Diameter dan tinggi tangki Dari Metcalf, 1984, diperoleh :
Kedalaman air = 3-10 m
Settling time = 1-3 jam
Dipilih : kedalaman air h = 5 m, waktu pengendapan = 2 jam
Diameter dan Tinggi tangki Volume , V
=
3
kgm 985,66
kg2jam 1
57.600,057
= 58,44 m
3
2jam Faktor kelonggaran = 20
Volume = 1,2 × 58,44 m
3
= 70,128 m
3
a. Diameter dan tinggi tangki
H
s
½ D
Perbandingan tinggi silinder dengan diameter tangki H
s
: D = 4:3 ∼ Volume silinder tangki V
s
= Vs = 4
H πD
s 2
Brownell, 1959 Vs =
3 πD
3
∼ Volume alas berupa kerucut V
c
Universitas Sumatera Utara
½ D H
c
Vs = 12
H πD
c 2
........................................................................ Perry, 1999 Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter kerucut H
c
: D = 1:2 V
c
= 24
πD
3
........................................................................ Perry, 1999 ∼ Volume V
V = V
s
+ V
c
= 8
D 3
3
π
70,128 m
3
= 1,178097 D
3
D = 3,9052 m H
s
= 43 × D = 5,2069 m
b. Diameter dan tinggi kerucut
Perbandingan tinggi kerucut dengan diameter H
h
: D = 1: 2 Diameter tutup = diameter tangki = 3,9052 m
Tinggi tutup =
2 m
3,9052
= 1,9526 m Tinggi total = 7,1595 m
LC.13 Water Trap DT-01
Fungsi : Sebagai wadah pemisah air dan biogas.
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm
Universitas Sumatera Utara
Temperatur = 30
o
C = 303,15 K Kebutuhan perancangan = 3 hari
Komponen Laju massa
kghari Laju mol
kmolhari
CH
4
8.436,42 527,2763
H
2
S 23.423,44
532,351 CO
2
3,2622 0,095947
H
2
O 79,8108
4,433933
Total 31.942,94
1.064,16
Volume air untuk penyimpanan 3 hari 72 jam
Laju alir air = 79,8108 kghari
ρ
cairan
= 4,7205 kgm
3
Volume Cairan =
9073 ,
16 7205
, 4
79,8108 = m
3
hari Waktu Tinggal
= 3 hari Volume
= 50,7219 m
3
Volume Tangki 1,5xVolume Cairan = 1,5 x 50,7219 m
3
= 76,0828 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
s
: D = 3:2
Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki H
t
:D = 1:4
Volume silinder =
3 2
8 3
4 D
H D
s
π π
= ×
Volume tutup elipsoidal =
3
24 D
×
π
V
t
= V
s
+ 2V
h
V
t
=
3
24 11
D ×
π
Diameter tangki =
m 7531
, 3
3,14 11
76,0828 24
11 24
3 3
= ×
× =
π
t
V
= 147,7598 in
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tangki =
m 6297
, 5
7531 ,
3 2
3 =
×
Tinggi tutup elipsoidal =
m 9383
, 7531
, 3
4 1
= ×
Tinggi total tangki = H
s
+ 2H
e
= 7,5063 m
Tebal tangki
Allowable stress S
= 13.700 psi Efisiensi sambungan E
= 0,8 Corrosion factor
C
A
= 0,125 intahun Tekanan operasi
= 1 atm = 14,696 psia Tekanan design
= 1,05 x 14,696 = 15,431 psia n tahun pemakaian
= 10 tahun
in tahun
tahun in
t 2659
, 1
10 125
, 431
, 15
6 ,
8 ,
13700 x22,5568
2 1
431 ,
15 =
× +
× −
× ×
=
maka digunakan silinder dengan tebal tangki 1,5 in 0,032m.
LC.14 Desulfuriser D-01
Fungsi : menyerap gas H
2
S. Jenis
: Fixed bed ellipsoidal Bahan
: Carbon steel, SA-283, grade C Kondisi operasi
T = 65
C Walas, 1988
P = 1 atm
Jumlah gas terserap F = 3,2622 kghari
Volume adsorbent :
Katalis yang digunakan adalah ZnO Mann Spath, 2001
Sebanyak 30 kg
H2S
100 kg
adsorbent.
Densitas adsorbent = 1250 kgm
3
Mann Spath, 2001 Porositas pada design adsorber
ε = 0,4 Mann Spath, 2001
Jumlah katalis = 3,2622 x 10030
= 10,874 kghari Faktor keamanan 20
Universitas Sumatera Utara
Jumlah katalis aktual = 1+0,2 x 10,874 = 13,0488 kghari
volume adsorbent =
hari m
0174 ,
4 ,
1 1250
0488 ,
13
3
= −
Direncanakan banyak nya katalis selama 10 bulan operasi, maka : Volume adsorbent
= 0,0174 hari
m
3
x 30
10bulan bulan
hari ×
= 5,2195 m
3
Ukuran adsorber :
Volume total = 5,2195 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
s
: D = 3:2
Volume silinder =
3 2
8 3
4 D
H D
s
π π
= ×
Diameter tangki =
m 1,6427
3,14 3
5,2195 8
3 8
3 3
= ×
× =
π
t
V
= 64,673 in
Tinggi tangki =
m 2,4604
6427 ,
1 2
3 =
×
Direncanakan tangki mempunyai tutup dan alas berbentuk ellipsoidal, Perbandingan tinggi elipsoidal dengan diameter tangki H
t
:D = 1:4
Tinggi tutup elipsoidal =
m 4107
, 6427
, 1
4 1
= ×
Tinggi total adsorber = H
s
+ 2xH
e
= 3,2818 m
Tebal dinding tangki :
Tekanan = 1 atm
= 14,696 psi Tekanan design
= 1,05 x 14,696 = 15,43 psi
Allowable working stress S = 13.700 psi
Efisiensi sambungan E = 0,8
Corrosion factor C
A
= 0,125 inthn Umur alat n
= 10 thn Tebal silinder t
= t
s
=
A
C P
6 ,
SE PR
n +
−
Universitas Sumatera Utara
=
10 0,125
43 ,
15 x
0,6 0,8
x 13700
in 58,7677
2 1
43 ,
5 1
× +
− ×
x
=
1,2914 in maka digunakan silinder dengan tebal tangki 1,5 in 0,0381m.
LC.15 Generator GE-01
Generator terdiri dari : - Kompresor
- Turbin
Kompresor
Fungsi : Menaikkan tekanan udara luar menuju ruang bakar Jenis : Centrifugal compressor
Jumlah : 1 unit Data:
Laju alir massa = 192.553,26 kghari = 8.023,053 kgjam Densitas udara = 1,126 kgm
3
= 0,0703 lbmft
3
Laju alir volumetrik Q = jam
m 269
, 125
. 7
126 ,
1 053
, 023
. 8
3
= Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan :
De = 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Timmerhaus,1991 = 3,9 0,0699 ft
3
detik
0,45
0,0703 lbmft
3 0,13
= 2,0472 in Dipilih material pipa commercial steel 2,5 inchi Sch 40 :
Diameter dalam ID = 2,469 in Diameter luar OD = 2,875 in
Luas penampang A = 0,03322 ft
2
Tekanan masuk P1 =1 atm = 2116,224 lbft2 = 14,696 psia Tekanan keluar P2 = 6 atm = 12.679,344 lbft2 = 88,716 psia
Temperatur masuk = 55
C Rasio spesifik k
= 1,4
Universitas Sumatera Utara
1 4
, 1
1 696
, 14
716 ,
88 125
, 7
716 ,
88 4
, 1
1 1
4 ,
1 1
4 ,
1 1
1 2
2
−
−
= −
−
=
− −
x x
k P
P xQ
kxP P
Daya
k k
P = 865,42 hp
Jika efisiensi motor adalah 80 , maka : 1.081,775 hp
Turbin
Fungsi : Menurunkan tekanan gas dari ruang pembakaran Jenis : Centrifugal expander
Jumlah : 1 unit Data:
Laju alir massa = 192.553,26 kghari = 8.023,053 kgjam Densitas udara = 1,126 kgm
3
Laju alir biogas = 31.943,0456 kghari Densitas Biogas = 1,274 kgm
3
Laju alir volumetrik Q jam
m 978
, 169
. 8
274 ,
1 0456
, 943
. 31
126 ,
1 26
, 553
. 192
3
= +
= Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan :
De = 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Timmerhaus,1991 = 3,9 0,0643 ft
3
detik
0,45
0,0702 lbmft
3 0,13
= 0,8036 in Dipilih material pipa commercial steel 1 inchi Sch 40 :
Diameter dalam ID = 1,049 in Diameter luar OD = 1,315 in
Luas penampang A = 0,006 ft
2
Tekanan masuk P1 = 6 atm = 12.679,344 lbft2 = 88,716 psia Tekanan keluar P2 = 1 atm = 2116,224 lbft2 = 14,696 psia
Temperatur keluar = 55 C
Rasio spesifik k = 1,4
Universitas Sumatera Utara
= −
−
=
−
−
=
− −
1 4
, 1
1 716
, 88
696 ,
14 0083
, 696
, 14
4 ,
1 1
1
4 ,
1 1
4 ,
1 1
1 2
2
x x
k P
P xQ
kxP P
Daya
k k
P = -0,17 hp
Jika efisiensi motor adalah 80 , maka : -0,14 hp Daya generator yang dihasilkan per hari adalah = Daya kompresor + Daya Turbin
= 692,34 hp + -0,14 hp = 692,2 hp
Maka listrik yang dihasilkan per hari = 692,2 hp x 0,7457
= 0,5162 MWhjam = 12,3882 MWhhari
LC.16 Bak Umpan POME BP-02
Fungsi : Menampung POME Bentuk
: Bak Silinder vertikal dengan alas datar Bahan konstruksi
: Beton Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 30 C
Waktu tinggal τ : 7 hari Laju alir massa F = 691.200,6852 kghari
Densitas ρ
= 811,1699 kgm
3
Viskositas µ
= 0,8 cP Faktor kelonggaran
= 20 Perry, 1999
Menghitung volume tangki : Laju alir volumetrik Q =
3
kgm 811,1699
52 691.200,68
hari kg
= 852,1035 m
3
hari Volume larutan = τ x Q = 7 hari x 852,1035 m
3
hari = 5.964,7243 m
3
Universitas Sumatera Utara
Volume tangki, V
T
= 1+ 0,2 x 5.964,7243 m
3
= 7.157,6691 m
3
Perhitungan ukuran bangunan Ukuran bak :
Panjang bak p = 2 x lebar bak l maka p = 2l
Tinggi bak t = ½ x lebar bak l maka t = ½ l
Maka : Volume bak V
= p x l x t 7.157,6691 m
3
= 2l x l x ½ l Lebar bak l
= 19,2719 m Dengan demikian,
Panjang bak p = 38,5437 m
Tinggi bak t = 9,6359 m
Lebar bak l = 19,2719 m
Tinggi larutan dalam bak = m
9,6359 x
7.157,6691 5.964,7243
= 8,0299 meter
LC.17 Pompa Bak Penampungan P-06
Fungsi : Memompa POME menuju fermentor
Bentuk : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm Temperatur
= 55
o
C Laju alir massa F = 691.200,6852 kgjam
= 17,6368 lbms Densitas
ρ = 811,1699 kgm
3
= 50,6410 lbmft
3
Viskositas µ
= 0,8 cP = 0,000538 lbmft.s
Universitas Sumatera Utara
Laju alir volumetrik, =
= =
3 m
m
ft lb
50,6410 sec
lb 17,6368
ρ F
Q 0,3483 ft
3
s
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Walas,1988 = 3,9 0,3483
0,45
50,6410
0,13
= 4,0412 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1993, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 5 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 5,047 in = 0,4206 ft
Diameter Luar OD : 5,563 in
= 0,4636 ft Inside sectional area
: 0,139 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,139 0,3483
ft s
ft = 2,5055 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
0,000538 42058
, 5055
, 2
6410 ,
50
3
ft s
ft ft
lbm = 99.269,5572 Turbulen
εD = D
x
5
10 6
, 4
−
= 0,000359 Geankoplis, 1993
Pada N
Re
= 99.269,5572 dan εD = 0,000359
Dari Fig.2.10-3 Geankoplis 1993, diperoleh harga f = 0,005
Friction loss :
1 Sharp edge entrance = h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
−
= 0,55 174
, 32
1 2
2,5055 1
2
− = 0,0488 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
2 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75 174
, 32
1 2
2,5055
2
= 0,2195 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
1 2
2,5055
2
= 0,1951 ft.lbflbm
Pipa lurus 40 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,005 174
, 32
. 2
. 0,2956
2,5055 .
40
2
= 0,1856 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
2,5055 1
2
− = 0,0976 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F = 0,7465 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v
ρ α
Geankoplis, 1993 dimana :
v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 12 ft Maka :
. 0,7465
12 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = - 12,7465 ft.lbflbm
P Effisiensi pompa , η= 75
Ws = -
η x Wp - 12,7465
= -0,75 x Wp Wp
= 15,9332 ft.lbflbm
Daya pompa :
Universitas Sumatera Utara
P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
15,9332 lbms
17,6368 ×
= 0,5109 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 Hp
LC. 18 Fermentor R-03
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi
Tipe : Bioreaktor berpengaduk
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal
Bahan Konstruksi: Carbon steel SA-285 grade C Jumlah
: 1 unit Waktu Tinggal
: 6 hari Kondisi operasi :
P = 1 atm T = 55
C Waktu tinggal τ : 1 hari
Laju alir massa F = 921.175,6329 kghari
Densitas ρ
= 952,945 kgm
3
Viskositas µ
= 0,8 cP Faktor kelonggaran
= 20 Perry, 1999
Menghitung volume tangki : Laju alir volumetrik Q =
3
kgm 952,945
29 921.175,63
hari kg
= 966,6619 m
3
hari Volume tangki, V
T
= 1+ 0,2 x 966,6619 m
3
hari x 6 hari = 6.959,9657 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
S
: D
T
= 3 : 2 Volume silinder =
2 :
3 :
4 1
2
=
T S
S T
D H
H D
π
=
3
8 3
T
D
π D
T
diameter tangki = 18,0807 m
Universitas Sumatera Utara
H
S
tinggi silinder = 32D
T
= 32 x 18,0807 = 27,1211 m
Menghitung diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 18,0807 m
Hh : Dt = 1 : 6 Brownell, 1959
Tinggi tutup 3,0135 m
Tinggi total = 27,1211 + 3,0135 = 30,1345 m
Tinggi bahan dalam tangki =
tangki tangki
tangki volume
tinggi x
dalam bahan
volume
= 6.959,9657
30,1345 5.799,9714 x
= 25,1121 m Perancangan Sistem pengaduk
Jenis : flat 6 blade turbin impeller
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran N : 0,3 rps Geankoplis, 1993
Efisiensi motor : 80 Pengaduk didesain dengan standar berikut :
D
a
: D
t
= 0,3 J : D
t
= 1 : 12 W : D
a
= 1 : 5 L : D
a
= 1 : 4 E : D
a
= 1:1 Geankoplis, 1993
Jadi : Diameter impeller D
a
= 0,3 x D
t
= 0,3 x 18,0807 m = 5,4242 m Tinggi pengaduk dari dasar E = D
a
= 5,4242 m Lebar baffle J = 112 x 18,0807 m = 1,5067 m
Lebar daun baffle W = 15 x 5,4242 m = 1,0848 m Panjang daun impeller L = ¼ x 5,4242 m = 1,3561 m
Daya untuk pengaduk : Bilangan Reynold N
Re
= 0008
, 945
, 952
4242 ,
5 1
,
2 2
× ×
= ×
× µ
ρ
a
D N
= 15.646.639,7367
Dari tabel 3.4-5 Geankoplis, 1993 diperoleh Np = 4 =
= 18,0807
6 1
x
Universitas Sumatera Utara
P =
2 3
5 5
3 3
5 3
det .
. 147
, 32
674 ,
492 ,
59 7960
, 17
det 1
, 4
lbf ft
lbm ft
lbm ft
g D
N N
c a
P
× ×
× =
× ×
× ρ
= 356.738,6075 ft.lbfdet = 644,5841 hp Efisiensi motor,
η = 80 Jadi daya motor = 805,7301 hp
Menghitung Tebal Tangki : Menghitung tebal shell tangki
Perry, 1999
Dimana: t = tebal shell in
P = tekanan desain Psia R = jari-jari dalam tangki in
S = allowable stress Psia E = joint efficiency
n = umur alat tahun C = corrosion allowance mtahun
Volum larutan =
5.799,9714
m
3
Volum tangki =
6.959,9657
m
3
Tinggi larutan dalam tangki = 25,1121 m Tekanan hidrostatik
P = ρ x g x l
= 952,945 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 25,1121 m = 243.518,3394 Pa = 34,0141 psia
Faktor kelonggaran = 20 Maka, Pdesain = 1,2 P operasi
= 1,2 14,696 + 34,0141 = 58,4522 psia
- Direncanakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C - Allowable working stress S : 13.700 psia Peters et.al., 2004
C n
P SE
PR t
. 6
, +
− =
Universitas Sumatera Utara
- Joint efficiency E : 0,8 Peters et.al., 2004
- Corossion allowance C : 0,125 intahun
Perry, 1999 - Umur alat : 10 tahun
t = 3,1543 in tebal shell standar yang digunakan adalah 4 in
Brownell, 1959 menghitung tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 4 in
Brownell, 1959 Jaket Pendingin
Jumlah air = 293.378,8635 kghari
ID
Jaket
= OD
shell
= 711,8374 in Tinggi
Jaket
= Tinggi
Reaktor
= 1186,3976 in
Jarak Jaket = 12 in
OD
Jaket
= 711,8374 in + 2 x 12in = 735,8374 in
Luas laluan air =
2 1
2 2
4 D
D −
×
π
= 27.274,1932 in
2
LC.19 Tangki Sedimentasi RC-02
Fungsi : Mengendapkan sebagian padatan-padatan yang keluar
dari fermentor. Jenis
: Gravity Thickner Jumlah
: 1 unit Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, GradeC
Data : Laju massa F
1
=
57.493,7367 kg2jam 125
, 10
58,4522 6
, 8
, 13700
2 711,8374
58,4522 x
x x
x t
+ −
=
Universitas Sumatera Utara
Densitas = 985,66 kgm
3
Diameter dan tinggi tangki Dari Metcalf, 1984, diperoleh :
