 ft3/ jam

Po = 1046log

8,0520664,1451067,545148,0

xxx

= 14,3783 Hp ≈ 15 Hp





Daya kompresor = 15 Hp

Jumlah = 1 buah



APP C- 98

Type : Multi stage reciprocating expander

Dasar perancangan :

Tekanan keluar ekspander (P1) = 1 bar = 0,986923 atm

Takanan masuk ekspander (P2) = 10 bar = 9,85923 atm

ΔP = P2 – P1

= 9,85923 atm - 0,986923 atm

= 8,872307 atm

Ws = bahan

Pxmρ

η Δ. (Ulrich, pers. 4-19. hal 93)

Dimana :

η = efisiensi = 80%

m = rate bahan =- 10385,9243 kg/ jam = 22896,8087 lb/ jam

ρ bahan = densitas bahan = 0,9231 lb/in = 1595,23 lb/ft3

ΔP = perubahan tekanan = 8,872307 atm = 18775,7 lb/ft3

Maka :

Ws = 3

3

/23,1595/7,18775/8087,22896.8,0

ftlbftlbxjamlb

= 215594,5648 lb.ft/jam

= 0,1090 Hp ≈ 0,5 Hp


Nama alat : Ekspander




APP C- 99


Daya : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

21. POMPA (L-136)

Fungsi : Memindahkan slury dari ekspander ke menara regenerasi.


Dasar perancangan :

Rate aliran masuk = 10385,9243 kg/ jam = 22896,8087 lb/ jam

ρ campuran = 66,6573 lb/cuft

μ campuran = 0,333 lb/ft.det.

Perancangan :



6573,668087,22896 = 343,500 ft3

= 0,095 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,095)0,45 x (66,6573)0,13

= 3,9 x 0,3467 x 1,7262

= 2,33 in


OD = 3,500 in = 0,2917 ft

APP C- 100

ID = 3,068 in = 0,2557 ft

A = 0,05130 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,095 ft3/dtk)/(0,05130 ft2)

= 1,8519 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 1,8519 – 0 = 1,8519 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= 333,0

6573,668519,12557,0 xx

= 94,7876 (aliran laminer)


Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,2557 ft

= 24,5472 ft


APP C- 101


Lcoupling = 2 ID

= 5 x 2 x 0,2557 ft

= 2,557 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,2557 ft

= 1,7899 ft




= 1 x 300 x 0,2557 ft

= 76,71 ft


L pipa = 200 + 24,5472 + 2,557 + 1,7899 +76,71

= 305,6041 ft




ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,0003


APP C- 102

F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 2557,02,322

6041,305)8519,1(0003,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 2557,02,322

)8519,1(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 2557,02,322)8519,1(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 2557,02,322

)8519,1(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

APP C- 103

= 0,0764+ 0,1145 + 0,2083 + 0,4686 = 0,8678 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Asumsi :

gc

Vα2

2Δ = 0,07877 ; gc

gZ.Δ = 150 ; ρPΔ = 0

-Ws = 0,07877 + 150 + 0 + 0,8678

= 150,9466 lbf.ft /lbm


= 550

6573,66095,09466,150( xx

= 1,74 Hp ≈ 2 Hp



58,074,1

≈==η


Daya motor = HpmotorBHP 0,4

80,03

==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : Untuk memindahkan slury dari ekspander ke menara regenerasi.


APP C- 104


Dimensi pompa :

OD = 3,500 in = 0,2917 ft

ID = 3,068 in = 0,2557 ft

A = 0,05130 ft2

Daya pompa = 4,0 Hp

Jumlah = 1 buah

22. MENARA REGENERASI (F-137)



Perancangan :

• Menghitung volume tangki :

Bahan masuk : 10385,9243 kg/ jam = 22896,8087 lb/ jam


Volume liquid : 53,218087,22896 = 1063,484 ft3

Ditetapkan volume ruang kosong = 20% volume liquida

Volume tangki = 8,0484,1063 = 1329,355 ft3

Ls = 1,5 x diameter tangki

Volume tangki = )000049,02(4

32 DixLsxDix +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ π

1329,355 ft3 = )000049,02(5,14

32 DixDixDix +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ π

APP C- 105

1329,355 ft3 = 1,1775 Di3 + 0,000098 Di3

Di3 = 178,1

355,1329 = 1128,87 ft3

Di = 10,42 ft = 125,04 in

• Menentukan tebal shell :

Material : - High Alloy Steel SA -240 grade B

- Fallowed = 17500 psi

- Las DWBJ, E = 0,8 dan C = 0,0265 in

Poperasi = 1 bar = 0,9869233 atm = 14,5 psi

t shell = CPEf

DixP+

− .6,0.2

= 0625,0)5,146,0()8,017500(2

04,1255,14+

− xxx

= 0,046 + 0,0625

= 0,1273 = 3/16 in

Standarisasi :

OD = ID + 2ts

= 125,04 + 2 (3/16)

= 125,04 + 0,375 = 125,415 in

Standarisasi pada tabel 5.7, hal 91, Brownell & Young adalah :

OD = 126 in

r = 120

icr = 7 5/8

Maka :

APP C- 106

ID = OD – 2 (ts)

= 126 – 2 (3/16)

= 126 – 0,375 = 125,625 in = 10,47 ft




⎞⎜⎜⎝

⎛ π

1329,355 ft3 = ))47,10(000049,02()42,10(5,1)47,10(4

32 xxx +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ π

1329,355 ft3 = 86,0524 Ls + 0,1125

86,0524 Ls = 1329,355 - 0,1125

Ls = 0524,862425,1329 = 15,45

5,14,147,1045,15

<==diLs (memenuhi)

• Menentukan tebal tutup atas dan bawah berbentuk standard dished :


− 1,0...885,0

= 161

)5,141,0()8,017500(1205,14885,0

+− xx

xx

= 161

167601,1

+

= 163

167601,2

≈ in.



APP C- 107

ha = hb = 0,169 x di

= 0,169 x 125,625

= 21,23 in = 1,77 ft

Tinggi tangki total = ts + ha + hb

= 15,45 + 1,77 + 1,77

= 18,99 ft = 227,88 in


Nama : Menara regenerasi



Dimensi vessel :

do = 126 in

di = 10,47 ft = 125,625 in

ts = 3/16 in

tha = 3/16 in

thb = 3/16 in

tinggi tangki total = 18,99 ft = 227,88 in

23. POMPA (L-138)



Dasar perancangan :

Perhitungan :

Rate aliran masuk = 2438,06 kg/ jam = 5375,434 lb/ jam

APP C- 108


μ campuran = 0,0006 lb/ft.det.

Perancangan :



cuftlbjamlb

/43,62/434,5375 = 86,10 ft3

= 0,024 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,024)0,45 x (62,43)0,13

= 3,9 x 0,1867 x 1,7116

= 1,246 in

Standarisasi ID = 1 1/4 in sch 40 (Geankoplis, App A.5 hal 892 )

OD = 1,660 in = 0,138 ft

ID = 1,380 in = 0,115 ft

A = 0,01040 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,024 ft3/dtk)/(0,01040 ft2)

= 2,3077 ft/dtk

APP C- 109

ΔV = V2 – V1 = 2,3077 – 0 = 2,3077 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= 0006,0

43,623077,2115,0 xx



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,115 ft

= 11,04 ft



Lcoupling = 2 ID

= 5 x 2 x 0,115 ft

= 1,15 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,115 ft

APP C- 110

= 0,805 ft




= 1 x 300 x 0,115 ft

= 34,5 ft


L pipa = 200 + 11,04 + 1,15 + 0,805 + 34,5

= 247,495 ft




ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,0003


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 115,02,322

495,247)3077,2(0003,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


APP C- 111

F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 115,02,322

)3077,2(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 115,02,322)3077,2(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 115,02,322

)3077,2(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 0,2136 + 0,3955 + 0,7191 + 1,6179 = 2,9461 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Asumsi :

gc

Vα2

2Δ = 0,07877 ; gc

gZ.Δ = 150 ; ρPΔ = 0

-Ws = 0,07877 + 150 + 0 + 2,9461

= 153,0249 lbf.ft /lbm

APP C- 112


= 550

43,62024,00249,153( xx

= 0,42 Hp ≈ 0,5 Hp


BHP = HppompaWHP 1

58,042,0

==η



80,01

≈==η


Nama alat : Pompa




Dimensi pompa :

OD = 1,660 in = 0,138 ft

ID = 1,380 in = 0,115 ft

A = 0,01040 ft2

Daya pompa = 1,5 Hp

Jumlah = 1 buah



Type : Centrifugal kompresor

APP C- 113

Dasar perancangan :


Tekanan masuk (P2) = 20 bar


Temperatur masuk (T1) = -30 oC = 438 oR

Densitas (ρ) bahan = 1367,217 lb/ft3


qo = ρm dan Po =

1

2log520

148,0PP

xqxTx oo

η

dimana :





qo = ρm = 3/217,1367

/391,16054ftlbjamlb = 11,742 ft3/ jam

Po = 120log

8,0520742,11438148,0

xxx

= 2,38 Hp ≈ 2,5 Hp

Spesifikasi peralatan




Massa laju alir = 7282,2243 kg/jam = 16054,391 lb/jam

APP C- 114


Jumlah = 1 buah




Dasar perancangan :

Tekanan keluar ekspander (P1) = 1 bar = 0,986923 atm

Takanan masuk ekspander (P2) = 10 bar = 9,85923 atm

ΔP = P2 – P1

= 9,85923 atm - 0,986923 atm

= 8,872307 atm

Ws = bahan

Pxmρ

η Δ. (Ulrich, pers. 4-19. hal 93)

Dimana :

η = efisiensi = 80%

m = rate bahan =- 10385,9243 kg/ jam = 22896,8087 lb/ jam

ρ bahan = densitas bahan = 0,9231 lb/in = 1595,23 lb/ft3

ΔP = perubahan tekanan = 8,872307 atm = 18775,7 lb/ft3

Maka :

Ws = 3

3

/23,1595/7,18775/8087,22896.8,0

ftlbftlbxjamlb

= 215594,5648 lb.ft/jam

= 0,1090 Hp ≈ 0,5 Hp


APP C- 115

Nama alat : Ekspander





Daya : 0,5 Hp

Jumlah : 1 buah

26. AKUMULATOR (G-141)

Fungsi : Untuk menampung kondensat dari kolom distilasi I selama 10

menit.


Perancangan :

• Menghitung volume tangki :

Bahan masuk : 7282,2243 kg/jam = 16054,391 lb/jam


Volume liquid selama waktu tinggal 10 menit :

= 6010

85,21391,16054 x = 122,459 ft3

Ditetapkan volume ruang kosong = 20% volume liquida

Volume tangki = 8,0459,122 = 153,074 ft3

Ls = 1,5 x diameter tangki



⎞⎜⎜⎝

⎛ π

APP C- 116

153,074 ft3 = )000049,02(5,14

32 DixDixDix +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ π

153,074 ft3 = 1,1775 Di3 + 0,000098 Di3

Di3 = 178,1

074,153 = 129,944 ft3

Di = 5,07 ft = 60,84 in

• Menentukan tebal shell :

Material : - High Alloy Steel SA -240 grade B

- Fallowed = 17500 psi

- Las DWBJ, E = 0,8 dan C = 0,0265 in


t shell = CPEf

DixP+

− .6,0.2

= 0625,0)7,146,0()8,017500(2

84,607,14+

− xxx

= 0,0320 + 0,0625

= 0,0945 = 2/16 in

Standarisasi :

OD = ID + 2ts

= 60,84 + 2 (2/16)

= 60,84 + 0,25 = 61,09 in

Standarisasi pada tabel 5.7, hal 99, Brownell & Young adalah :

OD = 66 in

r = 60

APP C- 117

icr = 4

Maka :

ID = OD – 2 (ts)

= 66 – 2 (2/16)

= 66 – 0,25 = 65,75 in = 5,48 ft




⎞⎜⎜⎝

⎛ π

153,074 ft3 = ))48,5(000049,02()48,5(4

32 xLsxx +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ π

153,074 ft3 = 23,5739 Ls + 0,0161

23,5739 Ls = 153,074 - 0,0161

Ls = 5739,230579,153 = 6,49

5,13,107,549,6

<==diLs (memenuhi)

• Menentukan tebal tutup atas dan bawah berbentuk standard dished :


− 1,0...885,0

= 161

)7,141,0()8,017500(607,14885,0

+− xx

xx

= 161

160149,0

+

= 162

160149,1

≈ in.

APP C- 118



ha = hb = 0,169 x di

= 0,169 x 61,84

= 10,451 in = 0,87 ft

Tinggi tangki total = ts + ha + hb

= 7,59 + 0,87 + 0,87

= 8,23 ft = 98,77 in


Nama : Akumulator

Fungsi : Untuk menampung kondensat dari water scrubber selama 10

menit.


Dimensi vessel :

do = 66 in

di = 65,75 in = 5,48 ft

ts = 2/16 in

tha = 2/16 in

thb = 2/16 in


27. SCREW PRESS (F-140)

Fungsi : Meemeras dan memisahkan slury padat dan cair.

Feed masuk : 15438,768 kg/jam

APP C- 119

Rumus :

W = ρm

W = 2

2/12/1'

VDxPxWcxC

Dimana :

W = berat liquid keluar

Wc = berat liquid yang ada pada slury padat = 3859,692 kg/jam

C’ = konstanta, tergantung liquida = 0,0007

A = ¼

V = konematik viskositas = 0,049 lb/ft

D = waktu pengepresan = 24 jam

ρ = densitas larutan = 0,4536 lb/ft3

W = 4536,0

768,15438 = 34036,085

W = 2

2/12/1

049,024692,38590007,0 xPxx

34036,085 = 2

2/12/1

049,024692,38590007,0 xPxx

81,721 = 13,236 P1/2

P1/2 = 236,13721,81 = 6,174

P = 2,482 = 7,298 psi = 1050,976 lb/ft2

Power = 33000

28,12976,1050 x = 0,39 Hp = 0,5 Hp

APP C- 120


Nama : Screw Press

Fungsi : Untuk memisahkan slury padat dan cair.

Power : 0,5 Hp

Waktu : 24 jam

Tekanan : 7,298 psi

Jumlah : 1 buah

28. BAK PENAMPUNG SLURY CAIR (F-141)

Fungsi : Menampung slury cair dan sekaligus sebagai bak pengendap.


Bahan : Beton

Direncanakan :

Bak berbentuk segi empat tanpa tutup

Kapasitas 1,5 % slury cair.

ρ slury cair = 1 kg/liter

tinggi bak = 3 m

V slury cair = 15825,0228 kg/hari : 1 kg/ liter = 15825,0228 L/hari.

V bak yang terisi = 2/3 dan digunakan untuk menampung slury selama 3 hari.

V bak sesungguhnya = 2/3 x 3 hari x 24 jam x V bahan baku

= 3/2 x 3 x 24 x 15825,0228 L/hari

= 1709102,462 = 1709,102 m3

Luas bak total = tinggi

V = m

m3102,1709 3

= 569,701 m2 (25,9 m x 22 m)


APP C- 121

Nama : Bak penampung slury cair

Type : Segi empat

Bahan : Beton

Waktu tinggal : 3 hari

Ukuran :

Panjang : 25,9 m

Lebar : 22 m

Tinggi : 3 m

Jumlah : 2 buah (1 cadangan ).

29. BAK PENAMPUNG SLURY PADAT (F-142)

Fungsi : Menampung slury padat dan sekaligus sebagai bak aerasi terbuka

O2.


Bahan : Beton

Direncanakan :

Bak berbentuk segi empat tanpa tutup

Kapasitas 1,5 % slury cair.

ρ slury cair = 1,15 kg/liter

tinggi bak = 1,5 m

V slury cair = 7954,8501 kg/hari : 1,15 kg/ liter = 6917,261 L/hari.

V bak yang terisi = 2/3 dan digunakan untuk menampung slury selama 4 hari.

V bak sesungguhnya = 2/3 x 4 hari x 24 jam x V bahan baku

= 3/2 x 3 x 24 x 6917,261 L/hari

APP C- 122

= 996085,584 = 996,086 m3

Luas bak total = tinggi

V = m

m5,1086,996 3

= 664,057 m2 (26 m x 25,54 m)


Nama : Bak penampung slury padat

Type : Segi empat

Bahan : Beton


Ukuran :

Panjang : 26 m

Lebar : 25,54 m

Tinggi : 1,5 m

Jumlah : 4 buah

APPENDIK D

PERHITUNGAN UTILITAS

Utilitas adalah salah satu bagian yang sangat penting dan diperlukan untuk

menunjang jalannya proses prouksi dalam suatu industri kimia. Unit utilitas yang

diperlukan pada pra rencana pabrik metana ini yaitu:

• Air yang berfungsi sebagai air proses, air pendingin, air sanitasi dan air

untuk pemadam kebakaran.

• Listrik yang berfungsi untuk menjalankan alat-alat produksi, utilitas dan

untuk penerangan.

• Bahan bakar untuk mengoperasikan boiler.

Dari kebutuhan unit utilitas yang diperlukan, maka utilitas tersebut dibagi

menjadi 4 unit yaitu :

1. Unit penyediaan air

2. Unit penyediaan steam

3. Unit pembangkit tenaga listrik

4. Unit penyediaan bahan bakar

8.1. Unit penyediaan air

a. Air Sanitasi

- Kebutuhan Karyawan

Kebutuhan karyawan = 120 L/hari per orang (Standart WHO)

Jumlah karyawan yang menggunakan air sanitasi adalah 210 orang/hari

Jam kerja untuk tiap karyawan 8 jam/ hari.

App. D- 1

Jadi kebutuhan air untuk 210 orang karyawan setiap hari adalah:

= 210 x 120 kg/hari= 25200 L/hari = 1050 L/jam

- Laboratorium, Taman dan Keperluan Lain

Air untuk kebutuhan laboratorium, taman dan pemadam kebakaran

diperkirakan 30 % dari kebutuhan karyawan, maka:

= 30 % x 1050 kg/jam =315 kg/jam

Jadi kebutuhan air untuk karyawan, laboratorium dan pemadam kebakaran

adalah:

= 1050 + 315 = 1365 kg/jam

- untuk pemadam kebakaran dan cadangan air

Air sanitasi untuk pemadam kebakaran dan air cadangan direncanakan

sebesar 40 % dari kebutuhan air sanitasi :

= 1,4 x 1365 kg/jam = 1911 kg/jam

b. Air Pendingin

Air pendingin berfungsi sebagai media pendingin pada alat perpindahan panas.

Tabel D.1 Total Kebutuhan Air Pendingin

No Kode alat Nama alat Jumlah (kg/jam)

1 R – 120 Fermentor 19043,162

2 E - 131 Cooler 6473,3022

Jumlah 25.516,4642

Mengingat kebutuhan air sebagai pendingin cukup besar dan untuk

menghemat pemakaian air, maka air pendingin yang digunakan didinginkan

App. D- 2

kembali (disirkulasi) dalam Cooling Tower, sehingga tidak perlu dilakukan

penggantian air pendingin, kecuali bila ada kebocoran atau kehilangan karena

penguapan, maka disediakan penambahan air sebesar 20 % dari kebutuhan air

pendingin.

Kuantitas penambahan air = 1,2 x 25516,4642 kg/jam = 30619,757 kg/jam

Make up air pendingin untuk kebutuhan pendingin direncanakan 10 % dari

kebutuhan air pendingin sebesar = 1,1 x 30619,757 kg/jam = 33681,7327 kg/jam

c. Air Proses

Air proses yang digunakan pada peralatan-peralatan:

Tabel D.2. Kebutuhan Air Proses

No Kode alat Nama alat Jumlah (kg/jam)

1 M – 111 Tangki pengencer CaO 5,4

2 M – 110 Tangki pencampur 16.666,7

3 D - 230 Absorber 2.438,06

Jumlah 19.110,16

Table D.3. Total Kebutuhan Air Yang Disupply

No Keterangan Kebutuhan(kg/jam)

1 Steam 855,7169

2 Air sanitasi 1911 3 Air pendingin 33681,7327 4 Air proses 19110,16

Total 55.558,6096

App. D- 3

Untuk memenuhi kebutuhan air, maka pada Pra Rencana Pabrik Metana

(CH4)

ini menggunakan air sungai. Sebelum digunakan, air sungai tersebut masih perlu

diproses (water treatment) untuk memenuhi air sanitasi, air pendingin dan juga air

peoses.

1. Pompa Air Sungai (L - 212)

Fungsi : untuk memompa air sungai ke bak air bersih


Bahan : Cast iron

Dasar perhitungan :

Rate alir = 55.558,6096 kg/jam = 122484,5107 lb/jam

Densitas air = 1 g/cm3 = 62,428 lb/ ft3

Viskositas air = 0,8007 cp = 0,8007 x 10-3 kg/m.s = 0,000538 lb/ft.dt

Perhitungan :



428,625107,122484 = 1962,0124 ft3 /jam

= 0,5450 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,5450)0,45 x (62,428)0,13

= 3,9 x 0,761 x 1,7116

App. D- 4

= 5,080 in


OD = 5,563 in = 0,4636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,5450 ft3/dtk)/( 0,1390 ft2)

= 3,9209 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,9209 – 0 = 3,9209 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb

ftlbxdtkftxft./000538,0

/428,62/9209,3421,0 3



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

App. D- 5

= 5 x 32 x 0,421 ft

= 67,36 ft



Lcoupling = 2 ID

= 7 x 2 x 0,421 ft

= 5,894 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,421 ft

= 2,947 ft




= 1 x 300 x 0,421 ft

= 126,3 ft


L pipa = 100 + 67,36 + 5,894 + 2,947 +126,3

= 302,501 ft


Bahan yang digunakan : Commercial steel

Maka : ε = 4,6 . 10-5 m = 0,000151 ft (Geankoplis, hal 88)

App. D- 6

ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,004


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 421,02,322

501,302)9209,3(004,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA

= (A2/A1 dianggap = 0, karena A1 sungai besar)

maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322

)9209,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322)9209,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 5 x Dxgcx

vxKf2

2

= 421,02,322

)9209,3(75,052


App. D- 7

Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 2,7444 + 0,3119 + 0,5670 + 2,1264 = 5,7497 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 32 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,9209 ft/dtk

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.1.2)9209,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.32 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 5,7497



= 550

)428,625450,0728,15( xx

= 0,9729 Hp ≈ 1 Hp

Kapasitas = 0,5450 ft3/dtk = 244,613 gpm.


BHP = HppompaWHP 2

5,01==

η

App. D- 8



87,02

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : Untuk memompa air sungai ke bak air bersih


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 5,563 in = 0,3636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2

Daya pompa = 2,5 Hp

Jumlah = 1 buah

2. Bak Sedimentasi (F - 213)

Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut

Bahan konstruksi : Beton bertulang

Dasar perencanaan :

Rate aliran : 55.558,6096 kg/jam = 122484,5107 lb/jam

Densitas air pada suhu 30 oC : 995,68 kg/m3

Perhitungan :

Rate Volumetrik (Q) = ρm = 3/68,995

/6096,55558mkg

jamkg

= 55,7997 m3/jam

App. D- 9

Waktu pengendapan = 12 jam

Volume air = rate volumetrik x waktu pengendapan

= 55,7997 m3/jam x 12 jam

= 669,596 m3

Direncanakan volume air = 80% volume bak, sehingga :

Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

596,669 3m

= 836,995 m3

Bak berbentuk empat persegi panjang dengan ratio :

Panjang : lebar : tinggi = 5 : 3 : 2

Volume bak = (5x) x (3x) x (2x) = 30x3

Sehingga :

Volume bak = 30x3

836,995 m3 = 30x3

x3 = 30995,836 3m = 27,900 m3

x = 3,033 m

Jadi ukuran sedimentasi :

Panjang = 5 x 3,033 m = 15,165 m

Lebar = 3 x 3,033 m = 9,099 m

Tinggi = 2 x 3,033 m = 6,066 m

App. D- 10

Dimensi bak sedimentasi :

Bentuk : persegi panjang

Panjang : 15,165 m

Lebar : 9,099 m

Tinggi : 6,066 m

Bahan : beton bertulang

Jumlah : 1 buah

3. Pompa Sedimentasi (L-214)

Fungsi : Untuk memompa air dari bak sedimentasi ke bak skimmer.


Bahan : Cast iron

Dasar perhitungan :



Viskositas = 0,8007 cp = 0,8007 x 10-3 kg/m.s = 0,000538 lb/ft.dt

Perhitungan :



428,625107,122484 = 1962,0124

ft3

= 0,5450 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

App. D- 11

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,5450)0,45 x (62,428)0,13

= 3,9 x 0,761 x 1,7116

= 5,080 in


OD = 5,563 in = 0,4636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,5450 ft3/dtk)/( 0,1390 ft2)

= 3,9209 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,9209 – 0 = 3,9209 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/428,62/9209,3421,0 3



Direncanakan :


App. D- 12



Lelbow = 32 ID

= 5 x 32 x 0,421 ft

= 67,36 ft



Lcoupling = 2 ID

= 7 x 2 x 0,421 ft

= 5,894 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,421 ft

= 2,947 ft




= 1 x 300 x 0,421 ft

= 126,3 ft


L pipa = 100 + 67,36 + 5,894 + 2,947 +126,3

= 302,501 ft

App. D- 13




ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,004


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 421,02,322

501,302)9209,3(004,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322

)9209,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322)9209,3(1 2



App. D- 14

Kf = 0,75

F4 = 5 x Dxgcx

vxKf2

2

= 421,02,322

)9209,3(75,052


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 2,7444 + 0,3119 + 0,5670 + 2,1264 = 5,7497 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 32 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,9209 ft/dtk

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.1.2)9209,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.32 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 5,7497



= 550

)428,625450,0728,15( xx

= 0,9729 Hp ≈ 1 Hp

App. D- 15



BHP = HppompaWHP 2

5,01==

η



87,02

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : Untuk memompa air dari bak sedimentasi ke bak skimmer.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 5,563 in = 0,3636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2

Daya pompa = 2,5 Hp

Jumlah = 1 buah

4. Bak Skimmer (F-212)

Fungsi : Untuk memisahkan kotoran yang mengapung sekaligus

sebagai bak pengendapan awal.

Bahan konstruksi : beton bertulang

Dasar perencanaan :


App. D- 16


Perhitungan :


/6096,55558mkg

jamkg

= 55,7997 m3/jam



= 55,7997 m3/jam x 12 jam

= 669,596 m3


Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

596,669 3m

= 836,995 m3




Sehingga :

Volume bak = 30x3

836,995 m3 = 30x3

x3 = 30995,836 3m = 27,900 m3

x = 3,033 m

App. D- 17


Panjang = 5 x 3,033 m = 15,165 m

Lebar = 3 x 3,033 m = 9,099 m

Tinggi = 2 x 3,033 m = 6,066 m

Dimensi bak skimmer :


Panjang : 15,165 m

Lebar : 9,099 m

Tinggi : 6,066 m


Jumlah : 1 buah

5. Pompa Skimmer (L-216)

Fungsi : Untuk memompa air dari bak skimmer ke bak clarifier.


Bahan : Cast iron

Dasar perhitungan :



Viskositas = 0,8007 cp = 0,8007 x 10-3 kg/m.s = 0,000538 lb/ft.dt

Perhitungan :



428,625107,122484 = 1962,0124

ft3

App. D- 18

= 0,5450 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,5450)0,45 x (62,428)0,13

= 3,9 x 0,761 x 1,7116

= 5,080 in


OD = 5,563 in = 0,4636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,5450 ft3/dtk)/( 0,1390 ft2)

= 3,9209 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,9209 – 0 = 3,9209 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/428,62/9209,3421,0 3

App. D- 19



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 5 x 32 x 0,421 ft

= 67,36 ft



Lcoupling = 2 ID

= 7 x 2 x 0,421 ft

= 5,894 ft



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,421 ft

= 2,947 ft




= 1 x 300 x 0,421 ft

App. D- 20

= 126,3 ft


L pipa = 100 + 67,36 + 5,894 + 2,947 +126,3

= 302,501 ft




ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,004


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 421,02,322

501,302)9209,3(004,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322

)9209,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA

App. D- 21


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322)9209,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 5 x Dxgcx

vxKf2

2

= 421,02,322

)9209,3(75,052


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 2,7444 + 0,3119 + 0,5670 + 2,1264 = 5,7497 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 32 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,9209 ft/dtk

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.1.2)9209,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.32 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 5,7497


App. D- 22


= 550

)428,625450,0728,15( xx

= 0,9729 Hp ≈ 1 Hp



BHP = HppompaWHP 2

5,01==

η



87,02

≈==η


Nama alat : Pompa skimmer

Fungsi : Untuk memompa air dari bak skimmer ke bak clarifier.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 5,563 in = 0,4636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2

Daya pompa = 2,5 Hp

Jumlah = 1 buah

App. D- 23

6. Bak Clarifier (H-210)

Fungsi : Untuk tempat terjadinya koagulasi dan flokulasi dengan

penambahan koagulan alum (Al2(SO4)3 . 18 H2O)


Perencanaan:

Laju alir = 55.558,6096 kg/jam = 122484,5107 lb/jam

ρ air pada 30 OC = 995,68 kg/m3

Waktu tinggal = 4 jam

Jumlah = 1 buah

Rate alir Volumetrik = 3/9095,995/6096,55558mkgjamkg = 55,7997 m3/jam

Volume air = Rate Volumetrik x Waktu pengendapan

= 55,7997 m3/jam x 4 jam

= 223,1988 m3

Volume bak = 80 % Volume air

= 8,0

1988,223 = 278,999 m3

Alum yang dipakai sebanyak 30 % dari volume total air, dengan konsentrasi

80 ppm (0,08 kg/m3)

Jadi, kebutuhan koagulan =278,999 m3 x 30 % x 0,08 kg/m3

= 6,6960 kg/jam

Dalam sehari alum yang dibutuhkan adalah

= 6,6960 x 24 = 160,7031 kg/jam

App. D- 24

Volume tangki = 41 π x di2 x Ls ; Dimana Ls = 1,5 di

160,7031 kg/jam = ¼ π x di2 x 1,5 di

160,7031 kg/jam = ¼ π x 1,5 di3

di3 = 1775,1

7031,160 = 136,4782

di = 5,1487 m

Ls = 1,5 x 5,1487 m = 7,7231 m

Dimensi bak clrafier :

Bentuk : Silinder tertutup

Tinggi : 7,7231 m

Diameter : 5,1487 m

Menentukan dimensi pengaduk

Perencanaan :

Jenis pengaduk : Axial turbin 4 blades sudut 45o

Da/Dt = 1/3 , dimana Da = 1,1212 m = 3,6785 ft

Letak dari dasar = E/Da = 1

E = 3,6785 ft


Digunakan pengaduk jenis axial turbine with 6 blades at 45o angle (Brown

hal.507)


Dt (diameter silinder/tangki) = 5,1487 m = 16,8922 ft = 202,706 in.

App. D- 25


Dt/Di = 5,2

Zi = 0,75 – 1,3

ZI = 2,7 – 3,9

W/Di = 0,1 (Brown, hal 577)

Dimana :

Dt = diameter dalam dari silinder



L = panjang impeller


J = tebal blades


Dt/Di = 5,2

Di = 202,706 / 5,2 = 38,9819 in = 3,2485 ft = 0,9901 m


Zi = 0,75 – 1,3 (diambil 0,9)

Zi = 0,9 Di = 0,9 x 38,9819 = 35,0837 in = 2,9236 ft = 0,8911 m


41

=DtL

L = Dt41 =

49819,38 = 9,7455 in = 0,8121 ft


App. D- 26

1,0=DiW

W = 38,9819 x 0,1 = 3,8982 in = 0,3248 ft

• Menentukan tebal blades

J/Dt = 1/12 (Mc.Cabe, hal.253)

J = Dt/12

= 38,9819/12 = 3,2485 in. = 0,2707 ft


NRe = μ

ρxDixn 2

P = gc

Dixnxx 53ρΦ

Dimana :

n = putaran pengaduk = 120 rpm = 2 rps


P = daya motor (HP)

ρ = 62,160568 lb/ft3


μ = 0,9 cp = (0,9) x (6,7197. 10-4)

= 6,05.10-4 lb/ft.s

Sehingga :

NRe = ( )sftlb

ftlbxftx./10.05,6

/160568,622485,3)2(4

32

−


App. D- 27

Dari Mc.Cabe II hal.47, diketahui aliran liquid dalam turbulen (NRe >

2100).

Dari G.G. Brown fig 4.77 hal. 507, diperoleh Φ = 0,7

P = ( )lbfdtftlb

ftxxftlbx../2,32

)2485,3(2/160568,627,02

533

= 3910,763 lb.ft/dt = 7,110 HP

Kehilangan-kehilangan daya :

• Gain loses (kebocoran daya pada proses dan bearing) diperkirakan

10% dari daya masuk.

• Transmission system loses (kebocoran belt atau gear)

diperkirakan 15% dari daya masuk.

Sehingga daya yang dibutuhkan = (01 + 0,15)P + P

= (0,25) x (7,110 Hp) + 7,110 HP

= 8,8876 Hp ≈ 10 Hp

Dimensi pengaduk :

Dt = 202,706 in

Di = 38,9819 in

Zi = 35,0837 in

L = 9,7455 in

W = 3,8982 in

J = 3,2485 in

Daya = 10 Hp

App. D- 28

7. Sand Filter (H-217)

Fungsi : Menghilangkan warna, rasa dan bau air sungai

Type : Tangki mendatar

Perencanaan :

Waktu tinggal : 0,5 jam


Densitas air 30oC : 995,68 kg/m3

Perhitungan :


Volume air = 55,7997 m3/jam x 0,5 jam

= 27,8999 m3

Direncanakan volume air mengisi 80 % Volume air, sehingga :

Volume air dalam silinder = 80 % x 27,8999 m3= 22,3199 m3

Volume tangki = Volume padatan x Volume air

Volume ruang kosong = 20% volume tangki, sehingga :

Volume ruang kosong = 0,2 x (22,3199 m3)

= 4,4640 m3

Porositas =gkiVpadakosongVruang

kosongVruangtan+

Asumsi porositas bad = 0,4 maka

0,4 = tan4640,4

4640,43

3

padaVolumemm

+

0,4 (4,4640 m3+ volume padatan) = 4,4640 m3

App. D- 29

1,7856 m3 + 0,4 volume padatan = 4,4640 m3

Volume padatan = 6,6960 m3

Volume total tangki = Volume padatan + Volume air

= 6,6960 m3 + 27,8999 m3

= 34,5958 m3

Menentukan dimensi tangki

Bahan mengisi 80 % Volume tangki, maka:

Volume tangki = 8,0

tan gkitotalvolume

= 8,0

5958,34 3m = 43,2448 m3

V = ¼ π x di2 x Ls

Ls = 1,5 di

43,2448 m3 = ¼ π x di2 x 1,5 di

43,2448 m3 = 1,178571 di3

di3 = 36,6925 m3

di = 3,3230 m = 130,8265 in

Ls = 1,5 x 3,3230 m = 4,9845 m

Menentukan tinggi tutup

h = 0,196 di

= 0,196 x 3,3230 m

= 0,6513 m

Jadi panjang total tangki = Ls + h

= 4,9845 m + 0,6513 m

App. D- 30

= 5,6358 m

Spesifikasi Tangki Sand Filter:

Type : Silinder mendatar

Tinggi = 5,6358 m

Diameter = 3,3230 m = 130,8265 in

Tutup = Standard dished

Jumlah = 1 buah

8. Bak Air Bersih (F-218)

Fungsi : Menampung air yang berasal dari sand filter


Perencanaan :

Rate air : 55.558,6096 kg/jam = 122484,5107 lb/jam

Densitas air 30oC : 995,68 kg/m3

Waktu tinggal : 24 jam

Perhitungan :


Volume air = 55,7997 m3/jam x 24 jam = 1339,193 m3

Bak air bersih terbagi menjadi 3 bak, sehingga :

Volume air 1 bak = 3

193,1339 3m = 446,3976 m3


Volume bak = 8,03976,446

App. D- 31

= 557,997 m3

Bak berbentuk empat persegi panjang dengan rasio :



Sehingga :

Volume bak = 30x3

557,997 m3 = 30x3

x3 = 30997,557 3m = 18,5999 m3

x = 2,6497 m


Panjang = 5 x 2,6497 m = 13,2485 m

Lebar = 3 x 2,6497 m = 7,9491 m

Tinggi = 2 x 2,6497 m = 5,2994 m

Dimensi bak skimmer :


Panjang : 13,2485 m

Lebar : 7,9491 m

Tinggi : 5,2994 m


Jumlah : 3 buah

9. Pompa Air Bersih (L-221)

Fungsi : Memompa air dari bak air bersih ke kation exhanger (D-210 A)

Tipe : Sentrifugal pump

App. D- 32

Bahan : Cost iron

Dasar perhitungan :




Perhitungan :



428,625107,122484 = 1962,0124

ft3

= 0,5450 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,5450)0,45 x (62,428)0,13

= 3,9 x 0,761 x 1,7116

= 5,080 in


OD = 5,563 in = 0,4636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2


V1 = Q/A1

App. D- 33


V2 = Q/A2

= (0,5450 ft3/dtk)/( 0,1390 ft2)

= 3,9209 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,9209 – 0 = 3,9209 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/428,62/9209,3421,0 3



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 5 x 32 x 0,421 ft

= 67,36 ft



Lcoupling = 2 ID

= 7 x 2 x 0,421 ft

= 5,894 ft

App. D- 34



Lgate valve = 7 ID

= 1 x 7 x 0,421 ft

= 2,947 ft




= 1 x 300 x 0,421 ft

= 126,3 ft


L pipa = 100 + 67,36 + 5,894 + 2,947 +126,3

= 302,501 ft




ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,004


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 421,02,322

501,302)9209,3(004,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA

App. D- 35


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322

)9209,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 421,02,322)9209,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 5 x Dxgcx

vxKf2

2

= 421,02,322

)9209,3(75,052


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 2,7444 + 0,3119 + 0,5670 + 2,1264 = 5,7497 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

App. D- 36

ΔZ = 32 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,9209 ft/dtk

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.1.2)9209,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.32 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 5,7497



= 550

)428,625450,0728,15( xx

= 0,9729 Hp ≈ 1 Hp



BHP = HppompaWHP 2

5,01==

η



87,02

≈==η


Nama alat : Pompa air bersih

Fungsi : Memompa air dari bak air bersih ke kation exhanger (D-210 A)


Bahan : Cast iron

App. D- 37

Dimensi pompa :

OD = 5,563 in = 0,4636 ft

ID = 5,047 in = 0,421 ft

A = 0,1390 ft2

Daya pompa = 2,5 Hp

Jumlah = 1 buah

10. Kation Exchanger (D-220A)

Fungsi : Menghilangkan ion-ion positif yang menyebabkan

kesadahan air.

Bahan kontruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M Type 316

Resin yang digunakan adalah hidrogen exchanger (H2Z), dimana tiap m3 H2Z

dapat menghilangkan 6500-9000 gram hardness.

Direncanakan H2Z yang dipakai sebanyak 7500 g/m3.

Perencanaan :




Perhitungan :



428,625201,118271 = 1894,5268 ft3 /jam

= 0,526 ft3/dtk = 236,21 gpm

Direncanakan:

Bejana berbentuk silinder

App. D- 38

Kecepatan air = 20 gpm/ft2

Tinggi bad = 10 m

• Luas penampang tangki = AirKecepatrikRateVolume

tan

= 2/2021,236

ftgpmgpm

= 11,811 ft2

= 1,10 m2

• Volume bad = Luas x Tinggi

= 1,10 m2 x 10 m = 10,970 m3

• Diameter bad :

A = π/4 x d2

1,10 m2 = π/4 x d2

d2 = 1,3975 m2

d = 1,1822 m

• Direncanakan:

H/D = 10

H = 10 x 1,1822 m

= 13,9479 m

• Volume tangki = H x A

= 13,9479 m x 1,10 m2

= 15,3723 m3

App. D- 39

Asumsi: Tiap galon air mengandung 10 gram hardness, maka:

Kandungan kation = 236,21 gpm x 60 mnt/jam x 10 gram

= 141728,6821 gram/jam

Dalam 10,970 m3 H2Z dapat menghilangkan hardness sebanyak:

= 10,970 m3 x 8000 gram/m3

= 87762,0745 gram x (2,2046/1000 lb/gram) x 7000 gram/lb

=1354361,887 gram

Umur resin = jamgram

gram/6821,141728

887,1354361

= 9,556 jam

Setelah 9,556 jam, resin harus segera diregenerasi dengan menambahkan

asam sulfat atau asam klorida.

Spesifikasi kation exchanger :

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M Type 316

Diameter : 1,1822 m

Tinggi : 13,9479 m

Volume tangki : 15,3723 m3

11. Anion Exchanger (D-220B)

Fungsi : untuk menghilangkan ion-ion negatif yang dapat menyebabkan

kesadahan air.

Bahan : Carbon steel SA-240 Gradew M Type 316

Anion Exchanger direncanakan berkapasitas 5000 g anoion /m3 resin

Perencanaan :


App. D- 40



Perhitungan :



428,625201,118271 = 1894,5268 ft3 /jam

= 0,526 ft3/dtk = 236,21 gpm

Dierncanakan:

Bejana berbentuk silinder

Kecepatan air = 20 gpm/ft2

Tinggi bad = 10 m

• Luas penampang tangki = AirKecepatrikRateVolume

tan

= 2/2021,236

ftgpmgpm

= 11,811 ft2

= 1,10 m2

• Volume bad = Luas x Tinggi

= 1,10 m2 x 10 m = 10,970 m3

• Diameter bad :

A = π/4 x d2

1,10 m2 = π/4 x d2

d2 = 1,3975 m2

App. D- 41

d = 1,1822 m

• Direncanakan:

H/D = 10

H = 10 x 1,1822 m

= 13,9479 m

• Volume tangki = H x A

= 13,9479 m x 1,10 m2

= 15,3723 m3

Asumsi: Tiap galon air mengandung 20 gram hardness, maka:

Kandungan anion = 236,21 gpm x 60 mnt/jam x 20 gram

= 283457,3642 gram/jam

Dalam 10,970 m3 H2Z dapat menghilangkan hardness sebanyak:

= 10,970 m3 x 5000 gram/m3

= 54851,2699 gram x (2,2046/1000 lb/gram) x 7000 gram/lb

= 846476,1791 gram

Umur resin = jamgram

gram/3642,283457

1791,846476

= 2,896 jam

Setelah 2,896 jam, resin harus segera diregenerasi dengan menambahkan

asam sulfat atau asam klorida.

Spesifikasi anion exchanger :

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-240 Grade M Type 316

Diameter : 1,1822 m

App. D- 42

Tinggi : 13,9479 m

Volume tangki : 15,3723 m3

12. Bak Air Lunak (F-222)

Fungsi : untuk menampung air bersih untuk umpan boiler dan air proses.


Dasar perencanaan :



Perhitungan :


/6096,647.53mkg

jamkg

= 53,8804 m3/jam



= 53,8804 m3/jam x 12 jam

= 646,5645 m3


Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

5645,646 3m

= 808,2056 m3


App. D- 43



Sehingga :

Volume bak = 30x3

836,995 m3 = 30x3

x3 = 30

2056,808 3m = 26,9402 m3

x = 2,9978 m


Panjang = 5 x 2,9978 m = 14,989 m

Lebar = 3 x 2,9978 m = 8,9934 m

Tinggi = 2 x 2,9978 m = 5,9956 m

Dimensi bak air lunak:


Panjang : 14,989 m

Lebar : 8,9934 m

Tinggi : 5,9956 m


Jumlah : 1 buah

13. Pompa air boiler (L-223)

Fungsi : untuk memompa air dari bak air bersih ke bak steam kondesat.


Bahan : Cast iron

Dasar perhitungan :

App. D- 44

Rate alir = 855,7169 kg/jam = 1886,5135 lb/jam



Perhitungan :



428,625135,1886 = 30,2190 ft3 /jam

= 0,0084 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,0084)0,45 x (62,428)0,13

= 3,9 x 0,1164 x 1,7116

= 0,777 in

Standarisasi ID = ½ in sch 40 (Geankoplis, App A.5 hal 892 )

OD = 0,840 in = 0,07 ft

ID = 0,622 in = 0,052 ft

A = 0,00211 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,0084 ft3/dtk)/( 0,00211 ft2)

App. D- 45

= 3,9783 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,9783 ft/dtk – 0 = 3,9783 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/428,62/9783,3052,0 3



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 5 x 32 x 0,052 ft

= 8,32 ft



Lcoupling = 2 ID

= 7 x 2 x 0,052 ft

= 0,728 ft



Lgate valve = 7 ID

App. D- 46

= 1 x 7 x 0,052 ft

= 0,364 ft




= 1 x 300 x 0,052 ft

= 15,6 ft


L pipa = 100 + 8,32 + 0,728 + 0,364 +15,6

= 125,012 ft


Digunakan bahan pipa yang terbuat dari Commercial steel.


ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,004


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 052,02,322

012,125)9783,3(004,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2

App. D- 47


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 052,02,322

)9783,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 052,02,322)9783,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 5 x Dxgcx

vxKf2

2

= 052,02,322

)9783,3(75,052


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 9,4531 + 2,5993 + 4,7261+ 17,7228 = 34,5013 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 32 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,9783 ft/dtk

App. D- 48

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.1.2)9783,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.32 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 34,5013

= 44,4862 lbf.ft /lbm


= 550

)428,620084,04862,44( xx

= 0,04 Hp ≈ 0,5 Hp



BHP = HppompaWHP 1

5,05,0==

η



87,01

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : Untuk memompa air sungai ke bak air bersih


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 0,840 in = 0,07 ft

ID = 0,622 in = 0,052 ft

A = 0,00211 ft2

App. D- 49

Daya pompa = 1,5 Hp

Jumlah = 1 buah

14. Bak Steam Kondensat (F-231)

Fungsi : untuk menampung air bersih untuk umpan boiler.


Dasar perencanaan :

Rate aliran : 855,7169 kg/jam = 1886,5135 lb/jam


Perhitungan :


/7169,855mkg

jamkg

= 0,8594 m3/jam



= 0,8594 m3/jam x 12 jam

= 10,3132 m3


Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

3132,10 3m

= 12,8914 m3


App. D- 50



Sehingga :

Volume bak = 30x3

12,8914 m3 = 30x3

x3 = 30

8914,12 3m = 0,4297 m3

x = 0,7546 m

Jadi ukuran bak steam kondensat :

Panjang = 5 x 0,7546 m = 3,773 m

Lebar = 3 x 0,7546 m = 2,2638 m

Tinggi = 2 x 0,7546 m = 1,5092 m

Dimensi bak Kondensat:


Panjang : 3,773 m

Lebar : 2,2638 m

Tinggi : 1,5092 m


Jumlah : 1 buah

15. Pompa Deaerator (L-232)

Fungsi : untuk memompa air dari bak steam kondensat ke deaerator.


Bahan : Cast iron

Dasar perhitungan :

App. D- 51




Perhitungan :



428,625135,1886 = 30,2190 ft3 /jam

= 0,0084 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,0084)0,45 x (62,428)0,13

= 3,9 x 0,1164 x 1,7116

= 0,777 in


OD = 0,840 in = 0,07 ft

ID = 0,622 in = 0,052 ft

A = 0,00211 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,0084 ft3/dtk)/( 0,00211 ft2)

App. D- 52

= 3,9783 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,9783 ft/dtk – 0 = 3,9783 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/428,62/9783,3052,0 3



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 5 x 32 x 0,052 ft

= 8,32 ft



Lcoupling = 2 ID

= 7 x 2 x 0,052 ft

= 0,728 ft



Lgate valve = 7 ID

App. D- 53

= 1 x 7 x 0,052 ft

= 0,364 ft




= 1 x 300 x 0,052 ft

= 15,6 ft


L pipa = 100 + 8,32 + 0,728 + 0,364 +15,6

= 125,012 ft


Digunakan bahan pipa yang terbuat dari Commercial steel.


ε/D = 0,0001, di dapat f = 0,004


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 052,02,322

012,125)9783,3(004,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2

App. D- 54


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 052,02,322

)9783,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 052,02,322)9783,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 5 x Dxgcx

vxKf2

2

= 052,02,322

)9783,3(75,052


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 9,4531 + 2,5993 + 4,7261+ 17,7228 = 34,5013 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 32 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,9783 ft/dtk

App. D- 55

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.1.2)9783,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.32 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 34,5013

= 44,4862 lbf.ft /lbm


= 550

)428,620084,04862,44( xx

= 0,04 Hp ≈ 0,5 Hp



BHP = HppompaWHP 1

5,05,0==

η



87,01

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : untuk memompa air dari bak steam kondensat ke deaerator.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 0,840 in = 0,07 ft

ID = 0,622 in = 0,052 ft

A = 0,00211 ft2

App. D- 56

Daya pompa = 1,5 Hp

Jumlah = 1 buah

16. Deaerator (D-233)

Fungsi : Menghilangkan gas impurities dalam air umpan boiler dengan

injeksi steam.

Type : Bejana horisontal

Bahan : Carbon Steel SA 240 Grade M Type 316

Dasar perencanaan :



Perhitungan :


/7169,855mkg

jamkg

= 0,8594 m3/jam

Volume air = Rate Volumetrik x Waktu tinggal

= 0,8594 m3/jam x 1 jam

= 0,8594 m3

Direncanakan air mengisi 80% Volume tangki

Maka:

Volume tangki = 8,0

8594,0 3m

= 1,0743 m3

Direncanakan bak berbentuk silinder dengan panjang Ls = 1,5 Di

App. D- 57

Volume tangki = ¼ x π x d2 x Ls

1,0743 m3 =1/4 x π x Di2 x 1,5 Di

1,0743 m3 =1,178571 Di3

Di3 = 0,9115 m3

Di = 0,9696 m

Ls = 1,5 Di

= 1,5 x 0,9696 m

= 1,4544 m

Spesifikasi Deaerator:

Bentuk : Bejana horizontal

Diameter : 0,9696 m

Tinggi : 1,4544 m

Bahan : Carbon Steel SA 240 Grade M Type 316

Jumlah : 1 buah

17. Bak Boiler Feed Water (F-234)

Fungsi : untuk menampung air dari deaerator.


Dasar perencanaan :



Perhitungan :


/7169,855mkg

jamkg

= 0,8594 m3/jam

App. D- 58



= 0,8594 m3/jam x 12 jam

= 10,3132 m3


Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

3132,10 3m

= 12,8914 m3




Sehingga :

Volume bak = 30x3

12,8914 m3 = 30x3

x3 = 30

8914,12 3m = 0,4297 m3

x = 0,7546 m

Jadi ukuran bak boiler feed water :

Panjang = 5 x 0,7546 m = 3,773 m

Lebar = 3 x 0,7546 m = 2,2638 m

Tinggi = 2 x 0,7546 m = 1,5092 m

Dimensi bak boiler feed water:

App. D- 59


Panjang : 3,773 m

Lebar : 2,2638 m

Tinggi : 1,5092 m


Jumlah : 1 buah

18. Pompa Boiler (L-235)

Fungsi : untuk memompa air dari bak boiler feed water ke boiler.


Bahan : Cast iron

Perencanaan :




Perhitungan :



428,625135,1886 = 30,2190 ft3 /jam

= 0,0084 ft3/dtk



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,0084)0,45 x (62,428)0,13

App. D- 60

= 3,9 x 0,1164 x 1,7116

= 0,777 in


OD = 0,840 in = 0,07 ft

ID = 0,622 in = 0,052 ft

A = 0,00211 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,0084 ft3/dtk)/( 0,00211 ft2)

= 3,9783 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,9783 ft/dtk – 0 = 3,9783 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/428,62/9783,3052,0 3



Direncanakan :




App. D- 61

Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,052 ft

= 4,992 ft



Lgate valve = 7 ID

= 2 x 7 x 0,052 ft

= 0,728 ft




= 1 x 300 x 0,052 ft

= 15,6 ft


L pipa = 50 + 4,992 + 0,728 +15,6

= 71,32 ft


Digunakan bahan pipa yang terbuat Cast iron.

Maka : ε = 2,6 . 1 0-5 m = 0,000151 ft (Geankoplis, hal 88)

ε/D = ft

mftxm052,0

/2808,3)10.6,2( 5−

= 0,00164, di dapat f = 0,067


App. D- 62

F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 052,02,322

32,71)9783,3(067,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 052,02,322

)9783,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 052,02,322)9783,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 052,02,322

)9783,3(75,032

xxxx = 17,7228 lbf.ft

/lbm

Sehingga :

App. D- 63

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 9,0333 + 2,5993 + 4,7261 + 17,7228 = 34,0815 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 35 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,9783 ft/dtk

α = 2

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.2.2)9783,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.35 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 34,0815

= 44,8566 lbf.ft /lbm


= 550

)428,620084,0)8566,44( xx

= 0,04277 Hp ≈ 0,5 Hp




55,05,0

≈==η


App. D- 64


78,01

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : untuk memompa air dari bak boiler feed water ke boiler.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 0,840 in = 0,07 ft

ID = 0,622 in = 0,052 ft

A = 0,00211 ft2

Daya pompa = 1,5 Hp

Jumlah = 1 buah

19. Pompa Klorinasi (L-241)

Fungsi : untuk memompa air dari bak air bersih ke bak klorinasi.


Bahan konstruksi : Cast iron

Perencanaan :

Rate alir = 1911 kg/jam = 4212,9906 lb/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,160568 lb/ft3

Viskositas air = 0,9 cp = 0,000605 lb/ft.dt.

Perhitungan :


App. D- 65


/9906,4212ftlb

jamlb = 67,7759 jam/ft3

= 0,0188 ft3/dt.



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,0188)45 x (62,160568)0,13

= 3,9 x 0,1672 x 1,7106

= 1,115 in


OD = 1,315 in = 0,110 ft

ID = 1,049 in = 0,087 ft

A = 0,00600 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,0188 ft3/dtk)/( 0,00600 ft2)

= 3,1378 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,1378 ft/dtk – 0 = 3,1378 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

App. D- 66

= dtkftlb


/160568,62/1378,3087,0 3



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,087 ft

= 8,352 ft



Lgate valve = 7 ID

= 2 x 7 x 0,087 ft

= 1,218 ft




= 1 x 300 x 0,087 ft

= 26,1 ft


L pipa = 50 + 8,352 + 1,218 +26,1

App. D- 67

= 85,67 ft




ε/D = ft

mftxm087,0

/2808,3)10.6,2( 5−

= 0,00098, di dapat f = 0,0084


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 087,02,322

67,85)1378,3(0084,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 087,02,322

)1378,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


App. D- 68

F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 087,02,322)1378,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 087,02,322

)1378,3(75,032

xxxx =3,9539 lbf.ft /lbm

Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 5,0584 + 0,9665 + 1,7573 + 3,9539 = 11,7361 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 35 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,1378 ft/dtk

α = 1,05

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.05,1.2

)1378,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.35 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 11,7361

= 22,5339 lbf.ft /lbm


App. D- 69

= 550

)160568,620188,0)5339,22( xx

= 0,04788 Hp



BHP = HppompaWHP 19152,0

25,004788,0

==η



78,019152,0

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : untuk memompa air dari bak air bersih ke bak klorinasi.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 1,315 in = 0,110 ft

ID = 1,049 in = 0,087 ft

A = 0,00600 ft2

Daya pompa = 0,5 Hp

Jumlah = 1 buah

20. Bak Klorinasi (F-240)

Fungsi : untuk menampung air bersih yang digunakan sebagai air

sanitasi.

App. D- 70

Bahan konstruksi : Beton bertulang.

Perencanaan :


Densitas air = 995,68 kg/m3

Perhitungan :


/1911mkg

jamkg

= 1,9193 m3/jam


Volume air = rate volumetrik x waktu tinggal

= 1,9193 m3/jam x 12 jam

= 23,0315 m3


Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

0315,23 3m

= 28,7894 m3




Sehingga :

Volume bak = 30x3

28,7894 m3 = 30x3

App. D- 71

x3 = 30

7894,28 3m = 0,9596 m3

x = 0,9864 m

Jadi ukuran bak klorinasi :

Panjang = 5 x 0,9864 m = 4,932 m

Lebar = 3 x 0,9864 m = 2,9592 m

Tinggi = 2 x 0,9864 m = 1,9728 m

Dimensi bak Klorinasi :


Panjang : 4,932 m

Lebar : 2,9592 m

Tinggi : 1,9728 m


Jumlah : 1 buah

21. Pompa air sanitasi (L-242)

Fungsi : untuk memompa air dari bak klorinasi ke bak air sanitasi.



Perencanaan :




Perhitungan :


App. D- 72


/9906,4212ftlb

jamlb = 67,7759 jam/ft3

= 0,0188 ft3/dt.



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,0188)45 x (62,160568)0,13

= 3,9 x 0,1672 x 1,7106

= 1,115 in


OD = 1,315 in = 0,110 ft

ID = 1,049 in = 0,087 ft

A = 0,00600 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,0188 ft3/dtk)/( 0,00600 ft2)

= 3,1378 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,1378 ft/dtk – 0 = 3,1378 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

App. D- 73

= dtkftlb


/160568,62/1378,3087,0 3



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,087 ft

= 8,352 ft



Lgate valve = 7 ID

= 2 x 7 x 0,087 ft

= 1,218 ft




= 1 x 300 x 0,087 ft

= 26,1 ft


L pipa = 50 + 8,352 + 1,218 +26,1

App. D- 74

= 85,67 ft




ε/D = ft

mftxm087,0

/2808,3)10.6,2( 5−

= 0,00098, di dapat f = 0,0084


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 087,02,322

67,85)1378,3(0084,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 087,02,322

)1378,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


App. D- 75

F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 087,02,322)1378,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 087,02,322

)1378,3(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 5,0584 + 0,9665 + 1,7573 + 3,9539 = 11,7361 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 35 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,1378 ft/dtk

α = 1,05

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.05,1.2

)1378,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.35 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡428,620 + 11,7361

= 22,5339 lbf.ft /lbm


App. D- 76

= 550

)160568,620188,0)5339,22( xx

= 0,04788 Hp




25,004788,0

==η



78,019152,0

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : untuk memompa air dari bak klorinasi ke bak air sanitasi.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 1,315 in = 0,110 ft

ID = 1,049 in = 0,087 ft

A = 0,00600 ft2

Daya pompa = 0,5 Hp

Jumlah = 1 buah

22. Bak Air Sanitasi (F-243)

Fungsi : sebagai tempat menampung air sanitasi.

Bahan konstruksi : Beton bertulang.

App. D- 77

Perencanaan :


/1911mkg

jamkg

= 1,9193 m3/jam



= 1,9193 m3/jam x 12 jam

= 23,0315 m3


Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

0315,23 3m

= 28,7894 m3




Sehingga :

Volume bak = 30x3

28,7894 m3 = 30x3

x3 = 30

7894,28 3m = 0,9596 m3

x = 0,9864 m


App. D- 78

Panjang = 5 x 0,9864 m = 4,932 m

Lebar = 3 x 0,9864 m = 2,9592 m

Tinggi = 2 x 0,9864 m = 1,9728 m

Dimensi bak Klorinasi :


Panjang : 4,932 m

Lebar : 2,9592 m

Tinggi : 1,9728 m


Jumlah : 1 buah

23. Pompa Air Pendingin (L-224)

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke bak air pendingin.



Perencanaan :




Perhitungan :



/7479,74254ftlbjamlb = 1189,4030 jam/ft3

= 0,3304 ft3/dt.

App. D- 79



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,3304)45 x (62,430266)0,13

= 3,9 x 0,6075 x 1,7116

= 4,055 in

Standarisasi ID = 3 ½ in sch 80 (Geankoplis, App A.5 hal 892 )

OD = 4,000 in = 0,333 ft

ID = 3,548 in = 0,296 ft

A = 0,06870 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,3304 ft3/dt)/( 0,06870 ft2)

= 4,8092 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 4,8092 ft/dtk – 0 = 4,8092 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/430266,62/8092,4296,0 3


App. D- 80


Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,296 ft

= 28,416 ft



Lgate valve = 7 ID

= 2 x 7 x 0,296 ft

= 4,144 ft




= 1 x 300 x 0,296 ft

= 88,8 ft


L pipa = 100 + 28,416 + 4,144 + 88,8

= 221,36 ft



App. D- 81


ε/D = ft

mftxm296,0

/2808,3)10.6,2( 5−

= 0,00029, di dapat f = 0,005


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 296,02,322

36,221)8092,4(005,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 296,02,322

)8092,4(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 296,02,322)8092,4(1 2



App. D- 82

Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 296,02,322

)8092,4(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 5,3715 + 0,6673 + 1,2133 + 2,7299 = 9,9820 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 35 ft

ΔP = 0

ΔV = 4,8092 ft/dtk

α = 1,05

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.05,1.2

)8092,4( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.35 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡430266,62

0 + 9,9820

= 20,9763 lbf.ft /lbm


= 550

)430266,623304,0)9763,20( xx

= 0,78668 Hp

App. D- 83




75,078668,0

==η



78,0048912,1

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : Untuk memompa air bersih ke bak air pendingin.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 4,000 in = 0,333 ft

ID = 3,548 in = 0,296 ft

A = 0,06870 ft2

Daya pompa = 1,5 Hp

Jumlah = 1 buah

24. Bak Air Pendingin (F-225)

Fungsi : Sebagai tempat menampung air pendingin.


Perencanaan :



App. D- 84

Perhitungan :



/7327,33681mkg

jamkg

= 33,8279 m3/jam



= 33,8279 m3/jam x 12 jam

= 405,9344 m3


Volume bak = 8,0

airvolume

= 8,0

9344,405 3m

= 507,4180 m3




Sehingga :

Volume bak = 30x3

507,4180 m3 = 30x3

x3 = 30

4180,507 3m = 16,9139 m3

x = 2,5669 m

App. D- 85


Panjang = 5 x 2,5669 m = 12,8345 m

Lebar = 3 x 2,5669 m = 7,7007 m

Tinggi = 2 x 2,5669 m = 5,1338 m

Dimensi bak air pendingin :


Panjang : 12,8345 m

Lebar : 7,7007 m

Tinggi : 5,1338 m


Jumlah : 1 buah

25. Cooling Tower (P-227)

Fungsi : Untuk mendinginkan air.

Perencanaan :



Perhitungan :



/7327,33681mkg

jamkg

= 33,8279 m3/jam

= 8936,3163 galon/jam

= 148,9386 galon/menit.

App. D- 86

Suhu wet bulb udara = 25o C = 77o F

Suhu air masuk menara = 60o C = 140o F

Suhu air pendingin = 30o C = 86o F

Digunakan counter flow encluced draft tower, dari Perry gbr 12.14 hal.

12-17, maka konsentrasi air = 2,5 gpm/ft2, sehingga :

Luas yang dibutuhkan (A) = 2/5,2/9386,148

ftgpmmenitgalon

= 59,5754 ft2

Menghitung volume :

Luas = (π/4). d2

59,5754 ft2 = 0,785 d2

d2 = 75,8923 ft2

d = 8,7116 ft

Menghitung volume :

Direncanakan tinggi tower (L) = 3 x d

L = 3 x 8,7116 ft

= 26,1348 ft

Dari Perry’s edisi 7, gbr.12.15 hal. 12-17, didapatkan standar power

performance adalah 100%, maka :

Hp fan/ luas tower area (ft2) = 0,041 Hp/ft2

Hp fan = 0,041 Hp/ft2 x luas tower (ft2)

= 0,041 Hp/ft2 x 59,5754 ft2

= 2,4426 Hp = 2,5 Hp

Spesifikasi cooling tower :

App. D- 87

Diameter : 8,7116 ft

Tinggi : 26,1348 ft

Daya : 2,5 Hp

Jumlah : 1 buah

26. Pompa Peralatan (L-226)

Fungsi : untuk memompa air dari bak air pendingin ke peralatan

proses.


Bahan : Cast iron

Perencanaan :




Perhitungan :



/7479,74254ftlbjamlb = 1189,4030 jam/ft3

= 0,3304 ft3/dt.



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,3304)45 x (62,430266)0,13

App. D- 88

= 3,9 x 0,6075 x 1,7116

= 4,055 in

Standarisasi ID = 3 ½ in sch 80 (Geankoplis, App A.5 hal 892 )

OD = 4,000 in = 0,333 ft

ID = 3,548 in = 0,296 ft

A = 0,06870 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,3304 ft3/dt)/( 0,06870 ft2)

= 4,8092 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 4,8092 ft/dtk – 0 = 4,8092 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

= dtkftlb


/430266,62/8092,4296,0 3



Direncanakan :




App. D- 89

Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,296 ft

= 28,416 ft



Lgate valve = 7 ID

= 2 x 7 x 0,296 ft

= 4,144 ft




= 1 x 300 x 0,296 ft

= 88,8 ft


L pipa = 100 + 28,416 + 4,144 + 88,8

= 221,36 ft




ε/D = ft

mftxm296,0

/2808,3)10.6,2( 5−

= 0,00029, di dapat f = 0,005


App. D- 90

F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 296,02,322

36,221)8092,4(005,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 296,02,322

)8092,4(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 296,02,322)8092,4(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 296,02,322

)8092,4(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

App. D- 91

= 5,3715 + 0,6673 + 1,2133 + 2,7299 = 9,9820 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 35 ft

ΔP = 0

ΔV = 4,8092 ft/dtk

α = 1,05

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.05,1.2

)8092,4( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.35 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡430266,62

0 + 9,9820

= 20,9763 lbf.ft /lbm


= 550

)430266,623304,0)9763,20( xx

= 0,78668 Hp




75,078668,0

==η


App. D- 92


78,0048912,1

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : untuk memompa air dari bak air pendingin ke peralatan proses.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 4,000 in = 0,333 ft

ID = 3,548 in = 0,296 ft

A = 0,06870 ft2

Daya pompa = 1,5 Hp

Jumlah = 1 buah

27. Pompa air proses ke peralatan (L-228)

Fungsi : untuk memompa air dari bak air lunak ke peralatan proses.

Type : centirifugal pump

Bahan konstruksi : cast iron

Perencanaan :




Perhitungan :


App. D- 93


/259,42130ftlbjamlb = 674,8176 jam/ft3

= 0,1874 ft3/dt.



di opt. = 3,9 x qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x Qf0,45 x ρ0,13

= 3,9 x (0,1874)0,45 x (62,430266)0,13

= 3,9 x 0,4707 x 1,7116

= 3,142 in


OD = 3,500 in = 0,292 ft

ID = 3,068 in = 0,256 ft

A = 0,05130 ft2


V1 = Q/A1


V2 = Q/A2

= (0,1874 ft3/dt)/( 0,05130 ft2)

= 3,6530 ft/dtk

ΔV = V2 – V1 = 3,6530 ft/dtk – 0 = 3,6530 ft/dtk


NRe = μ

ρxVxD

App. D- 94

= dtkftlb


/430266,62/6530,3256,0 3



Direncanakan :




Lelbow = 32 ID

= 3 x 32 x 0,256 ft

= 24,576 ft



Lgate valve = 7 ID

= 2 x 7 x 0,256 ft

= 3,584 ft




= 1 x 300 x 0,256 ft

= 76,8 ft


L pipa = 100 + 24,576 + 3,584 + 76,8

App. D- 95

= 204,96 ft




ε/D = ft

mftxm256,0

/2808,3)10.6,2( 5−

= 0,000333, di dapat f = 0,0054


F1 = Dxgcx

Lxvxfx2

4 2 Δ = 256,02,322

96,204)6530,3(0054,04 2

xxxxx



Kc = 0,55 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


maka :

= 0,55 (1-0)2


F2 = Dxgcx

vxKc2

2

= 256,02,322

)6530,3(55,0 2



Kex = 2

2

11 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

AA


App. D- 96

F3 = Dxgcx

vxKc2

2

= 256,02,322)6530,3(1 2



Kf = 0,75

F4 = 3 x Dxgcx

vxKf2

2

= 256,02,322

)6530,3(75,032


Sehingga :

∑F = F1 + F2 + F3 + F4

= 3,5835 + 0,4452 + 0,8094 + 1,8212 = 6,6593 lbf.ft /lbm



⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δgc

V..2

2

α+ ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡Δgc

gZ . + ⎥⎦

⎤⎢⎣


Direncanakan :

ΔZ = 32 ft

ΔP = 0

ΔV = 3,6530 ft/dtk

α = 1

Sehingga :

-Ws = ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,32.1.2)6530,3( 2

+ ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡2,328,9.32 + ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡430266,62

0 + 6,6593

= 16,5056 lbf.ft /lbm


App. D- 97

= 550

)430266,621874,0)5056,16( xx

= 0,35110 Hp




75,035110,0

==η



78,046814,0

≈==η


Nama alat : Pompa

Fungsi : untuk memompa air dari bak air lunak ke peralatan proses.


Bahan : Cast iron

Dimensi pompa :

OD = 3,500 in = 0,292 ft

ID = 3,068 in = 0,256 ft

A = 0,05130 ft2

Daya pompa = 1,0 Hp

Jumlah = 1 buah

8.2 Unit penyediaan steam

Pada Pra Rencana Pabrik Metana ini kebutuhan air pengisi boiler atau air

umpan boiler berdasarkan pada kebutuhan steam.

App. D- 98

Adapun kebutuhan steam tersebut adalah :

- Kebutuhan steam pada tangki pemanas = 855,7169 kg/jam

Direncanakan banyak steam yang di supply adalah 20 % excess,

Maka kebutuhan steam adalah = 1,2 x 855,7169 kg/jam

= 1026,8603 kg/jam

Make up air untuk kebutuhan pemanas direncanakan 10 %,

Maka kebutuhan steam = 10 % x 1026,8603 kg/jam

= 1129,5463 kg/jam

Massa steam (ms) = 855,7169 kg/jam = 1886,5135 lb/jam

Power Boiler:

Direncanakan steam yang digunakan adalah saturated steam dengan kondisi :

Suhu (T) = 120o C = 248o F

Tekanan (P) = 1 atm = 14,7 psia

Air umpan boiler masuk pada suhu 86o F

Persamaan 172 Saver W.H “Team Air And Power”, Hal 140

Hp = )5,34(

)(xF

HfHgxms

fg

−

Dimana:

ms = Rate steam yang dihasilkan

= 855,7169 kg/jam = 1886,5135 lb/jam

Hg = Enthalpi steam pada 248o F

Hf = Enthalpi air masuk Boiler 86o F

Hfg = Enthalpi air pada suhu 86o F

34,5 = angka penyesuaian pada penguapan lb air/jam pada

App. D- 99

86o F menjadi uap kering.

Dari Geankoplis, App. A2-9 hal.859 didapat :

Hg pada 248o F = 14,7 psia = 1163,1 Btu/lb

Hf pada 86o F = 14,7 psia = 53,08 Btu/lb

Hfg pada 86o F = 14,7 psia = 970,3 Btu/lb

Sehingga :

Hp = )5,34(

)(xF

HfHgxms

fg

−

= )5,34)(/3,970(

/)08,531,1163(/5135,1886lbBtu

lbBtujamlb −

= 62,556 Btu/jam = 2023,2169 Hp

Kapasitas Boiler:

Q = 1000

)( HfHgxms − (Persamaan 171 Savern W.H, Hal 140)

Q = 1000

)08,531,1163(/5135,1886 −jamlb = 2094,068 Btu/jam

Dari Persamaan 173 (Savern WIH, Hal 141)

Vaktor Evaporasi = figHHfHg )( − =

3,970)08,531,1163( − = 1,144

Jadi air yang dibutuhkan = 1,144 x 1886,5135 lb/jam

= 2158,1652 lb/jam

= 978,9372 Kg/jam

Sebagai bahan bakar digunakan fuel oil 33 o API,

Heating Value, HV = 132000 btu/gallon = 35472,647 Btu/lb

(Perry’s ed.7, Hal 9-62)

App. D- 100

Diperkirakan effisiensi boiler 85 %, maka.

Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan

= HVxeff

HfHgxms )( −

= )/647,35472)(85,0(

/)08,531,1163(/5135,1886lbBtu

lbBtujamlb −

= 69,4510 lb/jam = 31,5027 kg/jam

Maka jumlah perpindahan panas boiler dan jumlah tube:

Heating value surface = 10 ft2/Hp boiler

Bila direncanakan panjang tube = 20 ft

Pipa yang digunakan = 6 in nominal pipa (IPS)

Luas permukaan linier feed = 1,734 ft2/ft (Tabel Kern, Hal 844)

Area yang diperlukan untuk transfer panas :

A = HV surface x Hp boiler

= 10 ft2/Hp boiler x 2023,2169 Hp

= 20232,169 ft2

Maka jumlah tube (Nt):

Nt = atxL

A

Nt = )20)(/734,1(

169,202322

2

ftftftft = 583,3959 = 584 buah

Spesifikasi alat:

Nama Alat : Boiler

Type : Fire tube boiler

App. D- 101

Fungsi : Menghasilkan steam

Rate steam : 1886,5135 lb/jam

Heating surface : 20232,169 ft2

Jumlah tube : 584 buah

Ukuran tube : 6 in ips = 20 ft,

Bahan bakar : Fuel oil 33o API

Rate diesel oil : 31,5027 kg/jam

Jumlah : 1 buah.

8.3. Unit Penyediaan Listrik

Kebutuhan tenaga listrik pada Pra Rencana Pabrik Metana ini

direncanakan dan disediakan oleh PLN dan generator set. Tenaga listrik yang

digunakan untuk menggerakkan motor, penerangan, instrumentasi dan lainnya.

Perincian kebutuhan listrik terbagi menjadi :

a. Peralatan proses produksi

b. Penerangan pabrik

c. Listrik untuk penerangan

a. Peralatan Proses Produksi

Pemakaian listrik pada proses produksi dapat dilihat dalam Tabel 8.1

Tabel 8.1. Pemakaian listrik pada peralatan proses produksi

No Kode Alat Nama Alat Jumlah Daya (Hp)

1 J - 117 Bucket elevator 1 2,5 2 L - 114 Pompa 1 0,5 3 L - 116 Pompa 1 12,5 4 R - 121 Tangki Pemanas 1 20 5 M - 111 Tangki Pengencer 1 1,0 6 L - 122 Pompa 1 2,0

App. D- 102

7 F - 123 Tangki Buffer 1 20 8 L - 124 Pompa 1 2,0 9 R - 120 Fermentor 24 432 10 L - 125 Pompa 24 12,5 11 G - 132 Kompresor I 1 7,5 12 R - 110 Absorber 1 10 13 G - 134 Kompresor II 1 15 14 G - 135 Ekspander 1 0,5 15 L - 136 Pompa 1 4,0 16 L - 138 Pompa 1 1,5 17 G - 139 Kompresor III 1 2,5 18 H - 140 Rotary Filter 1 0,5

Jumlah 834

b. Daerah Pengolahan Air

Pemakaian listrik daerah pengolahan pabrik Metana dapat dilihat dalam tabel 8.2

Tabel 8.2. Pemakaian listrik pada daerah pengolahan air

No Kode Alat Nama Alat Daya (Hp) 1 L-212 Pompa air sungai 2,5 2 L-214 Pompa air sedimentasi 2,5 3 L-216 Pompa skimer 2,5 4 L-221 Pompa air bersih 2,5 5 L-223 Pompa air boiler 1,5 6 L-224 Pompa air pendingin 1,5 7 L-226 Pompa air pendingin ke peralatan 1,5 8 H-210 Bak Clarifier 10 9 L-228 Pompa air proses ke peralatan 1,0 10 L-232 Pompa deaerator 1,5 11 L-235 Pompa ke boiler 1,5 12 L-239 Pompa fuel 3 13 L-241 Pompa klorinasi 0,5 14 L-242 Pompa air sanitasi 0,5 15 P-227 Cooling tower 2,5

Jumlah 35

Data total penggerak pada unit proses dan pengolahan air adalah:

= (834 + 35)Hp = 869 Hp

App. D- 103

= 869 Hp x 0,75 KW/Hp

= 655,913 KW = 655913 watt

c. Listrik Untuk Penerangan

Berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan no 7 tahun 1964 tentang syarat-

syarat kesehatan dan kebersihan serta penerangan dalam tempat kerja, dimana

untuk area kerja yang dituntut tingkat ketelitian tinggi dalam waktu yang lama,

syarat intensif penerangan tiap m2 area kerja 500-1000 Lux atau sama dengan

500-1000 Lumen/m2.

Pemakaian listrik untuk penerangan dapat diperoleh dengan mengetahui

luas bangunan dan area lahan yang dipergunakan dengan menggunakan rumus :

L = DUFA

.

.

Dimana :

L = lumen outlet

A = luas daerah

F = foot candle

U = koefisien utilitas = 0,8

D = efisiensi penerangan rata-rata = 0,75

Adapun luas pabrik yang memerlukan penerangan dapat dilihat dalam tabel 8.3

Tabel 8.3. Pemakaian listrik untuk penerangan

Luas No Bangunan m2 ft2Candle

(ft) Lumen

1 Pos penjagaan 50 164,04 10 2734 2 Taman 600 1968,48 5 16404 3 Parkir tamu 150 492,12 5 4101 4 Parkir karyawan 300 984,24 5 8202

App. D- 104

5 Parkir truk 1000 3280,8 5 27340 6 Ruang serba guna 400 1312,32 10 21872 7 Perpustakaan 400 1312,32 10 21872 8 Area perkantoran & TU 2000 6561,6 10 109360 9 Toilet 100 328,08 10 5468 10 Musholla 100 328,08 5 2734 11 Poliklinik 100 328,08 10 5468 12 Kantin 100 328,08 5 2734

13 Pemerikasaan bahan baku 100 328,08 5 2734

14 Gudang bahan baku 800 2624,64 10 43744 15 PMK 150 492,12 10 8202 16 Listrik/R.Genset 100 328,08 5 2734 17 Ruang bahan bakar 300 984,24 10 16404 18 Ruang boiler 400 1312,32 10 21872 19 Unit pengolahan air 1000 3280,8 10 54680 20 Ruang proses 50000 164040 20 5468000 21 Area perluasan pabrik 50000 164040 5 1367000 22 Bengkel dan garasi 1000 3280,8 10 54680 23 Litbang/ R&D 400 1312,32 10 21872 24 Laboratorium 400 1312,32 10 21872 25 Gudang produk 1000 3280,8 10 54680 26 Pos penimbangan 60 196,848 5 1640,4 27 Pembuatan sludge jalan 1500 4921,2 5 41010

Jumlah 112510 369122,8 7409413,4

a. Penerangan seluruh area kecuali jalan dan taman menggunakan Fluorecent

lamp type day light 40 watt yang mempunyai lumen output sebesar 1960

lumen.

Lumen output = wattlumen

401960 = 49 lumen/watt

Jumlah lumen total = 7409413,4 – 41010 – 16404

= 7351999,4 lumen

Tenaga listrik yang dibutuhkan = wattlumenlumen/49

4,7351999

= 150040,804 watt

App. D- 105

Jumlah lampu yang dibutuhkan = watt

watt40

804,150040

= 3751,020 buah ≈ 3752 buah.

b. Untuk penerangan jalan dan taman menggunakan mercury vapor light 100

watt dengan lumen output 3000 lumen.

Lumen output = wattlumen

1003000 = 30 lumen/watt

Jumlah lumen total = 41010 + 16404

= 57414 lumen

Tenaga listrik yang dibutuhkan = wattlumen

lumen/30

57414

= 1913,8 watt

Jumlah lampu yang dibutuhkan = watt

watt100

8,1913

= 19,138 buah ≈ 20 buah.

Dari perhitungan diatas didapatkan :

Lampu flourescent = 150040,804 watt

Lampu mercury = 1913,8 watt

Peralatan bengkel = 2500 watt

Peralatan laboratorium = 2000 watt

Keperluan lain-lain = 2000 watt

Jumlah = 158454,604 watt

Total kebutuhan listrik = listrik untuk penerangan + listrik untuk proses

= 158454,604 watt + 655913 watt

App. D- 106

= 808032,604 watt = 808,032604 kW

Untuk menjamin kelancaran proses produksi, maka direncanakan kebutuhan

listrik dari PLN sebesar 655,913 kW dan yang disuplay oleh diesel (generator)

sebesar 158,454604 kW.

Power faktor untuk generator = 0,75

Power yang dibangkitkan oleh generator = generatorfaktorPower

listrikDaya

= 75,0

454604,158 kW

= 211,2728 kW ≈ 250 kW

Jadi daya yang harus dihasilkan oleh generator =250 kW

4. Unit Penyediaan Bahan Bakar

Jenis bahan bakar yang digunakan adala solar (diesel oil)

a. Perhitungan kebutuhan bahan bakar

- Densitas (ρ) = 55 lb/cuft = 0,881 kg/liter

- Heating volue solar = 132000 Btu/gallon

= 988023,952 Btu/ft2

Bahan bakar untuk boiler = 31,5027 kg/jam

= literkg

jamkg/881,0

/5027,31

= 35,7579 liter/jam

= 858,1893 liter/hari

Bahan bakar untuk generator

- Daya generator = 250 kW

App. D- 107

Dimana :

1 kW = 3412,154 btu/jam

- Daya generator perhari = 250 kW x 3412,154 Btu/jam x 24 jam

= 20472924 btu/hari

- Efisiensi generator = 80 %

Bahan bakar yang dibutuhkan =)8,0)(/952,988023(

/204729242ftBtu

hariBtu

= 25,901 ft3/hari x 55 lb/ft

= 1424,574 lb/hari = 646,1827 kg/hari.

Volume solar yang dibutuhkan =luterkg

harikg/881,0

/1827,646 = 733,465 Liter /hari

Jadi kebutuhan total bahan bakar = 858,1893 liter/hari + 733,465 Liter /hari

= 1591,654 liter/hari

b. Tangki bahan bakar (F-238)

Fungsi : Menampung bahan bakar selama 10 hari

Type : Fixed roof

Bahan : High alloy stell SA 240 grade A

Kondisi : P = 14,7 psia

T = 30o C


Perhituingan :

Volume bahan bakar = 1591,654 liter/hari

Dalam 30 hari = 1591,654 liter/hari x 30 hari

= 47749,63 liter

App. D- 108

= 47,7496 m3/hari

Bahan bakar mengisi 80 % volume total tangki, maka”

Volume tangki = %80

/7496,47 3 harim

= 59,6870 m3

V tangki = ¼ x π x d2 x 1,5 d

59,6870 m3 = ¼ x 3,14 x d2 x 1,5 d

59,6870 m3 = 1.1775 d3

d3 = 1775,1

6870,59 3m = 50,6896 m3

d = 3,7009 m = 12,1426 ft =145,7118 in

Menghitung tinggi tangki (H) :

H = 1,5 x 3,7009 m

= 5,5514 m = 18,2140 ft = 218,5677 in

Standarisasi di (Brownell and young App E, Hal 347)

diperoleh:

di standar = 60 in

H standar = (1,5 x 60) in = 90 in


ts =)6,0(2 xpifxEx

pixdi−

+C

Dari (Brownell and Young), diperoleh:

F = 15600 Psi, E = 0,85, di = 60 in, C = 2/16

Pi = 55 lb/ft2 x 18,2140 ft

App. D- 109

= 1001,769 lb/ ft2

= 6,9567 lb/in2

ts = )9567,66,085,015600(2

60/9567,6 2

xxxxinlb

− +

162

= 162519,0 +

162 in

= 162519,2 ≈

163 in

Jadi tebal silinder = 163 in

Menentukan tebal tutup :

t =α2/1cos)6,0(2 xxpifxEx

dixpi−

+ C

=162

60cos)9567,66,085,015600(260/9567,6 2

+− xxxx

xinlb

=165038,0 +

162 in

= 165038,2 ≈

163 in


Fungsi : Menampung bahan bakar selama 10 hari

Type : Fixed roof

Bahan : High alloy stell SA 240 grade A

Dimensi tengki :

Diameter : 3,7009 m = 12,1426 ft =145,7118 in

Tinggi tangki : 5,5514 m = 18,2140 ft = 218,5677 in

App. D- 110

Tebal tangki : 3/16 in

Tebal tutup :3/16 in

App. D- 111

APPENDIX E

ANALISA EKONOMI

A. Metode Penafsiran Harga

Penafsiran harga tiap tahun mengalami perubahan sesuai dengan kondisi

perekonomian yang ada. Untuk penafsiran harga peralatan, diperlukan indeks

yang dapat dipergunakan untuk mengkonversi harga peralatan pada masa lalu,

sehingga diperoleh harga alat saat ini digunakan persamaan :

Cx = k

x

II

x Ck (Peter dan Timmerhause, 164)

Dimana: Cx = Tafsiran harga alat saat ini

Ck = Tafsiran harga alat pada tahun k

Ix = indeks harga saat ini

Ik = indeks harga tahun k

Sedangkan untuk menafsir harga alat yang sama dengan kapasitas yang berbeda

digunakan persamaan sebagai berikut :

VA=VB[CA/CB]n (Peter dan Timmerhause, 169)

Dimana :

VA = Harga alat A

VB = Harga alat B

App E- 1

CA = Kapasitas alat A

CB = Kapasitas alat B

n = Eksponen harga alat (Peter dan Timmerhause, 170)

Harga alat pada Pra Rencana Pabrik Metana didasarkan harga alat yang

terdapat pada Peter &Timmerhause dan G.D.Ulrich

Tabel E.1 Indeks Harga Alat pada Tahun Sebelum Evaluasi

No Tahun Y Indeks harga X X2 XY 1 1975 182 33124 359450 2 1976 192 36864 379392 3 1977 204 41616 403308 4 1978 219 47961 433182 5 1979 239 57121 472981 6 1980 261 68121 516780 7 1981 297 88209 588357 8 1982 315 98596 622348 9 1983 317 100489 628611 10 1984 323 104329 640832 11 1985 325 105625 645125 12 1986 318 101124 631548 13 1987 324 104976 643788 14 1988 343 117649 681884 15 1989 355 126025 706095 16 1990 356 126736 708440 ∑ 31720 4569 1358565 9062121

a = [ ][ ]22

2

)()().)(())((

XiXinYiXiXiXiYi

∑−∑∑∑−∑∑

= [ ][ ]2)4569()1358565(16

)9062121)(4569()1358565)(31720(−

− =1960,86396

App E- 2

b. = [ ][ ]22 )()(

))(().)((XiXin

YiXiYiXin∑−∑

∑∑−∑

= [ ][ ]2)4569()1358565(16

)31720)(4569()9062121)(16(−

− = 0,075766

Kenaikan harga tiap tahun merupakan fungsi linier tahun dan indwks harga tahin

k merupakan persamaan garis lurus, maka:

Y = bX + a

Dimana:

a = Konstanta

b = Gradien

Y = Tahun

X = Indeks harga

Jadi, persamaan harga indeks adalah

Y= 0,075766 X.+ 1960,86396

Indeks harga (X) pada tahun 2010 (Y-2010) adalah

2010 = 0,075766X +1960,86396

X =075766,0

86396,19602010 − = 648,5236122

B. Harga Peralatan

Dengan menggunakan rumus-rumus pada metode penafsiran harga

didapatkan harga peralatan proses seperti terlihat pada tabel E.2, dan harga

peralatan utilitas pada tabel E-3.

App E- 3

Contoh perhitungan peralatan:

Pompa Klorinasi (L-241)

Power pompa : 0,5 Hp = 0,3725 Kw


Bahan kontruksi : Cast iron

Jumlah : 1 buah

Dari fig 5-49 Ulrich 310 diperoleh:

Cp = $3000

CBM = CP x FBM

Jadi, CBM = $ 3000 x 1,0 = $ 3000

Harga pada tahun 2010 adalah:

1982arg2010arg

tahunahIndekstahunahIndeks x harga alat pada tahun 1982

=3155236122,648 x $ 3000 = $ 6184,750555

Bila 1$ = Rp 9200

Jadi harga pompa (L-241) dalam rupiah adalah:

= 1 x $ 6184,750555x Rp 9200 = Rp 56899705,11

Selanjutnya dengan perhitungan yang sama ditaksir harga peralatan pada pabrik

margarin dapat dilihat pada tabel E.2.

App E- 4

Tabel E.2. Harga peralatan pada tahun 2010

No Nama alat Kode jumlah (unit)

Harga/unit ($) 2010 Harga Total Rp

1 Storage Jotoran sapi 3 11874,72107 327742301,4

2 Bucket Elevator 1 32160,70289 295878736,43 Bin Kotoran Sapi 1 11132,551 102419469,24 Bin CaO 1 4638,562916 42674778,835 Tangki Pengencer 1 37108,50333 341398230,66 Pompa 1 4123,167037 37933136,747 Tangk Pencampur 1 41231,67037 379331367,398 Pompa 1 23502,05211 216218879,49 Tangky pemanas 1 9277,125833 85349557,66

10 Pompa 1 4700,410422 43243775,8811 tangky buffer 1 5566,2755 51209734,612 pompa 1 4700,410422 43243775,8813 Fermentor 25 41231,67037 9483284184,7014 pompa 24 27419,06079 6054128623,5115 cooler 1 18554,25167 170699115,3216 kompresor 1 81432,54898 749179450,5917 Absorber 1 22677,4187 208632252,0618 gas holder 1 274190,6079 2522553593,1319 kompresoor 1 69063,04787 635380040,3720 Ekspander 1 11647,94688 107161111,2921 pompa 1 15668,03474 144145919,6122 menara regenarasi 1 111325,51 1024194691,9523 pompa 1 9792,521712 90091199,7524 kompresor 1 23605,13129 217167207,8325 akumulator 1 74217,00666 682796461,3026 rotary filter 1 210281,5189 1934589973,6827 Bak cair 3 6193,478261 170940000,0028 Bak padat 4 7217,826087 265616000,00

Total 26427203569

App E- 5

Tabel E .3, Harga Peralatan Utilitas pada Tahun 2010

No Nama alat Kode Jumlah (unit)

Harga/unit ($) 2010 Harga Total Rp

1 Pompa Air sungai L-212 1 10307,91759 94832841,852 bak sedimentasi F-213 1 1485,016141 13662148,53 pompa sedimentasi L-214 1 10307,91759 94832841,854 bak skimmer F-212 1 1485,016141 13662148,55 pompa skimer L-216 1 10307,91759 94832841,856 bak clarifier H-210 1 371085,0333 3413982306,497 sand filter H-217 1 7916,480711 72831622,548 bak air bersih F-218 3 1144,713602 31594095,419 pompa air bersih L-221 1 10307,91759 94832841,85

10 kation Exchanger D-220A 1 117510,2605 1081094397,0611 anion Exchanger D-220B 1 117510,2605 1081094397,0612 bak air lunak F-222 1 1465,23992 13480207,2613 pompa air boiler L-223 1 8246,334074 75866273,4814 bak steam kondensat F-231 1 92,84040652 854131,7415 pompa deaerator L-232 1 8246,334074 75866273,4816 Deaerator D-233 1 2164,662694 19914896,7917 bak boiler feed water F-234 1 92,84040652 854131,7418 pompa boiler L-235 1 8246,334074 75866273,4819 pompa Klorinasi L-241 1 6184,750555 56899705,1120 bak klorinasi F-240 1 158,6388522 1459477,4421 pompa air sanitasi L-242 1 8246,334074 75866273,4822 bak air sanitasi F-243 1 158,6388522 1459477,4423 pompa air pendingin L-224 1 8246,334074 75866273,4824 bak air pendingin F-225 1 1074,289502 9883463,41525 Cooling tower P-227 1 10307,91759 94832841,8526 pompa peralatan L-226 1 8246,334074 75866273,48

27 pompa air proses ke peralatan L-228 1 7215,542314 66382989,29

28 bolier Q-230 1 35624,1632 327742301,4229 tangki bahan bakar F-238 1 4947,800444 45519764,09

Total 7181733511

Dari tabel E.2 dan E.3, maka dapat diketahui total harga peralatan proses dan

utilitas.

Harga total peralatan = harga peralatan proses + harga peralatan utilitas

= Rp 26.427.203.569 + Rp 7.181.733.511

App E- 6

= Rp 33.608.937.080

Dengan safety factor (keamanan) 20 %,

Maka harga total = 1,2 x Rp 33.608.937.080 = Rp 40.330.724.497

C. Utilitas

Bahan bakar boiler:

Pemakaian = 858,1893 liter/hari

Harga = Rp 4.500/L

Biaya = Rp 4.500/L x 858,1893 liter/hari x 300 hari/tahun

= Rp 1.158.555.555,00/tahun

Bahan bakar generator:

Pemakaian = 733,465 Liter /hari

Harga = Rp 4.500/L

Biaya = Rp 4.500/L x 733,465 Liter /hari x 300 hari/tahun

= Rp 990.177.750,00/tahun

Listrik

Pemakaian listrik PLN sebesar = 655,9313 kW

Biaya beban per bulan = Rp 50.000

Harga listrik = 373,87 KW

Biaya beban = Rp 50.000 x 12 bulan = Rp 600.000

Biaya pemakaian listrik = Rp 373,87 x 655,9313 kW x 21 jam x 300 hari/tahun

= Rp 544.968.121/tahun

Total biaya listrik = Rp 600.000 + 1.544.968.121 = Rp 1.545.568.121

App E- 7

Air pengolahan

Kebutuhan air per hari = 55.558,6096 kg/jam

= 55.558,6096 kg/jam x 21 jam/hari x 300 hari /tahun

= 350.019.240,5 kg/tahun

Biaya pengolahan rata-rata = Rp 30.000 per 20.000 kg air atau Rp. 1,5/kg

Biaya pengolahan per tahun = Rp. 1,5 /kg x 350.019.240,5 kg

= Rp.525.028.860

D. Harga Tanah dan Bangunan

Luas tanah = 40000 m2

Luas bangunan = 20000 m2

Harga tanah per m2 = Rp 50.000

Harga bangunan pabrik per m2 = Rp 100.000

Harga tanah = 40000 m2 x Rp 50.000 = 2.000.000.000 m2

Harga bangunan = 20000 m2 x Rp 100.000 = 2.000.000.000 m2

Jadi harga total tanah dan bangunan adalah:

= Rp 2.000.000.000 m2+ Rp 2.000.000.000 m2

= Rp 4.000.000.000 m2

E. Harga Bahan Baku

1. Harga Kotoran Sapi

Kebutuhan =16.666,7 kg/jam

Harga = Rp 5/kg

App E- 8

Biaya pembelian bahan baku pertahun = 16.666,7 kg/jam x 21 jam/hari x

300 hari/tahun x Rp 5/kg = Rp 525.001.050/tahun

2. Kapur Tohor

Kebutuhan = 4,3899 kg/jam

Harga = Rp 100/kg

Biaya untuk 1 tahun operasi = 4,3899 kg/jam x 21 jam/hari x 300

hari/tahun x Rp 100/kg = Rp 2.765.637/tahun

Total harga bahan baku = Rp 525.001.050/tahun + Rp 2.765.637/tahun

= Rp 527.766.687/tahun

F. Gaji Pegawai

Perhitungan gaji pegawai dapat dilihat pada tabel E. 4.

Tadel E.4. Daftar Gaji/Upah Karyawan

No Jabatan Jumlah Gaji/bulan Total 1 Direktur Utama 1 8.000.000 8.000.000 2 Direktur Teknik 1 6.500.000 6.500.000 3 Direktur Administrasi 1 6.500.000 6.500.000 4 Sekretaris 1 1.500.000 1.500.000 5 Staf sekretariat 2 1.200.000 2.400.000 6 Kepala Litbang 1 5.000.000 5.000.000 7 Staf Litbang 4 4.000.000 16.000.000 8 Kabag Pengendali Mutu 1 3.000.000 3.000.000 9 Kasie Pengendali Mutu 1 2.000.000 2.000.000

10 Karyawan Seksi Pengendali Mutu 2 800.000 1.600.000 11 Kabag Produksi 1 5.000.000 5.000.000 12 Kasie Produksi 1 4.000.000 4.000.000 13 Karyawan Seksi Produksi 116 800.000 80.000.000 14 Kasie Gudang 1 4.000.000 4.000.000 15 Karyawan Seksi Gudang a. Gudang Bahan Baku 4 800.000 3.200.000 b. Gudang Hasil Produksi 3 800.000 2.400.000 16 Kabag Teknik 1 5.000.000 5.000.000

App E- 9

17 Kasie Utilitas 1 4.000.000 4.000.000 18 Karyawan Seksi Utilitas 2 800.000 1.600.000 19 Kasie Bengkel & Perawatan 1 4.000.000 4.000.000 20 Karyawan seksi Bengkel & Perawatan 2 800.000 1.600.000 21 Kasie Lingkungan 1 4.000.000 4.000.000 22 Karyawan Seksi Lingkungan 2 800.000 1.600.000 23 Bagian Pemasaran 1 1.000.000 1.000.000 24 Kasie Penjualan 1 2.500.000 2.500.000 25 Karyawan Seksi Penjualan 2 800.000 1.600.000 26 Kasie Promosi 1 4.000.000 4.000.000 27 Karyawan Seksi Promosi 2 800.000 1.600.000 28 Kasie Research Marketing 1 4.000.000 4.000.000 29 Karyawan Seksi Research Marketing 2 800.000 1.600.000 30 Kasie Transportasi 1 3.000.000 3.000.000 31 Karyawan Seksi Transportasi 4 750.000 3.000.000 32 Kabag Keuangan 1 5.000.000 5.000.000 33 Kasie Pembukuan Keuangan 1 4.000.000 4.000.000 34 Karyawan seksi Pembukuan Keuangan 2 1.000.000 2.000.000 35 Kasie Penyediaan & Pembelanjaan 1 3.500.000 3.500.000 36 Karyawan Seksi Penyediaan & Pembelanjaan 2 800.000 1.600.000 37 Kabag SDM 1 5.000.000 5.000.000 38 Kasie Kesehatan 1 4.000.000 4.000.000 39 Karyawan Seksi Kesehatan 3 1.500.000 4.500.000 40 Kasie Ketenagakerjaan 1 2.500.000 2.500.000 41 Kabag Humas 1 3.000.000 3.000.000 42 Kasie Keamanan 1 1.000.000 1.000.000 43 KaryawanKemananan 18 850.000 15.300.000 44 Kasie Kebersihan 1 850.000 850.000 45 Karyawan Seksi Kebersihan 10 500.000 5.000.000

Total 210 265.250.000

Total gaji/ upah karyawan = 12 bulan x Rp. 265.250.000

= 3.183.000.000 / tahun

G. Harga Hasil Produksi

Perhitungan harga produk

A. Produk utama

CH4 = 16.662.240 kg/tahun

App E- 10

Harga tiap Kg = Rp. 4.500,00

Total harga jual = 16.662.240 kg/tahun x 4.500,00

= Rp. 74.980.080.000

B. Produk samping

Dry ice = 7247,2243 kg/jam x 21 jam/hari x 300 hari/tahun

= 45657513,1 kg/ tahun

Harga tiap Kg = Rp. 1000

Total harga jual = Rp. 1000 x 45657513,1 kg/ tahun

= Rp. 68.486.269.650

H. Pengemasan

Biaya Pengemasan

1. Produk Utama

Kapasitas Produk per tahun : 16.662.240 kg

Kemasan tabung tiap 3 kg.

Harga tiap tabung : Rp. 3000

Jumlah tabung dalam 1 tahun : 16.662.240 kg/3 kg = 5.554.080 buah

Harga tabung dalam 1 tahun : 5.554.080 x Rp.3000 = Rp.1.662.240.000

2. Produk Samping

Kapasitas Produk per tahun : 45.657.513,1 kg

Kemasan plastik tiap 10 kg.

Harga tiap plastik : Rp. 500

Jumlah tabung dalam 1 tahun : 45.657.513,1 kg /10 kg = 4.565.751 buah

Harga tabung dalam 1 tahun : 4.565.751 x Rp.500 = Rp.22.82.875.500

App E- 11

c

7

10

POTONGAN MEMBUJUR

TAMPAK ATAS TAMPAK ATAS

TAMPAK SAMPING

DETAIL PENGADUK

DETAIL LUG & GUSSET

DETAIL COIL PENDINGIN

TAMPAK ATAS

DETAIL BASE PLATE

DETAIL TUTUP ATAS

DETAIL TUTUP BAWAH

5

2 ln

1/16 ln

DETAIL FLANGE & BAUTDETAIL MAN HOLE

DETAIL LUBANG

KA

B

E

L

TR

TAMPAK SAMPING

1

23

4

5

8

6

9

11

12

13

TAMPAK SAMPING

170,

4375

IN

32,8017 IN

113,625 IN

114 IN

19,2026 IN

3/16 IN

6,1547 IN 12,75 IN

10 IN

3 IN4

IN

15 IN

2,0739 IN9,3741 IN

37,4963 IN

113,625 IN

114 IN

32,8017 IN

114 IN3/16 IN

19,2

026

IN1,

5 IN

113,625 IN

15

14

15 PONDASI HAS SA 240 Grade M Type 316 14. BASE PLATE HAS SA 240 Grade M Type 316 13. PENYANGGA HAS SA 240 Grade M Type 316 12. NOZZLE SLURRY HAS SA 240 Grade M Type 316 11. LUG AND GUSSET CARBON STEEL 10. POROS PENGADUK HAS SA 240 Grade M Type 316 9. COIL PENDINGIN HAS SA 240 Grade M Type 316 8. NOZZLE MAN HOLE HAS SA 240 Grade M Type 316 7. SILINDER HOT ROLLER SAE 1020 6. GASKET ASBESTOS FILLED 5. FLANGE HAS SA 336 Grade M Type 316 4. BAUT HAS SA 336 Grade M Type 316 3. TUTUP ATAS HAS SA 240 Grade M Type 316 2. NOZZLE GAS KELUAR HAS SA 240 Grade M Type 316 1. NOZZLE FEED MASUK HAS SA 240 Grade M Type 316 NO. KETERANGAN BAHAN

NOZZLE NPS A T R E K L B A 12 19 1 1/4 15 14 3/8 12,75 4 1/2 12,00 B 12 19 1 1/4 15 14 3/8 12,75 4 1/2 12,00 C 12 19 1 1/4 15 14 3/8 12,75 4 1/2 12,00 D 20 27 1/2 11 1/16 23 22 20 5 11/16 19,25 E 14 21 1 3/8 16 ¼ 15 ¾ 14,00 5 13,25

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI PERANCANGAN ALAT UTAMA

FERMENTOR DARANCANG OLEH DOSEN PEMBIMBING

MATIAS PHONE Ir. ACHMAD CHAUMAIDI, MT

0305010010 Ir. TAUFIK ISKANDAR

NOMOR ALIRAN NO KOMPOSISI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

1 CaO 4.3899 2 Ca(OH)2 5.4 0.54 0.54 0.54 5.4 0.054 5.4 0.054 5.4 3 Selulosa 12753.36 12753.36 12753.36 12753.36 3604.954 36.04954 3244.4586 36.04954 3244.4586 4 NH3 243.33 5 P 155 155 155 155 155 1.5345 153.45 1.5345 153.45 6 K 113.3340 113.334 113.334 113.334 113.334 1.122 112.2007 1.122 112.2007 7 Ca 40 40 40 40 40 0.396 39.6 0.396 39.6 8 Mg 30 30 30 30 30 0.297 29.7 0.297 29.7 9 H2S 35 35 35 35

10 NH4OH 500.85 500.85 500.85 515.5338 4.9584 510.378 4.9584 510.378 11 CH4 2644.8 2644.8 2644.8 2644.8 2644.8 2644.8 12 CO2 7273.2 7273.2 7273.2 25.9757 25.9757 25.9757 7247.2243 7247.2243 7247.2243 13 H2S 35 35 35 35 35 35 35 14 Inert 0.03073 0.03 0.03 0.03 0.03 0.00025 0.0248 0.00025 0.0248 15 Air 1.3104 3296.67 54 19711.16 19711.16 19765.16 665.64 19298.46 665.64 665.64 3103.7 3103.7 3103.7 15438.768 3859.692 15438.768 3859.692 16 Air proses 54 0.03073 16666.7 17 Dry ice 7247.2243

Jumlah 5.7003 54 16666.7 59.46 16666.7 33333.34 33333.34 33392.77 10618.64 23762.7118 10618.64 10618.64 2670.7757 2670.7757 2670.7757 10385.9243 10385.9243 3103.7 7282.2243 7247.2243 35 15483.1797 7954.9041 15483.1797 7954.9041

NERACA MASSA (Kg)

16

LEVEL CONTROLLER

15

WEIGHT CONTROLLER

14

PRESSURE CONTROLLER

13

TEMPERATUR CONTROLLER

12

FLOW CONTROLLER

11

COOLING TOWER WATER RETURN

10

STEAM CONDENSAT

9

STEAM

8

COOLING TOWER WATER SUPPLY

7

WATER PROSES

6 ALIRAN GAS

5 ALIRAN LIQUID

4

ALIRAN PADATAN

3 TEMPERATUR (oC)

2 TEKANAN (ATM)

1

NOMOR ALIRAN

NO. SIMBOL KETERANGAN

29 F-152 PENAMPUNG SLURY PADAT 4 28 F-151 PENAMPUNG SLURY CATR 3 27 F-150 SCREW PRESS 1 26 F-141 AKUMULATOR 1 25 G-140 EKSPANDER 1 24 G-139 KOMPRESOR 1 23 L-138 POMPA 1 22 F-137 MENARA REGENERASI 1 21 L-136 POMPA 1 20 G-135 EKSPANDER 1 19 G-134 KOMPRESOR 1 18 F-133 GAS HOLDER METANA 1 17 D-130 ABSORBER 1 16 G-132 KOMPRESOR 1 15 E-131 COOLER 1 14 L-125 POMPA 1 13 R-120 FERMENTOR 24 12 L-124 POMPA 24 11 F-123 TANGKI BUFFER 1 10 L_122 POMPA 1 9 R-121 TANGKI PEMANAS 1 8 L-116 POMPA 1 7 M-110 TANGKI PENCAMPUR 1 6 L-114 POMPA 1 5 M-111 TANGKI PENGENCER 1 4 F-112 BIN CaO 1 3 F-115 BIN KOTORAN SAPI 1 2 J-117 BUCKET ELEVATOR 1 1 F-113 STORAGE KOTORAN SAPI JUMLAH NO. KODE KETERANGAN

34 N- 244 GENSET 33 F-243 BAK AIR SANITASI 32 L-242 POMPA AIR SANITASI 31 L-241 POMPA KE BAK KLORINASI 30 F-240 BAK KLORINASI 29 L-239 POMPA FUEL 28 F-238 STORAGE FUEL 27 G-237 BLOWER 26 H-236 FILTER UDARA 25 L-235 POMPA KE BOILER 24 F-234 BAK BOILER FEED WATER 23 D-233 DEAERATOR 22 L-232 POMPA KE DEAERATOR 21 F-231 BAK STEAM CONDENSATE 20 Q-230 BOILER 19 L-228 POMPA AIR PROSES KE PERALATAN 18 P-227 COOLING TOWER 17 l-226 POMPA AIR PENDINGIN KE PERALATAN 16 F-225 BAK AIR PENDINGIN 15 L-224 POMPA AIR PENDINGIN 14 L-223 POMPA AIR BOILER 13 F-222 BAK AIR LUNAK 12 L-221 POMPA AIR BERSIH 11 D-220B ANION EXCHANGER 10 D-220A KATION EXCHANGER 9 F-218 BAK AIR BERSIH 8 H-217 SAND FILTER 7 L-216 POMPA SKIMMER 6 F-215 SKIMMER 5 L-214 POMPA BAK SEDIMENTASI 4 F-213 BAK SEDIMENTASI 3 L-212 POMPA AIR SUNGAI 2 H-211 FILTER 1 H-210 CLARIFIER

NO KODE ALAT UTAMA

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG UNIT PENGOLAHAN AIR

PRA RENCANA PABRIK METANA DIRANCANG OLEH : DISETUJUI DOSEN PEMBIMBING

MATIAS PHONE : 0305010010 PETRUS PULANG : 0305010012

Ir. ACHMAD CHAUMAIDI Ir . TAUFIK ISKANDAR

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGA DEWI

PERANCANGAN ALAT UTAMA ABSORBER

DIRANCANG OLEH DOSEN PEMBIMBING

PETRUS PULANG

0305010012

Ir. ACHMAD CHAUMEDI, MS Ir. TAUFIK ISKANDAR

NOZZLE NPS A T R E K L B

A 2 6 3/4 3 5/8 3 1/6 2,38 2 ½ 2,07

B 2 6 3/4 3 5/8 3 1/6 2,38 2 ½ 2,07

C 1 ¼ 4 5/8 5/8 2 ½ 2 5/16 1,66 2 ¼ 1,38

D 1 ¼ 4 5/8 5/8 2 1/2 2 5/16 1,66 2 1/4 1,38

14. ANCHOR BOLT HAS SA 268 Grade M Type 410

13. SKIRT SUPPORT HAS SA 268 Grade M Type 410

12. PONDASI CEMENT SAND AND GRAVEL

11. GUSSET CARBON STEEL SA 135Grade B

10. BERADING PLATE CARBON STEEL SA 135Grade B

9. NOZZTLE PENGELUARAN SLURY CARBON STEEL SA 135Grade B

8. TUTUP BAWAH HAS SA 336 Grade M Type 410

7. NOZZLE PEMASUKAN FEED CARBON STEEL SA 135Grade B

6. PACKING SUPPORT CARBON STEEL

5. ISIAN KERAMIK

4. SHELL HAS SA 268 Grade M Type 410

3. NOZZLE PEMASUKAN AIR CARBON STEEL SA 135Grade B

2. TUTUP ATAS HAS SA 268 Grade M Type 410

1. NOZZLE PENGELUARAN PRODUK CARBON STEEL SA 135Grade B

NO. KETERANGAN BAHAN

D

C

Documents

Pra Rencana Pabrik Metana (Ch4) Dari Kotoran Sapi