VI - 6 Perencanaan Alat Utama
Pabrik Monocalcium Phosphate
t
h
=
6978 ,
22 1
, 8
, 12650
108 6978
, 22
885 ,
+ 0,125 = 0,339 in , digunakan t = 38 in
h = rc -
4
2 2
D rc
= 1,35 ft
Volume dished = 1,05 x h
2
3 rc – h = 49,0271 cuft
2. PERENCANAAN SISTEM PENGADUK
Type : Vertical screw Orbiting type
Dasar Pemilihan : Sesuai dengan jumlah dan kekentalan bahan yang masuk
Dari Perry edisi 7 diperoleh spesifikasi : Daya motor
: 5 hp Kecepatan putar
: Screw = 64,4 rpm
Orbit = 2,2 rpm
3. PERENCANAAN SISTEM PENDINGIN Perhitungan Jaket :
Perhitungan sistem penjaga suhu : Dari neraca panas :
suhu yang dijaga = 105
o
C Q = 253202,7824 kkaljam = 1.004.781,497 Btujam
Suhu masuk rata-rata = 30
o
C = 106
o
F Suhu keluar produk = 105
o
C = 181
o
F ∆T
= 181 – 106 = 75
o
F Kebutuhan media
= 12660,14 kgjam = 27910,5427 lbjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VI - 7 Perencanaan Alat Utama
Pabrik Monocalcium Phosphate
Densitas air = 62,43 lbcuft
Rate volumetrik =
cuft lb
jam lb
bahan bahan
rate
= 2785,9983 cuftjam = 0,7739 cuftdt
Asumsi kecepatan aliran = 3 ftdt [Kern, T.12, hal. 845]
Luas penampang =
dt ft
dt cuft
aliran tan
kecepa volumetrik
rate = 0,7739 3 = 0,2579 ft
2
Luas penampang =
4 D
2 2
- D
1 2
dengan : D
2
= diameter dalam jaket D
1
= diameter luar bejana = Diameter bejana + 2 x tebal = 9,5 + 2 38 in
0,375 ft = 10,25 ft Luas penampang
= 4 D
2 2
- D
1 2
0,2579 =
4 D
2 2
– 10,25
2
D
2
= 10,27 ft Spasi =
2 D
D
1 2
=
2 10,25
10,27
= 0,01 ft = 0,12 in 316 in
Penentuan tebal jaket :
Tebal jaket berdasarkan ASME Code untuk cylindrical tank : t
min
=
C P
6 ,
fE ri
P
[Brownell Young ,pers.13-1,hal.254] dengan :
t
min
= tebal shell minimum; in P
= tekanan tangki ; psi
ri = jari-jari tangki
; in ½ D C
= faktor korosi ; in diambil 18 in
E = faktor pengelasan, digunakan double welded butt joint.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VI - 8 Perencanaan Alat Utama
Pabrik Monocalcium Phosphate
faktor pengelasan, E = 0,8 f
= stress allowable, bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 grade C, maka f = 12650 psi [Brownell Young,T.13-1]
P design = 22 psi
R = ½ D = ½ x 10,27 ft = 20,54 in t
min
=
22 6
, 8
, 12650
54 ,
20 22
+ 0,125 = 0,2452 in , digunakan t = 14 in
Perhitungan Tinggi Jaket :
U
D
= 30 Kern, Tabel 8 A
= t
U Q
D
=
75 30
2 173929,872
= 77,3018 ft
2
A
conis
= 0,785 D + m
2 2
d 785
, m
D h
4
Hesse : pers. 4-19 m = 12 in = 1 ft
Hesse : 85 h
: tinggi conical = 7,531 ft
d : Inside Diameter Jaket
= 9,5 ft D
: Outside Diameter Jaket = OD + 2 x tebal jaket = 10,25 ft
A
conis
= 0,785 D + m
2 2
d 785
, m
D h
4
= 95,042 ft
2
A
jaket
= A
shell
+ A
conis
77,3018= . 10,25 . h + 62,126V
h
jaket
= 5,5 ft Tinggi tangki = 7,6 ft
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VI - 9 Perencanaan Alat Utama
Pabrik Monocalcium Phosphate
Spesifikasi :
Fungsi : Mereaksikan phosphate rock dan asam sulfat
Type : Conical vertical dilengkapi pengaduk, dan jaket.
Operasi : Continuous
Dimensi Shell :
Diameter Shell , inside : 9,5 ft
Tinggi Shell : 7,6 ft
Tebal Shell : 38 in
Dimensi tutup :
Tebal tutup dished : 516 in
Tinggi Tutup atas : 1,35 ft
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Brownell : 253
Jumlah reaktor : 2 buah sistem continuous
Sistem Pemanas
Diameter jaket : 10,27 ft
Tinggi jaket : 5,5 ft
Jaket spacing : 316 in
Tebal Jaket : 14 in
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 1 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
VII.1. Intrumentasi Dalam rangka pengoperasian pabrik, pemasangan alat-alat instrumentasi
sangat dibutuhkan dalam memperoleh hasil produksi yang optimal. Pemasangan alat-alat instrumentasi disini bertujuan sebagai pengontrol jalannya proses
produksi dari peralatan-peralatan pada awal sampai akhir produksi dimana dengan alat instrumentasi tersebut, kegiatan maupun aktifitas tiap-tiap unit dapat dicatat
kondisi operasinya sehingga sesuai dengan kondisi yang dikehendaki serta mampu memberikan tanda-tanda apabila terjadi penyimpangan selama proses
produksi berlangsung. Pada uraian di atas dapat disederhanakan bahwa dengan adanya alat
intrumentasi maka : 1. Proses produksi dapat berjalan sesuai dengan kondisi-kondisi yang
telah ditentukan sehingga memperoleh hasil yang optimum. 2. Proses produksi berjalan sesuai dengan effisiensi yang telah ditentukan
dan kondisi proses tetap terjaga pada kondisi yang sama. 3. Membantu memperoleh pengoperasian alat.
4. Bola terjadi penyimpangan selama proses produksi, maka dapat segera diketahui sehingga dapat cepat ditangani.
Adapun variabel proses yang diukur dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Variabel yang berhubungan dengan energi, seperti temperatur dan tekanan.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 2 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate 2. Variabel yang berhubungan dengan kuantitas dan rate, seperti pada
kecepatan aliran fluida, ketinggian liquid, dan ketebalan. 3. Variabel yang berhubungan dengan karakteristik fisik dan kimia, seperti
densitas dan kandungan air. Yang harus diperhatikan didalam pemilihan alat intrumentasi adalah :
- Level, Range, dan Fungsi dari alat instrumentasi tersebut. - Ketelitian hasil pengukuran.
- Konstruksi material. - Pengaruh yang ditimbulkan terhadap kondisi operasi proses yang
berlangsung. - Mudah diperoleh dipasaran.
- Mudah dipergunakan dan mudah diperbaiki jika terjadi kerusakan. Instrumentasi yang ada dipasaran dapat dibedakan dari jenis
pengoperasian alat intrumentasi tersebut, yaitu alat instrumentasi manual atau otomatis. Pada dasarnya alat-alat control yang otomatis lebih disukai dikarenakan
pengontrolannya tidak terlalu sulit, kontinyu, dan effektif sehingga menghemat tenaga kerja dan waktu. Akan tetapi mengingat faktor-faktor ekonomis dan
investasi modal yang ditanamkan pada alat intrumentasi berjenis otomatis ini, maka pada perencanaan pabrik ini sedianya akan menggunakan jenis alat
intrumentasi tersebut. Adapun fungsi utama dari alat intrumentasi otomatis adalah :
- Melakukan pengukuran. - Sebagai pembanding hasil pengukuran dengan kondisi yang harus dicapai.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 3 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate - Melakukan perhitungan.
- Melakukan koreksi. Adapun intrumentasi otomatis ini dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu :
1. Sensing Primary Element Alat kontrol ini langsung merasakan adanya perubahan pada variabel
yang diukur, misalnya temperatur. Primary Element merubah energi yang dirasakan dari medium yang sedang dikontrol menjadi signal
yang bisa dibaca yaitu dengan tekanan fluida. 2. Receiving Element Elemen Pengontrol
Alat kontrol ini akan mengevaluasi signal yang didapat dari sensing element dan diubah menjadi skala yang bisa dibaca, digambarkan dan
dibaca oleh error detector. Dengan demikian sumber energi bisa diatur sesuai dengan perubahan-perubahan yang terjadi.
3. Transmitting Element Alat kontrol ini berfungsi sebagai pembawa signal dari sensing
element ke receiving element. Disamping ketiga jenis tersebut, masih terdapat peralatan pelengkap yang
lain, yaitu : Error Detector Element, alat ini akan membandingkan besarnya harga terukur pada variabel yang dikontrol dengan harga yang diinginkan dan apabila
terdapat perbedaan alat ini akan mengirimkann signal error. Amplifier akan digunakan sebagai penguat signal yang dihasilkan oleh error detector jika signal
yang dikeluarkan lemah. Motor Operator Signal Error yang dihasilkan harus diubah sesuai dengan kondisi yang diinginkan, yaitu dengan penambahan variabel
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 4 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate manipulasi. Kebanyakan sistem kontrol memerlukan operator atau motor untuk
menjalankan Final Control Element. Final Control Element adalah untuk mengoreksi harga variabel manipulasi. Intrumentasi pada perencanaan pabrik ini :
1. Flow Control FC
Mengontrol aliran setelah keluar pompa. 2. Flow Ratio Control
FRC Mengontrol ratio aliran yang bercabang setelah pompa.
3. Level Control LC
Mengontrol ketinggian bahan di dalam tangki. 4. Level Indicator
LI Mengindikasikan informatif ketinggian bahan di dalam tangki.
5. Pressure Control PC
Mengontrol tekanan pada aliran alat. 6. Pressure Indicator
PI Mengindikasikan informative tekanan pada aliran alat.
7. Temperatur Control TC
Mengontrol suhu pada aliran alat.
VII.2. Keselamatan Kerja Keselamatan kerja atau safety factor adalah hal penting yang paling utama
yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu pabrik, hal ini disebabkan karena :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 5 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate - Dapat mencegah terjadinya kerusakan-kerusakan yang besar yang
disebabkan oleh kebakaran atau hal lainnya baik terhadap karyawan maupun oleh peralatan itu sendiri.
- Terpeliharanya peralatan dengan baik sehingga dapat digunakan dalam waktu yang cukup lama. Bahaya yang dapat timbul pada suatu pabrik
banyak sekali jenisnya, hal ini tergantung pada bahan yang akan diolah maupun tipe proses yang dikerjakan.
VII.2.1. Bahaya Kebakaran A. Penyebab kebakaran
- Adanya nyala terbuka open flame yang dating dari unit utilitas, workshop dan lain-lain.
- Adanya loncatan bunga api yang disebabkan karena korsleting aliran listrik seperti pada stop kontak, saklar serta instrument lainnya.
B. Pencegahan - Menempatkan unit utilitas dan power plant cukup jauh dari lokasi
proses yang dikerjakan. - Menempatkan bahan yang mudah terbakar pada tempat yang terisolasi
dan tertutup. - Memasang kabel atau kawat listrik di tempat-tempat yang terlindungi,
jauh dari daerah yang panas yang memungkinkan terjadinya kebakaran.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 6 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate - Sistem alarm hendaknya ditempatkan pada lokasi dimana tenaga kerja
dengan cepat dapat mengetahui apabila terjadi kebakaran. C. Alat pencegah kebakaran
- Instalasi permanen seperti fire hydrant system dan sprinkle otomatis. - Pemakaian portable fire-extinguisher bagi daerah yang mudah
dijangkau bila terjadi kebakaran.
VII.2.2. Bahaya Kecelakaan Karena kesalahan mekanik sering terjadi dikarenakan kelalaian pengerjaan
maupun kesalahan konstruksi dan tidak mengikuti aturan yang berlaku. Bentuk kerusakan yang umum adalah karena korosi dan ledakan. Kejadian ini selain
mengakibatkan cacat tubuh maupun hilangnya nyawa pekerja. Berbagai kemungkinan kecelakaan karena mekanik pada pabrik ini dan cara pencegahannya
dapat digunakan sebagai berikut : A. Vessel
Kesalahan dalam perencanaan vessel dan tangki dapat mengakibatkan kerusakan fatal, cara pencegahannya :
- Menyeleksi dengan hati-hati bahan konstruksi yang sesuai, tahan korosi serta memakai corrosion allowance yang wajar. Untuk pabrik ini, semua
bahan yang umum dapat dipergunakan dengan pengecualian adanya seng dan tembaga. Bahan konstruksi yang biasanya dipakai untuk tangki
penyimpan, perpipaan, dan peralatan lainnya dalam produksi tetra kalium
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 7 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate pyrophospat. Semua konstruksi harus sesuai dengan standart ASME
America Society Methanical Engineering . - Mmeperhatikan teknik pengelasan.
- Memakai level gauge yang otomatis. - Penyediaan manhole dan handhole bila memungkinkan yang memadai
untuk inspeksi dan pemeliharaan. Disamping itu peralatan tersebut harus dapat diatur sehingga mudah digunakan.
B. Heat Exchanger Kerusakan yang terjadi pada umumnya disebabkan karena kebocoran-
kebocoran. Hal ini dapat dicegah dengan cara : - Pada inlet dan outlet dipasang block valve untuk mencegah terjadinya
thermal expantion. - Drainhole yang cukup harus disediakan untuk pemeliharaan.
- Pengecekan dan pengujian terhadap setiap ruangan fluida secara sendiri- sendiri.
- Memakai heat exchanger yang cocok untuk ukuran tersebut. Disamping itu juga rate aliran harus benar-benar dijaga agar tidak terjadi perpindahan
panas yang berlebihan sehingga terjadi perubahan fase di dalam pipa.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 8 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate C. Peralatan yang bergerak
Peralatan yang bergerak apabila ditempatkan tiak hati-hati, maka akan menimbulkan bahaya bagi pekerja. Pencegahan bahaya ini dapat dilakukan
dengan : - Pemasangan penghalang untuk semua sambungan pipa.
- Adanya jarak yang cukup bagi peralatan untuk memperoleh kebebasan ruang gerak.
D. Perpipaan Selain ditinjau dari segi ekonomisnya, perpipaan juga harus ditinjau dari
segi keamanannya, hal ini dikarenakan perpipaan yang kurang teratur dapat membahayakan pakerja terutama pada malam hari, seperti terbentur, tersandung,
dan sebagainya. Sambungan yang kurang baik dapat menimbulkan juga hal-hal yang tidak diinginkan seperti kebocoran-kebocoran bahan kimia yang berbahaya.
Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan tersebut, maka dapat dilakukan dengan cara :
- Pemasangan pipa hendakya pada elevasi yang tinggi, tidak di dalam tanah karena dapat menimbulkan kesulitan apabila terjadi kebocoran.
- Bahan konstruksi yang dipakai untuk perpipaan harus memakai bahan konstruksi dari steel.
- Sebelum dipakai, hendaknya diadakan pengecekan dan pengetesan terhadap kekuatan tekan dan kerusakan yang diakibatkan karena
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 9 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate perubahan suhu, begitu juga harus dicegah terjadinya over stressing atau
pondasi yang bergerak. - Pemberian warna pada masing-masing pipa yang bersangkutan akan dapat
memudahkan apabila terjadi kebocoran.
E. Listrik Kebakaran sering terjadi akibat kurang baiknya perencanaan instalasi
listrik dan kecerobohan operator yang menanganinya. Sebagai usaha pencegahannya dapat dilakukan :
- Alat-alat listrik di bawah tanah sebaiknya diberi tanda seperti dengan cat warna pada penutupnya atau diberi isolasi berwarna.
- Pemasangan alat remote shut down dari alat-alat operasi disamping starter. - Penerangan yang cukup pada semua bagian pabrik supaya operator tidak
mengalami kesulitan dalam bekerja. - Sebaiknya untuk penerangan juga disediakan oleh PLN meskipun
kapasitas generator set mencukupi untuk penerangan dan proses. - Penyediaan emergency power supplies tegangan tinggi.
- Meletakkan jalur-jalur kabel listrik pada posisi aman. - Merawat peralatan listrik, kabel, starter, dan lain sebagainya.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 10 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate F. Insulasi
Insulasi penting sekali terutama berpengaruh pada karyawan dari kepanasan yang dapat mengganggu kinerja para karyawan, oleh karena itu
dilakukan : - Pemakaian insulasi pada alat-alat yang menimbulkan panas seperti reactor,
exchanger, kolom distilasi, dan lain-lain. Sehingga tidak mengganggu konsentrasi pekerjaan.
- Pemasangan insulasi pada kabel instrument, kawat listrik, dan perpipaan yang berada pada daerah yang panas, hal ini dimaksudkan untuk
mencegah terjadinya kebakaran.
G. Bangunan Pabrik Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan bangunan pabrik
adalah : - Bangunan-bangunan yang tinggi harus diberi penangkal petir dan jika
tingginya melebihi 20 meter, maka harus diberi lampu suar mercu suar . - Sedikitnya harus ada dua jalan keluar dari dalam bangunan,
VII.2.3. Bahaya Karena Bahan Kimia Banyak bahan kimia yang berbahaya bagi kesehatan. Biasanya para
pekerja tidak mengetahui seberapa jauh bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia seperti bahan-bahan berupa gas yang tidak berbau atau tidak
berwarna yang sangat sulit diketahui jika terjadi kebocoran. Untuk itu sering
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VII - 11 Instrumentasi Keselamatan Kerja
Pabrik Monocalcium Phosphate diberikan penjelasan pendahuluan bagi para pekerja agar mereka dapat
mengetahui bahwa bahan kimia tersebut berbahaya. Cara lainnya adalah memberikan tanda-tanda atau gambar-gambar pada daerah yang berbahaya atau
pada alat-alat yang berbahaya, sehingga semua orang yang berada di dekatnya dapat lebih waspada. Selain hal-hal tersebut di atas, usaha-usaha lain menjaga
keselamatan kerja dalam pabrik ini adalah memperhatikan hal-hal seperti : - Di dalam ruang produksi para pekerja dan para operator dilarang merokok.
- Harus memakai sepatu karet dan tidak diperkenankan memakai sepatu yang alasnya berpaku.
- Untuk pekerja lapangan maupun pekerja proses dan semua orang yang memasuki daerah proses harus menggunakan helm, sarung tangan, masker
dan penyumbat telinga, untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan apabila terjadi sesuatu.
- Karena sifat alami dari steam yang sangat berbahaya, maka harus disediakan kacamata tahan uap, masker penutup wajah dan sarung tangan
yang harus dikenakan.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 1 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
BAB VIII UTILITAS
Dalam sebuah pabrik, utilitas meupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan mengingat saling berhubungan antara proses industri dengan
kebutuhan utilitas untuk proses tersebut. Dalam hal ini, utilitas dari suatu pabrik terdiri atas :
1. Unit pengolahan air Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan air pendingin, air proses,
air sanitasi, dan air pengisi boiler. 2. Unit pembangkitan “steam”
Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan “steam” pada proses evaporasi, pemanasan, dan “supplay” pembangkitan tenaga listrik.
3. Unit pembangkitan tenaga listrik Unit ini berfungsi sebagai penyedia kebutuhan listrik bagi alat – alat
bangunan, jalan raya, dan lain sebagainya. 4. Unit bahan bakar
Unit ini berfungsi sebagai penyedia bahan bakar bagi alat – alat, generator, boiler, dan sebagainya.
5. Unit pengolahan limbah Unit ini berfungsi sebagai pengolahan limbah pabrik baik limbah cair,
maupun gas dari proses pabrik.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 2 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
Sistem Pengolahan Air
Air adalah suatu zat yang banyak terdapat dialam bebas. Sesuai dengan tempat sumber air tersebut berasal, air mempunyai fungsi yang berlainan, dengan
karakteristik yang ada. Air banyak sekali diperlukan didalam kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung.
Didalam pabrik ini dibedakan menjadi 2 bagian utama dalam sistem pengolahan air. Bagian pertama adalah unit pengolahan air sebagai unit penyedia
kebutuhan air dan unit pengolahan air buangan sebagai pengolahan air buangan pabrik sebelum dibuang kebadan penerima air.
Dalam pabrik ini sebagian besar air dimanfaatkan sebagai air proses dan sebagai media perpindahan energi. Untuk melaksanakan fungsi tersebut, air harus
mengalami pengolahan terlebih dahulu sehingga pabrik dapat berfungsi dengan handal, aman, dan efisien.
Secara umum fungsi air di pabrik ini terbagi dalam beberapa sistem pemakaian, masing – masing mempunyai persyaratan kualitas yang berbeda
sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Sistem pemakaian tersebut antara lain adalah :
1. Sebagai air pendingin. 2. Sebagai air proses.
3. Sebagai air sanitasi. 4. Sebagai air pengisi boiler.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 3 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.1 Unit Penyediaan Steam
Unit penyediaan steam berfungsi untuk menyediakan kebutuhan steam, yang digunakan sebagai media pemanas pada proses pabrik ini.
Direncanakan boiler menghasilkan steam jenuh pada tekanan 4,5 atm pada suhu 148
o
C dengan h
v
= 1179,3 Btulb No.
Nama Alat Kode Alat
Steam kgjam 1
Heater – 1 E – 315
299,3754954 Total
299,3754954
Total kebutuhan steam = 660,009946 lbjam
Untuk faktor keamanan dari kebocoran – kebocoran yang terjadi, maka direncanakan steam yang dihasilkan 20 dari kebutuhan steam total :
= 1,2 x kebutuhan normal 660,00946 = 792,0119352 lbjam Menghitung Kebutuhan Bahan Bakar :
Severn, W.H, hal.142 Dimana :
m
f
= massa bahan bakar yang dipakai, lbjam m
s
= massa steam yang dihasilkan, lbjam h
v
= enthalpy uap yang dihasilkan, Btulb h
f
= enthalpy liquida masuk, Btulb e
b
= effisiensi boiler 85 – 92 ditetapkan e
b
= 92 Severn, W.H, hal.143 F = nilai kalor bahan bakar,Btulb
h
v
= 1179,3 Btulb Steam Table
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 4 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate h
f
= 970,3 Btulb suhu air = 100
o
C SteamTable
e
b
= 92 diambil effisiensi maksimum
F = nilai kalor bahan bakar Digunakan petroleum fuels oil 33
o
API 0,22 sulfur Perry eds 7, T.27-6 Dari Perry ed 7, fig.27-
3, didapat : relative density, ρ = 0,86 grcc Heating Value = 137273 Btugal
ρ= 0,86 grcc = 54 lbcuft = 7,2 lbgal maka heating value bahan bakar =
mf = Severn, W.H, hal. 142
= -
x x
= lb hari
= 100
e
b
. F m
s
h - h
f
x 65,5899
lb jam 70
18800 100
1574,1581 947,3
1179,2777 268,05675
Kapasitas Boiler
Severn, W.H,pers. 171 -
Q = m
s
h - h
f
1000 =
947,3 1179,27773
268,05675 =
863,1633644 Btu jam
1000
Penentuan Boiler Horse Power :
Untuk penentuan Boiler Horse Power, digunakan persamaan :
Dimana :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 5 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate Angka – angka 970,3 dan 34,5 adalah suatu penyesuaian pada penguapan 34,5
lbairjam dari air pada 212
o
F menjadi uap kering pada 212
o
F pada tekanan 1 atm, untuk kondisi demikian diperlukan entalpy penguapan 970,3 Btulb.
- x
25,7850 hp
970,3 34,5
hp = 947,3
1179,2777 268,05675
=
Penentuan heating surface boiler :
Untuk 1 hp boiler = 10 ft
2
heating surface. Severn, hal 126
Total heating surface = 10 x
= ft
2
25,7850 257,8504
Kebutuhan air untuk pembuatan steam :
Air yang dibutuhkan diambil 20 berlebih dari jumlah steam yang dibutuhkan untuk faktor keamanan.
Produksi steam = 792,0119352 lbjam Kebutuhan air = 1,2 x 792,0119352 lbjam = 950,4143 lbjam =22809,94 lbhari.
ρair : 62,43 lbcuft maka volume air = 437 cufthari = 12 m
3
hari Air kondensat dari hasil pemanasan direcycle kembali ke boiler. Dianggap
kehilangan air kondensat 20, maka air yang ditambahkan sebagai make up water adalah = 0,2 x 12 = 2,4 m
3
hari.
Spesifikasi :
Nama alat : Boiler
Type : Fire tube boiler tekanan 10 atm
Heating surface : 257,85 ft
2
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 6 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate Kapasitas boiler
: 863,16 kiloBtujam Rate steam
: 792,0119352 lbjam Effisiensi
: 92 Bahan bakar
: Petroleum fuel oil 33
o
API Rate bahan bakar
: 65,6 lbjam Jumlah
: 1 buah
VIII.2. Unit Penyediaan Air
Air di dalam pabrik memegang peranan penting dan harus memenuhi persyaratan tertentu yang disesuaikan dengan masing – masing keperluan di
dalam pabrik. Penyediaan air untuk pabrik ini direncanakan dari air sungai. Air sungai sebelummasuk ke dalam bak penampung, dilakukan
penyaringan lebih dahulu dengan maksud untuk menghilangkan kotoran – kotoran yang bersifat makro dengan jalan memasang sekat – sekat kayu agar kotoran –
kotoran tersebut terhalang dan tidak ikut masuk ke dalam tangki penampung reservoir. Dari tangki penampung kemudian dilakukan pengolahan dalam unit
water treatment. Untuk menghemat pemakaian air maka diadakan sirkulasi.
Air dalam pabrik ini dipakai untuk : 1. Air sanitasi. 2. Air umpan boiler
3. Air pendingin 4. Air proses
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 7 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.2.1. Air Sanitasi
Air sanitasi untuk keperluan minum, masak, cuci, mandi, dan sebagainya. Berdasarkan S.K Gubernur Jatim No.4131987, baku mutu air baku harian :
Tabel..VIII.2.1.1. Parameter Air Sanitasi Parameter
Satuan S.K Gubernur
Suhu
o
C Suhu air normal 25 - 30
o
C Kekeruhan
Skala NTU Warna
Unit Pt-Co SS
Ppm pH
6 - 8,5 Alkalinitas
ppm CaCO
3
CO
2
bebas ppm CO
2
DO ppm O
2
= 4 Nitrit
ppm NO
2
Nihil Ammonia
ppm NH
3
-N 0,5
Tembaga ppm Cu
1 Fosfat
ppm PO
4
Sulfida ppm H
2
S Nihil
Besi ppm Fe
5 Krom heksafalen
ppm Cr 0,05
Mangan ppm Mn
0,5 Seng
ppm Zn 5
Timbal ppm Pb
0,1 COD
ppm O
2
10 Detergen
ppm MBAS 0,5
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 8 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
Kebutuhan air sanitasi untuk pabrik ini adalah untuk :
- Karyawan, asumsi kebutuhan air untuk karyawan = 15 literhari per orang = 15 literhari per orang x 175 orang
= 3 m
3
hari - Keperluan Laboratorium
= 20 m
3
hari - Untuk menyiram kebun dan kebersihan pabrik
= 10 m
3
hari - Cadanganlain – lainnya
= 7 m
3
hari Total kebutuhan air sanitasi
= 40 m
3
hari
VIII.2.2. Air Umpan Boiler
Air ini dipergunakan untuk menghasilkan steam didalam boiler. Air umpan boiler harus memenuhi persyaratan yang sangat ketat, karena
kelangsungan operasi boiler sangat bergantung pada kondisi air umpannya. Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi antara lain :
1. Bebas dari zat penyebab korosi, seperti asam, gas – gas terlarut. 2. Bebas dari zat penyebab kerak yang disebabkan oleh kesadahan yang
tinggi, yang biasanya berupa garam – garam karbonat dan silika. 3. Bebas dari zat penyebab timbulnya buih busa seperti zat – zat organik,
anorganik, dan minyak. 4. Kandungan logam dan impuritis seminimal mungkin.
Kebutuhan air umpan boiler dapat diketahui pada perhitungan boiler. +
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 9 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.2.3 Air Pendingin
Untuk kelancaran dan effisiensi kerja dari air pendingin, maka perlu diperhatikan persyaratan untuk air pendingin dan air umpan boiler : Lamb : 302
Tabel..VIII.2.3.1. Parameter Air Pendingin Karakteristik
Kadar maximum ppm Air Boiler
Air pendingin Silica
0,7 50
Aluminium 0,01
- Iron
0,05 -
Mangan 0,01
- Calcium
- 200
Sulfate -
680 Chlorida
- 600
Dissolved Solid 200
1000 Suspended Solid
0,5 5000
Hardness 0,07
850 Alkalinity
40 500
Untuk menghemat air, maka air pendingin yang telah digunakan didinginkan kembali kedalam cooling tower, sehingga perlu disirkulasi air
pendingin, maka disediakan pengganti sebanyak 20 kebutuhan. Kebutuhan air pendingin :
No. Nama Alat
Kode Alat Air kghari
Air lbhari 1
Reaktor R – 210
12660,139 27910,542
Kebutuhan air pendingin total = 27910,5424 lbjam Make – up water diambil 20 kebutuhan total= 20 x 27910,54 =5582,11 lbjam
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 10 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
COOLING TOWER P -283
Fungsi : mendinginkan air pendingin yang sudah terpakai.
Total kebutuhan air pendingin = 5582,11 lbjam Air yang harus ditambahkan sebagai make – up water 20 = 1116,42 lbjam
Untuk keperluan ini digunakan cooling tower dengan spesifikasi sebagai berikut : Kapasitas =1116,42 lbjam = 18 cuftjam = 12 m
3
hari = 12000 lthari = 8 ltmnt
T air masuk pada cooling tower = T
1
= 45
o
C T air keluar cooling tower = T
2
= 30
o
C Perbedaan suhu = 45
o
C – 30
o
C = 15
o
C Gpm =
Dengan dasar perhitungan dari Perry ed 3, hal 3-795, diperoleh : - Tinggi cooling tower
= 35 ft - Jumlah deck
= 12 buah - Lebar cooling tower
= 12 ft - Kecepatan angin
= 3 miljam L =
Perry ed 3, hal 3-795 Dengan :
L = panjang cooling tower W = wind convection factor
C = wet bulb correction factor Diperoleh :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 11 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate W
= 1 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794
CW = 1,25 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 C
= 2,8 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 CH
= 0,97 Perry ed 3, fig 56, hal 3-794 Maka dapat diperoleh :
L = Luas yang dibutuhkan :
= ft
2
Diambil standart tower performence 100 dari figure 12-15 Perry ed 6 pers.12- 16 didapat :
Maka power untuk fan = 0,04 x 91,005 = 5,64 hp = 6 hp
Spesifikasi :
Nama : Cooling Tower
Type : Cross flow induced draft cooling tower
Tinggi : 35 ft
Panjang : 6,25 ft
Jumlah deck : 12 buah
Bahan konstruksi : kayu jati
Power fan : 6 hp
Luas pendingin : 91,005 ft
2
Jumlah : 1 buah
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 12 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
VIII.2.4. Air Proses
Kebutuhan air proses pada pabrik : No.
Nama Alat Kode Alat
Air kghari Air lbhari
1 Reaktor
R – 210 2805,8889
6185,8626 2
Granulator B - 312
3703,0013 8163,6366
3 Scrubber
D – 221 49,3919
108,8894 Total
6558,2821 14458,3886
Kebutuhan air = 14458,3886 lbjam = 225,2 cuftjam = 6,3 m
3
jam = 151 m
3
hari
VIII.3 Unit Pengolahan Air Water Treatment
Air untuk keperluan industri harus terbebas dari kontaminan yang merupakan faktor penyebab terbentuknya endapan, korosi pada logam, dan
lainnya. Untuk mengatasi masalah ini maka dari sumber air tetap memerlukan pengolahan sebelum dipergunakan.
Proses Pengolahan Air Sungai
Air sungai dipompakan ke bak penampung A-210 yang terlebih dahulu dilakukan penyaringan dengan cara memasang serat kayu agar kotoran bersifat
makro akan terhalang dan tidak ikut masuk dalam bak koagulasi dan flokulasi A- 220. Selanjutnya air sungai dipompa ke bak pengendapan A-240. Pada bak
pengendapan ini kotoran – kotoran akan mengendap dalam bentuk flok – flok yang sebelumnya pada bak koagulasi flokulasi diberikan koagulan Al
2
SO
4 3
.18 H
2
O. Air bersih kemudian ditampung pada bak air jernih A-250 yang
selanjutnya dilewatkan sand filter H-250 untuk menyaring kotoran yang masih
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 13 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate terikat oleh air. Air yang keluar ditampung ke bak penampung air bersih A-252
untuk didistribusikan sesuai kebutuhan. Dari perincian diatas, dapat disimpulkan kebutuhan air dalam pabrik :
- Air Boiler = 12 m
3
hari = 0.5 m
3
jam - Air pendingin
= 12 m
3
hari = 0.5 m
3
jam - Air proses
= 82 m
3
hari = 3.5 m
3
jam - Air sanitasi
= 40 m
3
hari = 2 m
3
Total = 146 m
3
hari Kebutuhan air total = 146 m
3
hari
VIII.3.1. Spesifikasi Peralatan Pengolahan Air 1.
Bak Penampung Air sungai A-210
Fungsi : Menampung air sungai sebelm diproses menjadi air bersih.
Bak berbentuk persegi panjang terbuat dari beton. Rate volumetrik = 146 m
3
hari Ditentukan : waktu tinggal
= 20 jam Tinggi
= 2 x m Panjang
= 5 x m Lebar
= 3 x m Volume bak penampung direncanakan 80 terisi air = 133,8380 = 167,29 m
3
Volume penampung = p x l x t 167,29 = 30 X
3
Sehingga, x = 1,7723 m
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 14 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate Panjang
= 2 x 1,7723 = 3,5 m Lebar
= 3 x 1,7723 = 8,8 m Tinggi
= 5 x 1,7723 = 5,4 m
Spesifikasi :
Fungsi : menampung air
Kapasitas : 167,29 m
3
Bentuk : persegi panjang
Ukuran : panjang = 3,5 m
Lebar = 8,8 m Tinggi = 5,4 m
Bahan konstruksi : beton
Jumlah : 1 buah
2. Bak Koagulasi A-220
Fungsi : Tempat terjadinya koagulasi dengan penambahan Al
2
SO
4 3
untuk destabilisasi kotoran dalam air yang tak dikehendaki. Bak berbentuk silinder yang
terbuat dari beton yang dilengkapi pengaduk. Perhitungan :
Rate volumetrik : 3,4 m
3
jam = 3400 ltrjam Dosis alum
: 20 mglt AWWA ; T.5.2 : 94
Kebutuhan alum : 20 mglt x 3400 ltjam = 68.000 mgjam = 68 kgjam
489600: kgtahun 300 hari proses
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 15 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate ρ alum = 1,129 kgL
volume alum = = 60,23 Ljam = 0,0602 m
3
jam
Waktu tinggal : 1 jam
Volume air dan alum : 3,4 + 0,0602 m
3
jam x 1 jam = 3,4602 m
3
Dirancang bak berisi 85 air, maka volume air = 3,46020,85 = 4,0708 m
3
Jumlah bak yang digunakan : 1 buah Sehingga volume bak = 4,0708 m
3
Digunakan bak berbentuk lingkaran dengan tinggi bak = 2 D Volume bak = luas alas x tinggi
4,0708 = ¼ π D
2
x 2 D 4,0708 = 1,57 D
3
D = 1,3694 m H = 2 x 1,3694 = 2,7388 m
Tinggi cairan dalam tangki = ¼ π D
2
H 3,4602 = ¼
π 1,3694
2
H H = 2,2684 m
Dalam bak koagulator dilengkapi pengaduk berkecepatan = 10 rpm 0,1667 rps Dirancang pengaduk tipe flat blade turbin dengan 6 blade dengan perbandingan
diameter impeler dengan diameter bak DaDT = 13 Mc. Cabe hal 235 Diameter impeler, Da = 13 x diameter bak = 0,33 x 1,3694 = 0,4519 m
ρ air = 1000 kgm
3
μ air = 0,8 cp = 0,00083 kgm.s
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 16 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate Dari Geankoplis figure 3.4-4, diketahui nilai Np pada Nre =
adalah Np = 16
Daya yang diperlukan untuk motor pengaduk :
= 0,0048 hp Jika effisiensi motor 80, maka :
P = 0,00480,8 = 0,006 Dipilih motor = 1 hp
Spesifikasi :
Fungsi : Tempat terjadinya koagulasi.
Kapasitas : 4,0708 m
3
Jumlah : 1 buah
Bentuk : silinder
Ukuran bak : diameter = 1,3694 m
Tinggi = 2,7388 m Type pengaduk
: Flat blade turbin dengan 6 blade Kecepatan pengaduk` : 10 rpm
Motor penggerak : 1 hp
Bahan : beton bertulang
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
VIII - 17 Utilitas
Pabrik Monocalcium Phosphate
3. Bak Flokulasi A-230