Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
10.2 Total Penjualan Total Sales
Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk listrik yaitu sebesar Rp. 196.911.000.000,-
10.3 Perkiraan RugiLaba Usaha
Dari hasil perhitungan pada Lampiran D diperoleh: 1.
Laba sebelum pajak = Rp 63.544.278.417,-
2. Pajak penghasilan
= Rp. 17.792.397.957,- 3.
Laba setelah pajak = Rp 45.751.880.460,-
10.4 Analisa Aspek Ekonomi
10.4.1 Profit Margin PM
Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan.
PM = penjualan
total pajak
sebelum Laba
× 100
PM = 100
x 0.000
196.911.00 Rp
.417 63.544.278
Rp = 32
Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar = 32 maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.
10.4.2 Break Even Point BEP
Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak
untung dan tidak rugi. BEP =
Variabel Biaya
Penjualan Total
Tetap Biaya
− × 100
BEP = 100
x .632
54.619.276 Rp
- 0.000
196.111.00 Rp
.640 79.063.585
Rp = 55,56
X-6
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Kapasitas produksi pada titik BEP = 132.021 Mwtahun Nilai penjualan pada titik BEP = Rp 109.412.475.606,-
Dari data feasibilities, Timmerhaus, 2004 -
BEP ≤ 50 , pabrik layak feasible
- BEP
≥ 70 , pabrik kurang layak infeasible. Dari perhitungan diperoleh BEP = 55,56
, maka pra rancangan pabrik ini layak.
10.4.3 Return on Investment ROI
Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih.
ROI =
investasi modal
Total pajak
setelah Laba
× 100
ROI =
100 x
2.601 171.141.02
Rp .460
45.751.880 Rp
= 26,73 Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi
total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah: •
ROI ≤ 15 resiko pengembalian modal rendah
• 15
≤ ROI ≤ 45 resiko pengembalian modal rata-rata •
ROI ≥ 45 resiko pengembalian modal tinggi
Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 26,73 , sehingga pabrik yang akan
didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.
10.4.4 Pay Out Time POT
Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan
penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada kapasitas penuh setiap tahun.
POT = tahun
1 x
0,2673 1
X-7
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
POT = 3,74 tahun Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali
setelah 3,74 tahun operasi.
10.4.5 Return on Network RON
Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri.
RON = sendiri
Modal pajak
setelah Laba
× 100
RON = 100
x 3.560
102.684.61 Rp
.460 45.751.880
Rp RON = 44,57
10.4.6 Internal Rate of Return IRR
Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan
besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik
akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran D diperoleh IRR = 50,24
, sehingga pabrik akan menguntungkan karena, IRR yang diperoleh lebih besar dari
bunga pinjaman bank saat ini, sebesar 15 Bank Mandiri, 2009.
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
KESIMPULAN
Pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik diperoleh melalui reaksi fermentasi di dalam reaktor tangki berpengaduk.
Pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 237.600 MWhtahun dan
beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Kotamadya Tebing Tinggi, Kecamatan Rambutan, Sumatera Utara dengan luas
tanah yang dibutuhkan sebesar 14.427 m
2
. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 155 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan
adalah Perseroan Terbatas PT yang dipimpin oleh seorang direktur dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis.
Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik, adalah :
Modal Investasi : Rp 171.141.022.601,-
Biaya Produksi per tahun : Rp 133.682.862.272,-
Hasil Jual Produk per tahun : Rp 196.911.000.000,-
Laba Bersih per tahun : Rp 45.751.880.460,-
Profit Margin : 32
Break Event Point : 55,56
Return of Investment : 26,73
Pay Out Time : 3,74 tahun
Return on Network : 44,56
Internal Rate of Return : 50,24
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini layak untuk
didirikan.
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2009. Fermentasi Biogas. http:www.wikipedia.comFermentasiBiogas. 1 Maret 2009.
Antara. 2008. Listrik di Indonesia. Berita Antara. 1 Maret 2009. Amaru. 2004. Teknologi Perancangan Digester. Tugas Akhir Mahasiswa.
Asosiasi Asuransi jiwa Indonesia-AAJI.2007. Autoblitz. 2009. Harga Mobil. http:www.autoblitz.com. 27 Mei 2009.
Asian Palm Oil. 2007. Palm Oil Mill Effluent. Journal Asian Palm Oil. 2007. Bank Indonesia. 2009. Penguatan Nilai Rupiah. 1 Mei 2009.
Bank Mandiri. 2009. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. Beritasumut. 2009. Jual Tanah Tebing Sumatera Utara.
http:www.beritasumut.com. 27 Mei 2009. Bernasconi, G. 1995. Teknologi Kimia. Bagian 1 dan 2. PT. Pradnya Paramita.
Jakarta. Brownell, L.E., Young E.H.. 1959. Process Equipment Design. Wiley Eastern Ltd.
New Delhi. Can. 2008. Manfaat Biogas. Http:www.wordpress.Reallife.com. 1 Maret 2009.
Considine, Douglas M. 1985. Instruments and Controls Handbook. 3
rd
Edition. USA: Mc.Graw-Hill, Inc.
Crities, Ron dan George Tchobanoglous. 2004. Small and Decentralized Wastemanagement Systems. Singapore: Mc.Graw-Hill, Inc.
Degremont. 1991. Water Treatment Hadbook. 5
th
Edition, New York: John Wiley Sons.
Gasencylopaedia
1
. 2009. Methane. http:www.gasencylopaedia.comCH
4
. 1 Maret 2009.
Gasencylopaedia
2
. 2009. Carbondioxide. http:www.gasencylopaedia.comCO
2
. 1 Maret 2009.
Gasencylopaedia
3
. 2009. Hydrogen. http:www.gasencylopaedia.comH
2
. 1 Maret 2009.
xi
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Gasencylopaedia
4
. 2009. Hydrogen Sulfide. http:www.gasencylopaedia.comH
2
S. 1 Maret 2009.
Gasencylopaedia
5
. 2009. Oxygen. http:www.gasencylopaedia.comO
2
. 1 Maret 2009.
Geankoplis, C.J.. 1997. Transport Processes and Unit Operations. 3
rd
editions. Prentice-Hall of India. New Delhi.
Geankoplis, C.J.. 2003. Transport Processes and Unit Operations. 4
rd
editions. Prentice-Hall of India. New Delhi.
Green Indonesia. 2009. Konversi Listrik. http:www.greenindonesia.com. 1 Maret 2009.
Hermawan, Beni dkk. 2007. Teknologi Biogas. Tugas Akhir Mahasiswa. Universitas Lampung.
Indonesia Green Watch. 2009. Kebutuhan Bahan Bakar. http:www.indonesiangreenwatch. 27 Mei 2009.
Jagatmobil. 2009. Daftar Harga Mobil. http:www.jagatmobil.com. 27 Mei 2009. Karo-karo. Tanpa Tahun. Sejarah Biogas. http:www.blogspot.Biogas.com. 1 Maret
2009. Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Engeneering. John
Willey and Sons. Inc. New York. Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit
Liberty. Mc Cabe, W.L, Smith, J.M., 1983. Operasi Teknik Kimia. Jilid I, Edisi Keempat.
Penerbit Erlangga, Jakarta. McCabe, W.L., Smith, J.M. 1999. Operasi Teknik Kimia. Edisi Keempat. Penerbit
Erlangga. Jakarta. Metcalf dan Eddy, 1984. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse.
McGraw-HillBook Company, New Delhi. Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse.
McGraw-HillBook Company, New Delhi. Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji Terjemahan.
Kuala Lumpur: Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang. xii
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Pajakonline. 2009. Pembagian Hasil. http:www.pajakonline.com. 27 Mei 2009 Perry, Jhon H. Ed. 1997. Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook. Edisi Keenam,
McGraw-Hill Book Company, New York. Perry, Jhon H. Ed. 1999. Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook. Edisi Ketujuh,
McGraw-Hill Book Company, New York. PT. Prudential Life Assurance. 2007. Price Product List. Jakarta.
PT. Bratachem chemical. 2007. Price Product List. Jakarta. Reklaitis, G.V., 1983. Introduction to Material and Energy Balance. McGraw-Hill
Book Company, New York. Rusjdi, Muhammad. 1999. PPh Pajak Penghasilan. PT. Indeks Gramedia. Jakarta.
Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM. PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Turton, dkk, 2003. Analysis, Systhesis, and Design of Chemical Processes. 2
nd
edition. Pearson Education, Inc. Timmerhaus dan Ronald E.West. 1991. Plant Design and Economics for Chemical
Engineer. 4th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2003. Plant Design and Economics for Chemical
Engineer. 5th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore. Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004. Plant Design and Economics for Chemical
Engineer. 5th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore. Ulrich, Gael D.. 1984. A Guide to Chemical Engineering Process Design Economics.
Jhon Wiley and Sons Inc, USA. New York.
Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment. United States of America : Butterworth Publisher.
Waluyo. 2000. Perubahan Perundangan-undangan Perpajakan Era Reformasi. Penerbit Salemba Empat. Jakarta.
Wikipedia
1
. 2009. Natrium Bicarbonate. http:www.wikipedia.comNaHCO
3
. 1 Maret 2009.
Wikipedia
2
. 2009. Urea. http:www.wikipedia.comUrea. 1 Maret 2009. Wikipedia
3
. 2009. FeCl
2
. hhtp:www.wikipedia.comFeCl
2
. 1 Maret 2009. Yoshimassa, Tomiuchi. 2008. Methane Fermenter. Fuji Electric Ltd. Co
xiii
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA
Basis perhitungan : 1 hari operasi
Jumlah POME : 6.000 m
3
hari Kapasitas produksi listrik
: 720 MWhhari Waktu kerja per tahun
: 330 hari Satuan operasi
: kghari
A.1 Penentuan Komposisi Bahan Baku
A.1.1 Komposisi POME
Air = 94 x 6.000 m
3
hari Asian Palm Oil, 2007
= 5.640 m
3
hari Volatil Solid = 5 x 6.000 m
3
hari Asian Palm Oil, 2007
= 300 m
3
hari Abu
= 1 x 6.000 m
3
hari Asian Palm Oil, 2007
= 60 m
3
hari
A.1.2 Komposisi Senyawa Tambahan
Rasio POME : NaHCO
3
: FeCl
2
: Urea = 6.000.000 : 7.500 : 1.680 : 900 NaHCO
3
: 7.500 kghari Nutrisi
: -
FeCl
2
: 900 kghari -
Urea : 1.680 kghari
LA-1
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
A.2 Perhitungan Neraca Massa
A.2.1 Mix
10 2
8
9
POME POME
POME POME
NaHCO
3
Urea FeCl
2
NaHCO
3
Urea FeCl
2
1 POME
Neraca Massa Komponen: •
POME : F
10 POME
= F
1 POME
+ F
2 POME
+ F
8 POME
+F
9 POME
= 6.000.000 kghari •
NaHCO
3
: F
10 NaHCO3
= F
8 NaHCO3
= 7.500 kghari •
Urea : F
10 Urea
= F
9 Urea
= 1.680 kghari •
FeCl
2
: F
10 FeCl2
= F
9 FeCl2
= 900 kghari Neraca Massa Total:
F
10
= F
2
+ F
8
+ F
9
= F
1 POME
+ F
2 POME
+ F
8 POME
+ F
8 NaHCO3
+ F
9 POME
+ F
9 Urea
+ F
9 FeCl2
= 2.926.500 kghari + 2.926.500 kghari + 135.000 kghari + 7.500 kghari + 12.000 kghari + 1.680 kghari + 900 kghari
= 6.010.080 kghari LA-2
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
A.2.2 Tangki Pencampuran NaHCO
3
M-101
3 5
8 POME
NaHCO
3
POME NaHCO
3
Neraca Massa Komponen: •
POME : F
3 POME
= F
8 POME
= 135.000 kghari •
NaHCO
3
: F
5 NaHCO3
= F
8 NaHCO3
= 7.500 kghari Neraca Massa Total:
F
8
= F
3 POME
+ F
5 NaHCO3
= 135.000 kghari + 7.500 kghari = 142.500 kghari.
A.2.4 Tangki Pencampuran Nutrisi M-102
4 6
7
9 Urea
FeCl
2
POME
POME Urea
FeCl
2
Neraca Massa Komponen: LA-3
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
• POME
: F
9 POME
= F
4 POME
= 12.000 kghari •
Urea : F
9 Urea
= F
6 Urea
= 1.680 kghari •
FeCl
2
: F
9 FeCl2
= F
7 FeCl2
= 900 kghari Neraca Massa Total :
F
9
= F
4 POME
+ F
6 Urea
+ F
7 FeCl2
= 12.000 kghari + 1.680 kghari + 900 kghari = 14.580 kghari
A.2.5 Reaktor Fermentasi
Kesetimbangan reaksi yang terjadi di dalam reaktor fermentasi : Reaksi:
POME CH
4g
+ CO
2g
+ H
2
S
g
+ O
2g
+ H
2g
6.000.000 kghari Biogas
Dari literatur, persen biogas yang terbentuk adalah sebesar 2,35 dari POME yaitu 141.989,16 kghari dan dari 1 m
3
POME dapat dihasilkan 20 m
3
biogas Asian Palm Oil Ltd, 2006. Diasumsikan komposisi biogas yaitu CH
4
60, CO
2
37,5, H
2
1 , H
2
S 1 dan O
2
0,5 Wetan, 2008 Data :
Densitas CH
4
= 0,71 kgm
3
1 atm, 28 C
Gas Encyclopaedia
1
, 2009
Reaktor Fermentasi
10 39
41
POME NaHCO
3
Urea FeCl
2
Ampas NaHCO
3
Urea FeCl
2
CH
4
CO
2
H
2
S O
2
H
2
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Densitas CO
2
= 1,96 kgm
3
1 atm, 28 C
Gas Encyclopaedia
2
, 2009 Densitas H
2
= 0,0893 kgm
3
1 atm, 28 C Gas Encyclopaedia
3
, 2009 Densitas H
2
S = 1,42 kgm
3
1 atm, 28 C
Gas Encyclopaedia
4
, 2009 Densitas O
2
= 1,43 kgm
3
1 atm, 28 C
Gas Encyclopaedia
5
, 2009 Neraca Massa Komponen:
• Ampas
: F
39 Ampas
= F
10 Ampas
– r = 6.000.000 kghari – 141.989,16 kghari
= 5.858.010,84 kghari •
FeCl
2
: F
39 FeCl2
= F
10 FeCl2
= 900 kghari •
NaHCO
3
: F
39 NaHCO3
= F
10 NaHCO3
= 7.500 kghari •
Urea : F
39 urea
= F
10 urea
= 1.680 kghari •
CH
4
: F
39 CH4
= 0,6 x 120.000 m
3
hari = 72.000 m
3
hari = 51.120 kghari
• CO
2
: F
41 CO2
= 0,375 x 120.000 m
3
hari = 450.000 m
3
hari = 88.200 kghari
• H
2
: F
41 H2
= 0,01 x 120.000 m
3
hari = 1.200 m
3
hari = 107,16 kghari
• H
2
S : F
41 H2S
= 0,01 x 120.000 m
3
hari = 1.200 m
3
hari = 1.704 kghari
• O
2
: F
41 O2
= 0,005 x 120.000 m
3
hari = 600 m
3
hari = 858 kghari
Neraca Massa Total: F
39
+ F
41
= F
10
= F
10 POME
+ F
10 NaHCO3
+ F
10 Urea
+ F
10 FeCl2
+ F
10 POME
= 6.000.000 kghari + 7.500 kghari + 1.680 kghari +900 kghari
= 6.010.080 kghari LA-5
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
A.2.6 Generator
43
42 44
45
O
2
N
2
CH
4
CO
2
H
2
S O
2
H
2
O
2
N
2
CO
2
Listrik SO
2
H
2
O
Kesetimbangan reaksi yang terjadi di dalam generator Reaksi:
CH
4g
+ 2O
2g
CO
2g
+ 2H
2
O
g
H
2
S
g
+ 1,5O
2g
H
2
O
g
+ SO
2g
2H
2g
+ O
2g
2H
2
O H
2
O yang dihasilkan dalam bentuk steam. Data :
Berat molekul BM CH
4
= 16 kgkmol Perry, 1997 Berat molekul BM CO
2
= 44 kgkmol Perry, 1997
Berat molekul BM O
2
= 32 kgkmol Perry, 1997
Berat molekul BM H
2
S = 34 kgkmol
Perry, 1997 Berat molekul BM H
2
= 2 kgkmol Perry, 1997
Berat molekul BM H
2
O = 18 kgkmol
Perry, 1997 Berat molekul BM SO
2
= 64 kgkmol Perry, 1997
Dari literatur, di dapat bahwa 1 m
3
biogas dapat menghasilkan 6 KWh listrik. Dalam hal ini berarti gas metana yang mengalami reaksi dengan oksigen akan
menghasilkan energi listrik, sehingga dapat disimpulkan bahwa dari 60 gas metana dalam biogas dapat menghasilkan 6 KWh listrik Biogas Support
Program, Tanpa Tahun. Neraca Massa Komponen :
Satuan dalam kmolhari. kmolhari
195 .
3 kgkmol
16 kghari
51.120 bereaksi
yang mula
mula CH
4
= =
− LA-6
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
bereaksi yang
mula mula
CH 2
bereaksi yang
mula mula
O
4 2
− ×
= −
= 2 x 3.195 kmolhari = 6.390 kmolhari Seterusnya dapat dilihat pada kesetimbangan reaksi,
Kesetimbangan reaksi I :
CH
4g
+ 2O
2g
CO
2g
+ 2H
2
O
g
Mula-mula : 3.195 6.390 -
- Bereaksi
: 3.195 6.390 3.195
6.390 Sisa
: 0 0 3.195
6.390
Kesetimbangan reaksi II :
H
2
S
g
+ 1,5O
2g
H
2
O
g
+ SO
2g
Mula-mula : 50,12 75,17 -
- Bereaksi
: 50,12 75,17 50,12 50,12
Sisa : 0 0
50,12 50,12
Kesetimbangan reaksi III :
2H
2g
+ O
2g
2H
2
O Mula-mula : 53,58 26,79
- Bereaksi
: 53,58 26,79 53,58
Sisa : - -
53,58 •
CH
4
: F
44 CH4
= F
42 CH4
– 3.195 kmolhari x 16 kgkmol = 51.120 kghari – 51.120 kghari
= 0 kghari •
CO
2
: F
44 CO2
= F
42 CO2
+ 3.195 kmolhari x 44 kgkmol = 88.200 kghari + 140.580 kghari
= 228.780 kghari •
O
2
: F
44 O2
= F
43 O2
+ F
42 O2
–6.390 + 75,17 +26,79 kmolhari x 32 kgkmol
= 249.291,51 kghari+ 858 kghari – 206.884,95 kghari
= 42.406,64 kghari •
H
2
S : F
44 H2S
= F
42 H2S
– 50,12 kmolhari x 34 kgkmol = 1.704 kghari – 1.704 kghari
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
= 0 kghari •
H
2
: F
44 H2
= F
42 H2
– 53,58 kmolhari x 2 kgkmol = 0 kghari
• N
2
: F
44 N2
= F
43 N2
= 937.810,93 kghari •
H
2
O : F
44 H2O
= 6.390 + 50,12+ 53,58 kmolhari x 18 kgkmol = 116.886,53kghari
• SO
2
: F
44 SO2
= 50,12 kmolhari x 64 kgkmol = 3.207,53kghari
Neraca Komponen Total F
44
= F
42
+ F
43
= F
42 CH4
+ F
42 CO2
+ F
42 H2S
+ F
42 O2
+ F
42 H2
+ F
43 O2
+ F
43 N2
= 51.120 kghari+ 88.200 kghari + 1.704 kghari + 858 kghari + 107,16 kghari +249.291,51 kghari
+ 937.810,93 kghari = 1.329.091,6 kghari
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC.1 Screening SC
Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : Bar screen
Jumlah : 1 unit
Bahan konstruksi : Stainless steel Kondisi operasi :
- Temperatur
= 28°C -
Densitas air ρ
= 1000 kgm
3
Geankoplis, 1997 Laju alir massa F
= 6.000.000 kghari = 250.000 kgjam Laju alir volume Q
=
3
kgm 000
1. detik
jam3600 1
kgjam 250.000
× = 0,0694m
3
detik Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater
Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm
Tebal bar = 20 mm Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30°
Direncanakan ukuran screening: Panjang screen
= 2 m = 2000 mm Lebar screen
= 2 m = 2000 mm Misalkan, jumlah bar = x
Maka, 20x + 20 x + 1 = 2000 40x = 1980
x = 49,5 ≈ 50 buah
Luas bukaan A
2
= 2050 + 1 2000 = 2.040.000 mm
2
= 2,04 m
2
Untuk pemurnian air limbah cair kelapa sawit menggunakan bar screen, diperkirakan C
d
= 0,6 dan 30 screen tersumbat. Head loss
∆h =
2 2
2 2
2 2
d 2
2,04 0,6
9,8 2
0,0694 A
C g
2 Q
=
= 1,64.10
-4
m dari air = 0,00000164 mm dari air
LC-1
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
LC.2 Pompa Screening J-102
Fungsi : Memompa POME dari screening menuju bak penampung
Bentuk : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 3 unit
Laju alir massa F : 6.000.000 kghari. Jumlah pompa yang digunakan 3 unit,
maka masing-masing laju alir massanya 2.000.000 kghari Kondisi operasi
• Tekanan P
: 1 atm •
Temperatur T : 28
C •
Laju alir massa : 2.000.000 kghari = 51,032 lbmdetik
• Densitas
: 1.000 kgm
3
= 62,43 lbmft
3
• Viskositas
: 0,87 cP = 0,58.10
-3
lbmft.det Perhitungan
hari ft
0,817 lbmft
62,43 lbmdet
51,032 Q
volumetrik alir
Laju
3 3
= =
Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen Nre 2100,
De = 3,9
× Q
0,45
× ρ
0,13
Walas, 1988 Untuk aliran laminar ,
De = 3,0
× Q
0,36
× µ
0,18
Walas, 1988 dengan : D
= diameter optimum in ρ = densitas lbmft
3
Q = laju volumetrik ft
3
s µ = viskositas cP
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa :
Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
= 3,9 0,817 ft
3
s
0,45
62,43 lbmft
3 0,13
= 6,10 in
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 7,981 in = 0,665 ft Diameter Luar OD
: 8,6250 in = 0,719 ft Inside sectional area
: 0,3474 ft
2
fts 352
, 2
ft 0,3474
s ft
0,3817 A
Q v
linear, Kecepatan
2 3
= =
=
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
0,00058 ft
665 ,
ftdet 352
, 2
lbmft 43
, 2
6
3
= 1,67. 10
5
Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis, 1997 Pada N
Re
= 1,67. 10
5
dan εD = 0,000359
Dari Gambar 2.10-3, maka harga f = 0,007 Geankoplis, 1997
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c 2
1 2
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 0,5 174
, 32
1 2
352 ,
2 1
2
− = 0,0473 ft.lbflbm
2 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 20,75 174
, 32
2 352
, 2
2
= 0,129 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 12,0 174
, 32
2 352
, 2
2
= 0,172 ft.lbflbm
Pipa lurus 30 ft = F
f
= 4f
c 2
g 2
D v
L ×
× ×
= 40,007 174
, 32
. 2
. 0,665
2,352 .
30
2
= 0,1087 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c 2
2 2
1
g 2
v A
A 1
× ×
−
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
= 174
, 32
1 2
352 ,
2 1
2
− = 0,0473 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 0,5045 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
− Geankoplis, 1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 10 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
5045 ,
ft 10
det .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 ftdet
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+ Ws = -10,594 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 75
Ws = -
η x Wp -10,505
= -0,75 x Wp Wp
= 14,006 ft.lbflbm Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 006
, 14
lbmdet 032
, 51
×
x
det 550ft.lbf
hp 1
= 4,735 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor untuk ke -3 unit = 6,3135 hp
LC. 3 Bak Penampung BP-101
Fungsi : Menampung limbah cair kelapa sawit
Bentuk : Persegi panjang
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Jumlah : 1 unit
Kondisi Penyimpanan Temperatur
T = 28 C
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Tekanan operasi P = 1 atm 101,325 kPa
Kebutuhan perancangan t = 1 hari
3 sawit
kelapa cair
limbah
kgm 1000
= Laju alir massa = 6.000.000 kghari
hari m
6.000 kgm
1000 kghari
6.000.000 volumetrik
alir Laju
3 3
= =
Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran = 20
Perry dan Green, 1999 Volume bak V
b
= 1+0,2 x 6.000 m
3
= 7.200 m
3
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 7.200 m
3
= 2l x l x ½ l Lebar bak l
= 19,309 m Dengan demikian,
Panjang bak p = 38,619 m Tinggi bak t = 10,625 m
Lebar bak l = 9,6545 m
LC. 4 Gudang Penyimpanan NaHCO
3
G-111
Fungsi : Menyimpan bahan baku NaHCO
3
Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Lama penyimpanan : 7 hari Kondisi operasi
: -
Temperatur T = 28
C -
Tekanan P = 1 atm
Densitas NaHCO
3
: 2.159 kgm
3
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Laju alir massa : 7.500 kghari
Faktor kelonggaran : 20
Perry dan Green, 1999
A. Volume tangki
Total massa bahan dalam tangki = 7.500 kghari x 7 hari
= 52.500 kg Total volume dalam tangki
= =
3
kgm 2159
kg 52.500
24,3168 m
3
Volume tangki, V
T
= 1+0,2 x 24,3168 m
3
= 29,180 m
3
Gudang direncanakan berukuran : panjang p = lebar l = 2 × tinggi t
3
4t t
2t 2t
t l
p V
gudang Volume
= ×
× =
× ×
= m
9394 ,
1 4
29,180 4
V t
gudang Tinggi
3 3
= =
=
Panjang gudang p = lebar gudang l = 2 x 1,9394 m = 3,8788 m
LC. 5 Gudang Penyimpanan Urea G-112
Fungsi : Menyimpan bahan baku urea
Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Lama penyimpanan : 7 hari Kondisi operasi
: -
Temperatur T = 28
C -
Tekanan P = 1 atm
Densitas urea : 1.323 kgm
3
Laju alir massa : 1.680 kghari
Faktor kelonggaran : 20
Perry dan Green, 1999
A. Volume tangki
Total massa bahan dalam tangki = 1.680 kghari x 7 hari
= 11.760 kg
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Total volume dalam tangki =
=
3
kgm 1.323
kg 760
. 11
8,8889 m
3
Volume tangki, V
T
= 1+0,2 x 8,8889 m
3
= 10,667 m
3
Gudang direncanakan berukuran : panjang p = lebar l = 2 × tinggi t
3
4t t
2t 2t
t l
p V
gudang Volume
= ×
× =
× ×
= m
387 ,
1 4
10,667 4
V t
gudang Tinggi
3 3
= =
=
Panjang gudang p = lebar gudang l = 2 x 1,387 = 2,774 m
LC. 6 Gudang Penyimpanan FeCl
2
G-113
Fungsi : Menyimpan bahan baku FeCl
2
Bentuk : Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat
Bahan : Beton
Jumlah : 1 unit
Lama penyimpanan : 7 hari Kondisi operasi
: -
Temperatur T = 28
C -
Tekanan P = 1 atm
Densitas FeCl
2
: 3.160 kgm
3
Laju alir massa : 900 kghari
Faktor kelonggaran : 20
Perry dan Green, 1999
A. Volume tangki
Total massa bahan dalam tangki = 900 kghari x 7 hari
= 6.300 kg Total volume dalam tangki
= =
3
kgm 3.160
kg 300
. 6
4,7619 m
3
Volume tangki, V
T
= 1+0,2 x 4,7619 m
3
= 5,714 m
3
Gudang direncanakan berukuran : panjang p = lebar l = 2 × tinggi t
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
3
4t t
2t 2t
t l
p V
gudang Volume
= ×
× =
× ×
= m
126 ,
1 4
5,714 4
V t
gudang Tinggi
3 3
= =
=
Panjang gudang p = lebar gudang l = 2 x 1,126 m = 2,252 m
LC. 7 Bucket Elevator NaHCO
3
B-101
Fungsi : Mengangkut NaHCO
3
dari gudang penyimpanan ke tangki pencampuran NaHCO
3
Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
Bahan : Malleable-iron
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : - Temperatur T
: 28 C
- Tekanan P : 1 atm
Laju bahan yang diangkut = 312,5 kgjam Faktor kelonggaran, fk
= 12 Tabel 28-8, Perry, 1999
Massa bahan yang digunakan = 7.500 kghari = 312,5 kgjam Kapasitas
= 1,12 x 312,5 kgjam = 350 kgjam = 0,35 tonjam Untuk bucket elevator kapasitas 14 tonjam, spesifikasi :
Tabel 21-8, Perry, 1999 - Tinggi elevator
= 25 ft = 7,62 m - Ukuran bucket
= 6 x 4 x 4¼ in - Jarak antar bucket
= 12 in = 0,305 m - Kecepatan bucket
= 225 ftmnt = 68,6 mmnt = 1,143 ms - Kecepatan putaran = 43 rpm
- Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
Perhitungan daya yang dibutuhkan P:
Z m
0,07 P
0,63
=
Timmerhaus, 2003 Dimana:
P = daya kW m = laju alir massa kgs
∆Z = tinggi elevator m m = 312,5 kgjam = 0,0868 kgs
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
∆Z = 25 ft = 7,62 m Maka :
P = 0,07 x 0,0868
0,63
x 7,62 = 0,1144 kW = 0,14872 hp
LC.8 Bucket Elevator Urea B-102
Fungsi : Mengangkut urea dari gudang penyimpanan ke tangki pencampuran
nutrisi Jenis
: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator Bahan
: Malleable-iron Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi :
- Temperatur T : 28
C - Tekanan P
: 1 atm Laju bahan yang diangkut = 70 kgjam
Faktor kelonggaran, fk = 12
Tabel 28-8, Perry, 1999 Massa bahan yang digunakan = 1.680 kghari = 70 kgjam
Kapasitas = 1,12 x 70 kgjam = 78,4 kgjam = 0,0784 tonjam
Untuk bucket elevator kapasitas 14 tonjam, spesifikasi : Tabel 21-8, Perry, 1999
- Tinggi elevator = 25 ft = 7,62 m
- Ukuran bucket = 6 x 4 x 4¼ in
- Jarak antar bucket = 12 in = 0,305 m
- Kecepatan bucket = 225 ftmnt = 68,6 mmnt = 1,143 ms
- Kecepatan putaran = 43 rpm - Lebar belt
= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm Perhitungan daya yang dibutuhkan P:
Z m
0,07 P
0,63
=
Timmerhaus, 2003 Dimana:
P = daya kW m = laju alir massa kgs
∆Z = tinggi elevator m m = 70 kg jam = 0,0194 kgs
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
∆Z = 25 ft = 7,62 m Maka :
P = 0,07 x 0,0194
0,63
x 7,62 = 0,0445 kW = 0,05785 hp
LC.9 Bucket Elevator FeCl
2
B-103
Fungsi : Mengangkut FeCl
2
dari gudang penyimpanan ke tangki pencampuran nutrisi
Jenis : Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator
Bahan : Malleable-iron
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : - Temperatur T
: 28 C
- Tekanan P : 1 atm
Laju bahan yang diangkut = 37,5 kgjam Faktor kelonggaran, fk
= 12 Tabel 28-8, Perry, 1999
Massa bahan yang digunakan = 900 kghari = 37,5 kgjam Kapasitas
= 1,12 x 37,5 kgjam = 42 kgjam = 0,042 tonjam Untuk bucket elevator kapasitas 14 tonjam, spesifikasi :
Tabel 21-8, Perry, 1999 - Tinggi elevator
= 25 ft = 7,62 m - Ukuran bucket
= 6 x 4 x 4¼ in - Jarak antar bucket
= 12 in = 0,305 m - Kecepatan bucket
= 225 ftmnt = 68,6 mmnt = 1,143 ms - Kecepatan putaran = 43 rpm
- Lebar belt = 7 in = 0,1778 m =17,78 cm
Perhitungan daya yang dibutuhkan P:
Z m
0,07 P
0,63
=
Timmerhaus, 2003 Dimana:
P = daya kW m = laju alir massa kgs
∆Z = tinggi elevator m m = 37,5 kgjam = 0,01042 kgs
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
∆Z = 25 ft = 7,62 m Maka :
P = 0,07 x 0,01042
0,63
x 7,62 = 0,03008 kW = 0,039104 hp
LC. 10 Tangki Pencampuran NaHCO
3
M-101
Fungsi : Mencampur POME dan NaHCO
3
Tipe : Tangki berpengaduk
Bentuk : Silinder vertikal
Bahan : Beton
Waktu tinggal : 1 hari Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
: -
Temperatur T = 28
C -
Tekanan P = 1 atm
Densitas campuran : 1.061 kgm
3
Viskositas campuran : 0,824 cP Laju alir massa
: 142.500 kghari Faktor kelonggaran
: 20 Perry dan Green, 1999
A. Volume tangki
Laju alir volumetrik =
=
3
kgm 1061
kghari 42.500
1 134,307 m
3
hari Volume bahan
= x laju alir volumetrik = 1 hari x 134,307 m
3
hari = 134,307 m
3
Volume tangki, V
T
= 1+0,2 x 134,307 m
3
= 161,169 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
s
: D
t
= 3: 2 Volume silinder V
s
=
s 2
t
H D
4 1
H
s
: D
t
= 3 : 2 V
s
=
3 t
D 8
3
D
t
= 5,154 m
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Tinggi silinder H
s
=
t
D 2
3
= 32 x 5,154 m = 7,731 m B.
Perancangan sistem pengaduk Jenis
: flat 6 blade turbin impeller Baffle
: 4 buah Kecepatan putaran N = 0,5 rps
Geankoplis, 1997 Efisiensi motor = 80
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Mc Cabe, 1994 D
a
: D
t
= 1 : 3 J : D
t
= 1 : 12 W : D
a
= 1: 5 L : D
a
= 1 : 4 E : D
a
= 1 : 1 Jadi:
1. Diameter impeller D
a
= 13 × D
t
= 13 × 5,154 = 1,718 m
2. Lebar baffle J = 112 x D
t
= 112 x 5,154 = 0,430 m 3.
Lebar daun impeller W = 15 × D
a
= 15 × 1,718= 0,344 m
4. Panjang daun impeller L = 14 x D
a
= 14 x 1,718 = 0,430 m 5.
Tinggi pengaduk dari dasar E = D
a
= 1,718 m Daya untuk pengaduk
Bilangan Reynold N
Re
N
Re
= 223
. 900
. 1
001 ,
061 1.
1,718 5
, D
N
2 2
a
= ×
× =
× ×
µ ρ
Dari tabel 3.4-5 Geankoplis, 2003 diperoleh Np = 6.
c 5
3 p
g Da
N N
P
ρ
× ×
× =
Mc Cabe, 1994
2 3
5 5
3 3
.det lbm.ftlbf
32,147 lbmft
66,238 ft
636 ,
5 det
0,5 6
P ×
× ×
= = 8.791,118 ft
⋅lb
f
det = 15,984 hp Karena efisiensi motor,
η = 80 Jadi, daya motor adalah = 19,980 hp
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
LC. 11 Tangki Pencampuran Nutrisi M-101
Fungsi : Mencampur POME dan nutrisi yaitu FeCl
2
dan urea
Tipe : Tangki berpengaduk
Bentuk : Silinder vertikal
Bahan : Beton
Waktu tinggal : 1 hari Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
: -
Temperatur T = 28
C -
Tekanan P = 1 atm
Densitas campuran : 1.170,551 kgm
3
Viskositas campuran : 0,716 cP Laju alir massa
: 14.580 kghari Faktor kelonggaran
: 20 Perry dan Green, 1999
A. Volume tangki
Laju alir volumetrik =
=
3
kgm 1.170,551
kghari 4.580
1 12,456 m
3
hari Volume bahan = x laju alir volumetrik = 1 hari x 12,456 m
3
hari = 12,456 m
3
Volume tangki, V
T
= 1+0,2 x 12,456 m
3
= 14,947 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
s
: D
t
= 3: 2 Volume silinder V
s
=
s 2
t
H D
4 1
H
s
: D
t
= 3 : 2 V
s
=
3 t
D 8
3
D
t
= 2,333 m Tinggi silinder H
s
=
t
D 2
3
= 32 x 2,333 m = 3,4995 m
B. Perancangan sistem pengaduk
Jenis : flat 6 blade turbin impeller
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran N = 0,5 rps Geankoplis, 1997
Efisiensi motor = 80 Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Mc Cabe, 1994
D
a
: D
t
= 1 : 3 J : D
t
= 1 : 12 W : D
a
= 1: 5 L : D
a
= 1 : 4 E : D
a
= 1 : 1 Jadi:
6. Diameter impeller D
a
= 13 × D
t
= 13 × 2,333 = 0,778 m
7. Lebar baffle J = 112 x D
t
= 112 x 2,333 = 0,194 m 8.
Lebar daun impeller W = 15 × D
a
= 15 × 0,778 = 0,156 m
9. Panjang daun impeller L = 14 x D
a
= 14 x 0,778 = 0,194 m 10.
Tinggi pengaduk dari dasar E = D
a
= 0,778 m Daya untuk pengaduk
Bilangan Reynold N
Re
N
Re
= 811
, 315
. 494
001 ,
1.170,551 778
, 5
, D
N
2 2
a
= ×
× =
× ×
µ ρ
Dari tabel 3.4-5 Geankoplis, 2003 diperoleh Np = 6.
c 5
3 p
g Da
N N
P
ρ
× ×
× =
Mc Cabe, 1994
2 3
5 5
3 3
.det lbm.ftlbf
32,147 lbmft
078 ,
3 7
ft 551
, 2
det 0,5
6 P
× ×
× =
= 184,319 ft ⋅lb
f
det = 0,335 hp Karena efisiensi motor,
η = 80 Jadi, daya motor adalah = 0,419 hp
LC.12 Pompa Reaktor J-105
Fungsi : Memompa POME dari bak penampung BP-101 menuju
splitter
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Bentuk : Pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 2 unit
Laju alir massa F : 5.853.000 kghari. Jumlah pompa yang digunakan 2 unit,
maka masing-masing laju alir massanya 2.926.500 kghari Kondisi operasi
• Tekanan P
: 1 atm •
Temperatur T : 28
C •
Laju alir massa : 2.926.500 kghari = 74,67731 lbmdetik
• Densitas
: 1.000 kgm
3
= 62,43 lbmft
3
• Viskositas
: 0,87 cP = 0,58.10
-3
lbmft.det Perhitungan
detik ft
196 ,
1 lbmft
62,43 lbmdet
74,67731 Q
volumetrik alir
Laju
3 3
= =
Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen Nre 2100,
De = 3,9
× Q
0,45
× ρ
0,13
Walas, 1988 Untuk aliran laminar ,
De = 3,0
× Q
0,36
× µ
0,18
Walas, 1988 dengan : D
= diameter optimum in ρ = densitas lbmft
3
Q = laju volumetrik ft
3
s µ = viskositas cP
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa :
Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
= 3,9 1,196 ft
3
s
0,45
62,43 lbmft
3 0,13
= 7,24 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 8 in
Schedule number : 40
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Diameter Dalam ID : 7,981 in = 0,665 ft
Diameter Luar OD : 8,6250 in = 0,719 ft
Inside sectional area : 0,3474 ft
2
fts 4432
, 3
ft 0,3474
s ft
196 ,
1 A
Q v
linear, Kecepatan
2 3
= =
=
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
0,00058 ft
665 ,
ftdet 4432
, 3
lbmft 43
, 2
6
3
= 2,44. 10
5
Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis, 1997 Pada N
Re
= 2,44. 10
5
dan εD = 0,000226916
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis, maka harga f = 0,0058 Geankoplis, 1997
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c 2
1 2
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 0,5 174
, 32
1 2
4432 ,
3 1
2
− = 0,0921 ft.lbflbm
2 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 20,75 174
, 32
2 4432
, 3
2
= 0,2764 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 12,0 174
, 32
2 4432
, 3
2
= 0,3685 ft.lbflbm
Pipa lurus 80 ft = F
f
= 4f
c 2
g 2
D v
L ×
× ×
= 40,0058 174
, 32
. 2
. 0,665
3,4432 .
80
2
= 0,5141 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c 2
2 2
1
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 174
, 32
1 2
4432 ,
3 1
2
− = 0,1842ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 1,4353 ft.lbflbm
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Dari persamaan Bernoulli : W
F P
P z
z g
v v
2 1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
− Geankoplis, 1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 40 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
4353 ,
1 ft
40 det
. lbf
lbm .
ft 174
, 32
ftdet 174
, 32
2 2
= +
+ +
+ Ws = -41,435 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 75
Ws = -
η x Wp -41,435
= -0,75 x Wp Wp
= 55,247 ft.lbflbm Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 247
, 55
lbmdet 6731
, 74
×
x ft.lbfdet
550 hp
1
= 7,500 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor untuk ke -2 unit = 7,500 hp
LC.13 Pompa Mixer J-107
Fungsi : Memompa POME dari bak penampung BP-101 menuju
tangki pencampuran. Bentuk
: Pompa sentrifugal Bahan konstruksi
: Commercial steel Jumlah
: 2 unit Laju alir massa F
: 147.000 kghari Bab III, alur 3 dan 4
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
• Tekanan P
: 1 atm •
Temperatur T : 28
C •
Laju alir massa : 147.000 kghari = 3,7594 lbmdetik
• Densitas
: 1.000 kgm
3
= 62,43 lbmft
3
• Viskositas
: 0,87 cP = 0,58.10
-3
lbmft.det Perhitungan
detik ft
06008 ,
lbmft 62,43
lbmdet 3,7594
Q volumetrik
alir Laju
3 3
= =
Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen Nre 2100,
De = 3,9
× Q
0,45
× ρ
0,13
Walas, 1988 Untuk aliran laminar ,
De = 3,0
× Q
0,36
× µ
0,18
Walas, 1988 dengan : D
= diameter optimum in ρ = densitas lbmft
3
Q = laju volumetrik ft
3
s µ = viskositas cP
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa :
Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
= 3,9 0,06008 ft
3
s
0,45
62,43 lbmft
3 0,13
= 1,88 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1 12 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 1,61 in = 0,13416 ft
Diameter Luar OD : 1,9 in = 0,158 ft
Inside sectional area : 0,01414 ft
2
fts 2491
, 4
ft 0,01414
s ft
06008 ,
A Q
v linear,
Kecepatan
2 3
= =
=
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
0,00058 ft
665 ,
ftdet 2491
, 4
lbmft 43
, 2
6
3
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
= 6,0878. 10
4
Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis, 1997 Pada N
Re
= 6,0878. 10
4
dan εD = 0,0011248
Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis, maka harga f = 0,0088 Geankoplis, 1997
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c 2
1 2
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 0,5 174
, 32
1 2
2491 ,
4 1
2
− = 0,1403 ft.lbflbm
2 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 20,75 174
, 32
2 2491
, 4
2
= 0,4209 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 12,0 174
, 32
2 2491
, 4
2
= 0,5612 ft.lbflbm
Pipa lurus 80 ft = F
f
= 4f
c 2
g 2
D v
L ×
× ×
= 40,0088 174
, 32
. 2
. 0,134
4,2491 .
80
2
= 5,8891 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c 2
2 2
1
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 174
, 32
1 2
2491 ,
4 1
2
− = 0,2806 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 7,2921 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
− Geankoplis, 1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 40 ft Maka :
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Ws ft.lbflbm
2921 ,
7 ft
40 det
. lbf
lbm .
ft 174
, 32
ftdet 174
, 32
2 2
= +
+ +
+ Ws = -47,292 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 75
Ws = -
η x Wp -47,292
= -0,75 x Wp Wp
= 63,056 ft.lbflbm Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 056
, 63
lbmdet 75094
, 3
×
x ft.lbfdet
550 hp
1
= 0,43 hp Daya pompa adalah 0,43 hp.
LC. 14 Pompa Pencampuran NaHCO
3
J-108
Fungsi : Memompa campuran POME dan NaHCO
3
M-101 dari tangki pencampuran NaHCO
3
menuju splitter Bentuk
: Pompa sentrifugal Bahan konstruksi
: Commercial steel Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
• Tekanan P
: 1 atm •
Temperatur T : 28
C •
Laju alir massa F : 142.500 kghari = 3,6361 lbmdet
• Densitas campuran
: 1061 kgm
3
= 66,24 lbmft
3
• Viskositas campuran
: 0,824 cP = 0,6.10
-
3 lbmft.det Perhitungan
hari ft
0549 ,
lbmft 66,24
lbmdet 3,6361
Q volumetrik
alir Laju
3 3
= =
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen Nre 2100,
De = 3,9
× Q
0,45
× ρ
0,13
Walas, 1988 Untuk aliran laminar ,
De = 3,0
× Q
0,36
× µ
0,18
Walas, 1988 dengan : D
= diameter optimum in ρ = densitas lbmft
3
Q = laju volumetrik ft
3
s µ = viskositas cP
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa :
Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
= 3,9 0,0549 ft
3
s
0,45
66,24 lbmft
3 0,13
= 1,822 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 2 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 2,067 in
= 0,1722 ft Diameter Luar OD
: 2,375 in = 0,1979 ft
Inside sectional area : 0,02330 ft
2
fts 3560
, 2
ft 0,02330
s ft
0,0549 A
Q v
linear, Kecepatan
2 3
= =
=
Bilangan Reynold : N
Re
= D
v ×
×
= lbmft.s
0,00055 ft
0,1722 ftdet
3560 ,
2 lbmft
,24 6
6
3
= 48.545,9188 Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis, 1997 Pada N
Re
= 48.545,9188 dan εD = 0,00088
Dari Gambar 2.10-3, maka harga f = 0,0092 Geankoplis, 1997
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c 2
1 2
g 2
v A
A 1
× ×
−
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
= 0,5 174
, 32
1 2
3560 ,
2 1
2
− = 0,0474 ft.lbflbm
2 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 20,75 174
, 32
2 3560
, 2
2
= 0,1294 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 12,0 174
, 32
2 3560
, 2
2
= 0,1725 ft.lbflbm
Pipa lurus 40 ft = F
f
= 4f
c 2
g 2
D v
L ×
× ×
= 40,0092 174
, 32
. 2
. 0,1722
2,3560 .
40
2
= 0,7372 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c 2
2 2
1
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 174
, 32
1 2
3560 ,
2 1
2
− = 0,0474 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 1,1340 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
− Geankoplis, 1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 10 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
1340 ,
1 ft
10 det
. lbf
lbm .
ft 174
, 32
ftdet 174
, 32
2 2
= +
+ +
+ Ws = -11,134 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 75
Ws = -
η x Wp -11,134
= -0,75 x Wp Wp
= 14,845 ft.lbflbm
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 845
, 14
lbmdet 6361
, 3
×
x s
550ft.lbf hp
1 = 0,0240 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,0240 hp
LC. 15 Pompa Pencampuran Nutrisi J-108
Fungsi : Memompa campuran POME dan nutrisi M-102 dari
tangki pencampuran adiktif menuju splitter Bentuk
: Pompa sentrifugal Bahan konstruksi
: Commercial steel Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
• Tekanan P
: 1 atm •
Temperatur T : 28
C •
Laju alir massa F : 14.580 kghari = 0,37 lbmdet
• Densitas campuran
: 1170,55 kgm
3
= 73,0749 lbmft
3
• Viskositas campuran
: 0,716 cP = 0,48.10
-3
lbmft.det Perhitungan
hari ft
0051 ,
lbmft 73,0749
lbmdet 0,37
Q volumetrik
alir Laju
3 3
= =
Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen Nre 2100,
De = 3,9
× Q
0,45
× ρ
0,13
Walas, 1988 Untuk aliran laminar ,
De = 3,0
× Q
0,36
× µ
0,18
Walas, 1988 dengan : D
= diameter optimum in ρ = densitas lbmft
3
Q = laju volumetrik ft
3
s µ = viskositas cP
Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Desain pompa : Di
,opt
= 3 Q
0,45
ρ
0,13
= 3 0,0051 ft
3
s
0,45
73,07488 lbmft
3 0,13
= 0,487 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 38 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 0,493 in
= 0,0411 ft Diameter Luar OD
: 0,675 in = 0,0562 ft
Inside sectional area : 0,00133 ft
2
fts 828
, 3
ft 0,00133
s ft
0,0051 A
Q v
linear, Kecepatan
2 3
= =
=
Bilangan Reynold : N
Re
= D
v ×
×
= lbmft.s
0,000481 ft
0,0411 ftdet
828 ,
3 lbmft
0748 ,
73
3
= 23.884,73 Turbulen Pada N
Re
= = 23.884,73 Dari Gambar 2.10-3, maka harga f = 0,0087 Geankoplis, 1997
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c 2
1 2
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 0,5 174
, 32
1 2
828 ,
3 1
2
− = 0,125 ft.lbflbm
2 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 20,0087 174
, 32
2 828
, 3
2
= 0,342 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c 2
g 2
v ×
= 12,0 174
, 32
2 828
, 3
2
= 0,455 ft.lbflbm Pipa lurus 50 ft = F
f
= 4f
c 2
g 2
D L.v
× ×
= 40,0087 174
, 32
. 2
. 0,0411
3,828 .
50
2
= 9,644 ft.lbflbm
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c 2
2 2
1
g 2
v A
A 1
× ×
−
= 174
, 32
1 2
828 ,
3 1
2
− = 0,125 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 10,692 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
W F
P P
z z
g v
v 2
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
− Geankoplis, 1997
dimana : v
1
= v
2s
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 10 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
692 ,
10 ft
10 det
. lbf
lbm .
ft 174
, 32
ftdet 174
, 32
2 2
= +
+ +
+ Ws = -10,10 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 75
Ws = -
η x Wp -10,692
= -0,75 x Wp Wp
= 27,589 ft.lbflbm Daya pompa : P = m x Wp
=
ft.lbflbm 589
, 27
lbmdet 0,37
×
x ft.lbfs
550 hp
1
= 0,014 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,014 hp
LC.16 Reaktor Fermentasi R-101
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi
Tipe : Tangki berpengaduk dengan flat 6 blade turbin impeller
Bentuk : Silinder tegak vertikal dengan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Waktu tinggal : 7 hari Jumlah
: 15 buah Kondisi operasi
: -
Temperatur T = 37
C -
Tekanan P = 1 atm
Laju alir massa : 6.010.080 kghari
Densitas campuran : 1001,86 kgm
3
Viskositas campuran : 0,87 cP = 0,9.10
-3
kgm.s Faktor kelonggaran
: 20 Perry dan Green, 1999
A. Volume tangki
Total massa bahan dalam tangki = 6.010.080 kghari x 7 hari
= 42.070.560 kg Total volume dalam tangki
= =
3
kgm 1001,86
kg 2.070.560
4 41.992 m
3
Volume tangki, V
T
= 1+0,2 x 41.992 m
3
= 50.391 m
3
Tangki berjumlah 15 unit, maka volume masing-masing tangki = 3.359 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki H
s
: D
t
= 3: 2 Volume silinder V
s
=
s 2
t
H D
4 1
H
s
: D
t
= 3 : 2 V
s
=
3 t
D 8
3
Tutup tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga :
Tinggi head H
h
=
t
D 6
1
Brownell dan Young, 1959 Volume tutup V
h
ellipsoidal =
h 2
t
H D
4
=
D 6
1 D
4
t 2
t
=
3 t
D 24
V
t
= V
s
+ V
h
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
V
t
=
3 t
D 8
3
+
3 t
D 24
V
t
=
3 t
D 24
10
D
t
= 13,691 m = 539,022 in Tinggi silinder H
s
=
t
D 2
3
= 32 x 13,691 m = 20,537 m Tinggi tutup ellipsoidal H
h
=
t
D 6
1
= 16 x 3,098 m = 2,282 m Tinggi tangki H
T
= H
s
+ H
h
= 22,819 m Tinggi bahan dalam tangki
= tangki
volume tangki
tinggi tangki
dalam bahan
volume ×
=
67.188 819
, 22
990 .
55 ×
= 19,016 m B.
Perancangan sistem pengaduk Jenis
: flat 6 blade turbin impeller Baffle
: 4 buah Kecepatan putaran N = 110 putarandetik
Efisiensi motor = 80 Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Mc Cabe, 1994
D
a
: D
t
= 1 : 3 J : D
t
= 1 : 12 W : D
a
= 1: 5 L : D
a
= 1 : 4 E : D
a
= 1 : 1 Jadi:
1. Diameter impeller D
a
= 13 × D
t
= 13 x 13,691 = 4,564 m 2.
Lebar baffle J = 112 x D
t
= 112 x 13,691 = 1,141 m 3.
Lebar daun impeller W = 15 × D
a
= 15 × 4,564 = 0,193 m
4. Panjang daun impeller L = 14 x D
a
= 14 x 4,564 = 1,141 m 5.
Tinggi pengaduk dari dasar E = D
a
= 4,564 m
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold N
Re
N
Re
= 354
. 597
. 1
001 ,
1.001,86 4,564
066 ,
D N
2 2
a
= ×
× =
× ×
µ ρ
Dari tabel 3.4-5 Geankoplis, 2003 diperoleh Np = 6.
c 5
3 p
g Da
N N
P
ρ
× ×
× =
Mc Cabe, 1994
2 3
5 5
3 3
.det lbm.ftlbf
32,147 lbmft
546 ,
63 ft
973 ,
14 det
0,066 6
P ×
× ×
= = 2.549,960 ft
⋅lb
f
det = 4,718 hp Karena efisiensi motor,
η = 80 Jadi, daya motor adalah = 5,898 hp
LC.17 Blower JB-101
Fungsi : Memompa biogas dari reaktor fermentasi R-101
menuju generator GG-101 Jenis
: Blower sentrifugal Bahan konstruksi
: Carbon steel Kondisi operasi
: 28 ºC dan 101,325 kPa Laju alir gas = 676,2825 kmoljam
Laju alir volum gas Q = kPa
01,325 1
K 301,15
K x .kPakmol
m 8,314
x kmoljam
676,2825
3
= 16.711,07822 m
3
jam Daya blower dapat dihitung dengan persamaan,
33000 Q
efisiensi 144
P ×
× =
Perry, 1997 Efisiensi blower,
η = 80
33000 0822
, 711
. 16
0,8 144
P ×
× =
= 54,69 hp
LC. 18 Generator GG-101
Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi pembakaran untuk menghasilkan
listrik
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Jenis : Biogas generator
Bahan : Low alloy steel
Generator terdiri dari : -
Kompresor -
Combusition chamber -
Turbin Kompresor
Fungsi : Menaikkan tekanan udara luar menuju ruang bakar
Jenis : Centrifugal compressor
Jumlah : 1 unit
Data: Laju alir massa udara = 1.187.102 kghari
1 atm, 28 C
Densitas udara = 1126 kgm
3
= 70,294 lbmft
3
1 atm, 28 C
Laju alir volumetrik Q = jam
m 9279
, 43
kgm 1126
kgjam 58
, 49462
3 3
= = 0,4309 ft
3
detik = 37,231 ft
3
hari = 25,854 ft
3
menit Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan :
De = 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Timmerhaus,1991 = 3,9 0,4309 ft
3
detik
0,45
70,294 lbmft
3 0,13
= 4,64 in Dipilih material pipa commercial steel 5 inchi Sch 120 :
Diameter dalam ID = 3,6240 in Diameter luar OD = 5,5630 in
Luas penampang A = 0,9490 ft
2
Tekanan masuk P1 =1 atm = 2116,224 lbft
2
= 14,696 psia Tekanan keluar P2 = 10 atm = 12.679,344 lbft
2
= 88,716 psia Temperatur masuk
= 28 C
Rasio spesifik k = 1,4
Daya P =
1 1,4
1 1,4
1 1,4
9270 ,
3 4
x 716
, 88
x 1,4
1 k
1 k
1 k
1 P
2 P
Q x
2 P
x k
14,696 88,716
− −
−
= −
− −
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
P = 19.310.714 hp
Jika efisiensi motor adalah 80 , maka : 24.138.393 hp
Turbin Gas
Fungsi : Menurunkan tekanan gas dari ruang pembakaran
Jenis : Centrifugal expander
Jumlah : 1 unit
Data: Laju alir massa udara = 1.187.102 kghari
1 atm, 28 C
Laju alir massa biogas = 141.989,16 kghari 1 atm, 28
C Laju alir massa total = laju alir massa udara +laju alir massa biogas
= 1.329.091,6 kghari = 55.378,82 kgjam Densitas gas = 1.006,71 kgm
3
= 62,8473 lbmft
3
1 atm, 28 C
Laju alir volumetrik Q = jam
m 0094
, 55
kgm 1006,71
kgjam 82
, 378
. 55
3 3
= = 0,5396 ft
3
detik = 46.623,69 ft
3
hari = 32,37757 ft
3
menit Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan :
De = 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Timmerhaus, 1991 = 3,9 0,5396 ft
3
detik
0,45
62,8473 lbmft
3 0,13
= 5,06 in Dipilih material pipa commercial steel 5 inchi Sch 120 :
Diameter dalam ID = 3,6240 in Diameter luar OD = 5,5630 in
Luas penampang A = 0,9490 ft
2
Tekanan masuk P1 = 10 atm = 12.679,344 lbft
2
= 88,716 psia Tekanan keluar P2 = 1 atm = 2116,224 lbft
2
= 14,696 psia Temperatur keluar
= 207,9 C
Rasio spesifik k = 1,4
Daya P =
1 1,4
1 1,4
1 1,4
88,716 0094
, 5
5 x
696 ,
14 1,4
1 k
1 k
1 k
1 P
2 P
Q x
2 P
x k
14,696
− −
− ×
= −
− −
P = -28.966.091 hp
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Jika efisiensi motor adalah 80 , maka : -36.027.613 hp
LC.19 Seeding Pond BP-102
Fungsi : Menampung limbah cair kelapa sawit
Bentuk : Persegi panjang
Bahan konstruksi : Beton kedap air
Jumlah : 1 unit
Kondisi Penyimpanan Temperatur
T = 37 C
Tekanan operasi P = 1 atm 101,325 kPa
Kebutuhan perancangan t = 1 hari
Densitas campuran = 1001,86 kgm
3
Laju alir massa = 5.868.094,84 kghari Bab III, alur 39 hari
m 20
, 857
. 5
kgm 1000
kghari 84
, 094
. 868
. 5
volumetrik alir
Laju
3 3
= =
Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran = 20
Perry dan Green, 1999 Volume bak V
b
= 1+0,2 x 5.857,20 m
3
= 7.028,64 m
3
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 7.028,64 m
3
= 2l x l x ½ l Lebar bak l
= 19,155 m Dengan demikian,
Panjang bak p = 38,31 m Tinggi bak t = 9,5775 m
Lebar bak l = 19,155 m
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
LAMPIRAN D PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber kebutuhan listrik digunakan asumsi sebagai berikut:
Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 237.600 Mwtahun.
Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased- equipment delivered Timmerhaus et al, 2004.
Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US 1 = Rp 10.370,- Bank Indonesia, Mei 2009.
1. Modal Investasi Tetap Fixed Capital Investment
1.1 Modal Investasi Tetap Langsung MITL
1.1.1 Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik
Luas tanah seluruhnya = 14.427 m
2
Harga tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 150.000m
2
Beritasumut, 2009 Harga tanah seluruhnya =14.427 m
2
× Rp 150.000m
2
= Rp. 2.163.975.000 ,- Biaya perataan tanah diperkirakan 5
Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp. 2.163.975.000,- = Rp. 108.198.750 ,-
Biaya administrasi pembelian tanah diperkirakan 5 Biaya administrasi pembelian tanah = 0,05 x Rp. 2.313.975.000,-
= Rp. 108.198.750 ,- Maka modal untuk pembelian tanah A adalah Rp. 2.380.372.500 ,-
LD-1
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
1.1.2 Harga Bangunan dan Sarana
Tabel LD.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya
No Nama Bangunan
Luas m
2
Harga Rpm
2
Jumlah Rp
1 Perkantoran
500 750.000
375.000.000 2
Laboratorium 150
1.000.000 150.000.000
3 Stasiun operator
100 400.000
40.000.000 4
Daerah Proses 5.500
1.000.000 5.500.000.000
5 Pembangkit listrik
400 750.000
300.000.000 6
Unit Pengolahan air 1.000
1.000.000 1.000.000.000
7 Unit Pengolahan limbah
200 500.000
100.000.000 8
Bengkel 300
300.000 90.000.000
9 Gudang bahan dan pelengkap
500 700.000
350.000.000 10
Kantin 75
300.000 22.500.000
11 Poliklinik
80 500.000
40.000.000 12
Perpustakaan 100
300.000 30.000.000
13 Tempat Ibadah
80 200.000
16.000.000 14
Taman 300
200.000 60.000.000
15 Perumahan Karyawan
750 750.000
562.500.000 16
Jalan 800
400.000 320.000.000
17 Pos keamanan
150 200.000
30.000.000 18
Pemadam Kebakaran 100
400.000 40.000.000
19 Parkir
250 1.000.000
500.000.000 20
Aula 200
150.000 37.500.000
21 Areal perluasan
1000 300.000
60.000.000 22
Areal antar bangunan 1312
200.000 16.000.000
TOTAL 14.427
- 10.101.900.000
Harga bangunan saja = Rp. 8.636.129.838,- Harga sarana
= Rp. 1.465.670.162 ,- Total biaya bangunan dan sarana B = Rp. 10.101.900.000,-
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
1.1.3 Perincian Harga Peralatan
Harga peralatan yang di impor ditentukan dengan Timmerhaus et al, 2004 :
=
y x
m 1
2 y
x
I I
X X
C C
dimana: C
x
= harga alat pada tahun 2009 C
y
= harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X
1
= kapasitas alat yang tersedia X
2
= kapasitas alat yang diinginkan I
x
= indeks harga pada tahun 2009 I
y
= indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas tergantung jenis alat
Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009 digunakan metode regresi koefisien korelasi:
[ ]
2 i
2 i
2 i
2 i
i i
i i
Y Y
n X
X n
Y X
Y X
n r
− ⋅
× −
⋅ ⋅
− ⋅
⋅ =
Montgomery, 1992 Tabel LD.2 Harga Indeks Marshall dan Swift
No. Tahun
Xi Indeks
Yi Xi.Yi
Xi² Yi²
1 1989
895 1780155
3956121 801025
2 1990
915 1820850
3960100 837225
3 1991
931 1853621
3964081 866761
4 1992
943 1878456
3968064 889249
5 1993
967 1927231
3972049 935089
6 1994
993 1980042
3976036 986049
7 1995
1028 2050860
3980025 1056784
8 1996
1039 2073844
3984016 1079521
9 1997
1057 2110829
3988009 1117249
10 1998
1062 2121876
3992004 1127844
11 1999
1068 2134932
3996001 1140624
12 2000
1089 2178000
4000000 1185921
13 2001
1094 2189094
4004001 1196836
14 2002
1103 2208206
4008004 1216609
Total 27937
14184 28307996
55748511 14436786
Sumber: Tabel 6-2, Timmerhaus et al, 2004
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Data : n = 14
∑Xi = 27937 ∑Yi = 14184
∑XiYi = 28307996 ∑Xi² = 55748511 ∑Yi² = 14436786
Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi:
r = 14 . 28307996 – 2793714184 [14. 55748511 – 27937²] x [1414436786 – 14184² ]
½
≈ 0,98 = 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan
linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier.
Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X
dengan: Y = indeks harga pada tahun yang dicari 2009 X = variabel tahun ke n – 1
a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh :
Montgomery, 1992
2 i
2 i
i i
i i
X X
n Y
X Y
X n
b −
⋅ ⋅
− ⋅
=
a
2 2
2
Xi Xi
n. Xi.Yi
Xi. Xi
Yi. Σ
− Σ
Σ Σ
− Σ
Σ =
Maka : 8088
, 16
3185 53536
27937 55748511
14 14184
27937 28307996
14 b
2
= =
− −
=
8 ,
32528 3185
103604228 27937
55748511 14
28307996 27937
55748511 14184
a
2
− =
− =
− −
= Sehingga persamaan regresi liniernya adalah:
Y = a + b ⋅ X
Y = 16,809X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah:
Y = 16,8092009 – 32528,8 Y = 1240,06154
Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 MwhTahun, 2009.
Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial m Marshall Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus
et al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 Timmerhaus et al, 2004
Contoh perhitungan harga peralatan:
a. Blower JB-101