Cp.dT kJ Cp.dT kJ Cp.dT kJ Biaya Tanah Lokasi Pabrik Perincian Harga Bangunan

Tabel LB-5. ∆ H Komponen Bahan Masuk Pada Vacuum Pan 03 VP-03 M kg n kmol Cp kJkmol.K ∆ T K

n.Cp.dT kJ

A 199.941,25 1.110,78 602,81 50 33.479.464,59 B 33.843,75 1.880,21 75,24 50 7.073.343,75 TOTAL 40.552.808,34 Tabel LB-6. ∆ H Komponen Bahan Keluar Dari Vacuum Pan 03 VP-03 M kg n kmol Cp kJkmol.K ∆ T K

n.Cp.dT kJ

A 199.941,25 1.110,78 602,81 65 43.523.303,97 B 32.151,57 1.786,19 75,24 65 8.735.540,81 B 1.692,18 94,01 75,24 65 459.765,31 TOTAL 52.718.610,09 dQ = Q out – Q in = 52.718.610,09 – 40.552.808,34 kJ = 12.165.801,75 kJjam Maka panas yang dilepas steam sebesar 12.165.801,75 kJjam. Vacuum Pan 03 VP-03 membutuhkan panas sebesar 12.165.801,75 kJjam. Untuk mencapai kondisi Vacuum Pan 03 VP-03 digunakan saturated steam yang masuk pada suhu 98 C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis 1983 diperoleh bahwa pada suhu 98 − H C; 1,013 bar besar entalpi steam adalah 2.673 kJkg. Steam keluar sebagai kondensat pada suhu 90 C; 1,013 bar. Dari Appendix steam tabel 8, Reklaitis 1983 diperoleh uap air pada suhu 90 Sehingga jumlah steam yang dibutuhkan adalah : C; 1,013 bar mempunyai besar entalpi sebesar 377 kJkg. m = L steam H H dQ − − = 377 673 . 2 ,75 12.165.801 − = 5.298,69 kgjam Universitas Sumatera Utara LB-4. Neraca Energi Pada Kondenser K-01 17 18 Air Pendingin P = 1,013 bar T = 25 C Air Pendingin Bekas P = 1,013 bar T = 30 C A B P = 1,013 bar T = 90 C A B P = 1,013 bar T = 30 C K-01 Gambar LB-4. Neraca Energi pada Kondenser K-01 Tabel LB-4. ∆ H Bahan Masuk Pada Kondenser K-01 Komponen M kg n kmol Cp kJkmol.K ∆ T K

n.Cp.dT kJ

A 211.870,87 1.177,06 602,81 60 42.572.626,38 B 32.779,51 1.821,08 75,24 60 8.221.101,11 TOTAL 50.793.727,49 Tabel LB-5. ∆ H Komponen Bahan Keluar Dari Kondenser K-01 M kg n kmol Cp kJkmol.K ∆ T K

n.Cp.dT kJ

A 211.870,87 1.177,06 602,81 5 3.547.717,69 B 32.779,51 1.821,08 75,24 5 685.090,29 TOTAL 4.232.807,98 dQ = Q out – Q in = 4.232.807,98 – 50.793.727,49 kJ = -46.560.919,50 kJjam Maka panas yang diserap air pendingin sebesar -46.560.919,50 kJjam. Digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 25 C 298 K, 1 atm dan keluar pada temperatur 30 C 303 K, 1 atm. Cp air = 75,24 Joulemol.K Perry, 1997. Universitas Sumatera Utara Q = n x Cp x dT n = dT Cp Q . = 303 298 24 , 75 ,50 46.560.919 - − x = 123.766,39 kmol Maka jumlah air pendingin yang digunakan adalah : m = n x BM = 123.766,39 kmol x 18 kgkmol = 2.227.795,19 kgjam Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN LC-1. Tangki Nira Kental Fungsi : untuk menampung nira kental selama 30 hari Jumlah : 10 unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira Kental 212.500,00 0,85 250.000,00 Total 212.500,00 250.000,00 Sumber : Neraca Massa ρ = 0,85 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft 3 = 53,0947 lbft 3 ρ m Perry, 1997 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 30 hari maka : t = 30 hari = 30 hari x 24 jamhari = 720 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk, Vt = x t = 250.000,00 x 720 = 180.000.000 liter = 180.000 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = Vt 1 + fk = 180.000 1 + 0,2 = 216.000 m 10 000 . 216 3 Masing-masing tangki memiliki volume sebesar = = 21.600,00 m 4. Diameter : 3 Universitas Sumatera Utara Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : 2 3 = D Hs , 4 1 = D Hh Volume silinder, Vs = Hs D . . 4 1 2 π =           D D 2 3 . . 4 1 2 π = 3 . 8 3 D π = 1,1775 D 3 24 D π 3 Volume tutup tangki : Vh = = 0,1309 D 3 Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Vh 21.600,00 m 3 = 1,1775 D 3 + 0,1309 D 3 21.600,00 m 3 = 1,3084 D 3 D 3 1,3084 21.600,00 = = 16.554,26 m 3 3 m 16.554,26 3 D = = 5. Tinggi : 25,48 m = 25,48 m x 3,2808 ftm = 83,59 ft Tinggi tangki, Hs = 2 3 x D = 2 3 x 25,48 = 38,22 m Tinggi tutup, Hh = 4 1 x D = 4 1 x 25,48 = 6,37 m Tinggi total tangki = Hs + Hh = 38,22 m + 6,37 m = 2 4 xD xVc π 44,59 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = = 2 48 , 25 14 , 3 00 , 600 . 21 4 x x = 42,38 m = 42,38 m x 3,2808 ftm = 139,05 ft Universitas Sumatera Utara 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain 144 1 − + Hc P operasi ρ = =14,696 + 144 1 05 , 139 0947 , 53 − = 14,696 + 50,90 = 65,59 psi Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 65,59 x 1,2 = 78,71 psi 8. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Universitas Sumatera Utara Tebal dinding tangki : t = 6 , Cxn P fxE PxD + − Brownell,1959 t = 20 , 55 6 , 85 , 650 . 12 12 87 , 51 20 , 55 x x x x − + 0,0125x10 t = 3,20 in + 0,125 in = 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. 3,33 in dipilih tebal dinding standar 3,5 inchi LC-2. Vacuum Pan 01 Fungsi : untuk mengurangi kandungan air pada nira Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Vacuum Pan 01 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira Kental 212.500,00 0,85 212.500,00 Total 212.500,00 212.500,3 Sumber : Neraca Massa ρ = 0,85 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft 3 = 53,0947 lbft 3 ρ m Perry, 1997 Waktu tinggal nira dalam vacuum pan t = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk, Vt = x t = 250.000,00 liter x 1=250.000,00 liter = 250,00 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = Vt 1 + fk = 250,00 1+0,2 =300,0 m 3 Universitas Sumatera Utara 4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : 2 3 = D Hs , 4 1 = D Hh Volume silinder, Vs = Hs D . . 4 1 2 π =           D D 2 3 . . 4 1 2 π = 3 . 8 3 D π = 1,1775 D 3 24 D π 3 Volume alas tangki : Va = = 0,1309 D 3 Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Va 249,99 m 3 = 1,1775 D 3 + 0,1309 D 3 249,99 m 3 = 1,3084 D 3 D 3 1,3084 249,99 = = 191,07 m 3 3 m 191,07 3 D = = 5. Tinggi : 5,76 m = 5,76 m x 3,2808 ftm = 18,94 ft Tinggi tangki, Hs = 2 3 x D = 2 3 x 5,76 = 8,64 m Tinggi alas, Ha = 4 1 x D = 4 1 x 5,76 = 1,44 m Tinggi total tangki = Hs + Ha = 8,64 m + 1,44 m = 2 4 xD xVc π 10,08 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = = 2 76 , 5 14 , 3 99 , 49 2 4 x x = 9,59 m = 9,59 m x 3,2808 ftm = 31,49 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Universitas Sumatera Utara Tekanan desain, P desain 144 1 − + Hc P operasi ρ = =14,696 + 144 1 49 , 31 0947 , 53 − = 14,696 + 11,24 = 25,94 psi Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 25,94 x 1,2 = 31,12 psi 6 , Cxn P fxE PxD + − 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t = Brownell,1959 t = 12 , 31 6 , 85 , 650 . 12 12 76 , 5 12 , 31 x x x x − + 0,0125x10 t = 0,75 in + 0,125 in = 0,87 in dipilih tebal dinding standar 1 inchi Jacket steam , Kebutuhan steam = 12.162,39 kgjam Panas steam = 28.946.500,80 kJjam Neraca Panas Temperatur steam masuk = 98 C = 176,40 F Temperatur steam keluar = 70 C = 126 T x U dQ D ∆ F Diameter luar vacuum pan = diameter dalam + 2x tebal dinding = 18,94 x 12 in + 2 x 2 in = 231,28 in Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 231,28 in + 2 x 5 in = 241,28 in Luas permukaan perpindahan panas, A = Dimana : dQ = panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam = 28.946.500,80 kJjam = 27.499.175,76 BTUjam ∆ T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar Universitas Sumatera Utara = T 1 = 176,40 F, T 2 = 126 F, ΔT = 50,4 U D = koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft 2 Besar U D berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft 2 Perry, 1997 U D yang diambil adalah 50 BTUjam. F.ft 4 , 50 50 ,76 27.499.175 x 2 Sehingga, A = = 10.912,37 ft xD A π 2 Tinggi jaket steam, H = = 10 , 20 14 , 3 10.912,37 x = 172,89 ft Tekanan jaket steam, P desain = P operasi 144 1 − Hc ρ + Dimana : ρ = 62,2 lbft 3 , tekanan operasi 14,696 psi P desain 144 1 89 , 172 2 , 62 − = 14,696 + = 88,95 psi Tebal jaket pendingin, t = 6 , 85 , 650 . 12 12 Cxn P x PxDx + − t = 10 0125 , 95 , 88 6 , 85 , 650 . 12 12 10 , 20 95 , 88 x x x x x + − t = 2,00 in + 0,125 in = 2,12 in dipilih tebal dinding standar 2,15 inchi Ejektor, P ob = tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar P oa = tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar P 03 Pob P 03 = tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,01325 bar = 5 , 01325 , 1 = 2,0265 , = = 16 5 , Poa Pob 0,03125 Dari figure 10-102 Perrys 1997 diperoleh : 50 1 2 = A A , 15 = wa wb wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 1.562,49 kgjam Neraca Panas Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah : wa = 8 , 3 wb = 15 1.562,49 = 104,17 kgjam Universitas Sumatera Utara Gambar LC-1. Ejektor dan bagian-bagiannya LC-3. Vacuum Pan 02 Fungsi : untuk mengurangi kandungan air pada nira Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-3. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Vacuum Pan 02 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira Kental 206.125,00 0,85 242.500,00 Total 206.125,00 242.500,3 Sumber : Neraca Massa Analog dengan perhitungan LC-2 maka dihasilkan : Volume bahan masuk, V = 250,00 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = 300,00 m 3 4. Diameter, D = 18,93 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = 8,65 m Tinggi alas, Ha = 1,45 m Tinggi total tangki = Tinggi cairan dalam tangki, Hc = 31,63 ft 10,10 m Universitas Sumatera Utara 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = 25,99 psi Tekanan desain alat = 31,19 psi 7. Tebal Dinding : Tebal dinding tangki = 0,33 in dipilih tebal dinding standar 0,35 inchi Jacket steam , Kebutuhan steam = 5.838,96 kgjam Panas steam = 12.588.241,95 kJjam Neraca Panas Temperatur steam masuk = 98 C = 176,40 F Temperatur steam keluar = 70 C = 126 T x U dQ D ∆ F Diameter luar vacuum pan = 231,16 in Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 241,16 in Luas permukaan perpindahan panas, A = Dimana : dQ = panas yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam = 12.588.241,95 kJjam = 11.958.829,85 BTUjam ∆ T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar = T 1 = 176,40 F, T 2 = 126 F, ΔT = 50,4 U D = koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft 2 Besar U D berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft 2 Perry, 1997 U D yang diambil adalah 50 BTUjam. F.ft 2 Sehingga, luas A = 4.745,57 ft 2 Tinggi jaket steam, H = 75,19 ft Tekanan jaket steam, P desain = 46,74 psi Tebal jaket pendingin, t = 1,18 in dipilih tebal dinding standar 1,18 inchi Ejektor, P ob = tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar P oa = tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar P 03 = tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,01325 bar Universitas Sumatera Utara Pob P 03 = 5 , 01325 , 1 = 2,0265 , = = 16 5 , Poa Pob 0,03125 Dari figure 10-102 Perrys 1997 diperoleh : 50 1 2 = A A , 15 = wa wb wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 1.781,25 kgjam Neraca Panas Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah : wa = 8 , 3 wb = 15 1.781,25 = 118,75 kgjam LC-4. Vacuum Pan 03 Fungsi : untuk mengurangi kandungan air pada nira Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-4. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Vacuum Pan 03 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira Kental 199.941,25 0,85 235.225,00 Total 199.941,25 235.225,00 Sumber : Neraca Massa Analog dengan perhitungan LC-2 maka dihasilkan : Volume bahan masuk, V = 235,23 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = 282,27 m 3

4. Diameter, D = 19,72 ft

5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = 9,01 m Tinggi alas, Ha = 1,50 m Tinggi total tangki = 13,51 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = 32.66 ft Universitas Sumatera Utara 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = 26,37 psi Tekanan desain alat = 31,64 psi 7. Tebal Dinding : Tebal dinding tangki = 0,33 in dipilih tebal dinding standar 0,35 inchi Jacket steam , Kebutuhan steam = 5.298,69 kgjam Panas steam = 12.165.801,75 kJjam Neraca Panas Temperatur steam masuk = 98 C = 176,40 F Temperatur steam keluar = 70 C = 126 T x U dQ D ∆ F Diameter luar vacuum pan = 240,64 in Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 250,64 in Luas permukaan perpindahan panas, A = Dimana : dQ = panas yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam = 12.165.801,75 kJjam = 11.557.511,66 BTUjam ∆ T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar = T 1 = 176,40 F, T 2 = 126 F, ΔT = 50,4 U D = koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft 2 Besar U D berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft 2 Perry, 1997 U D yang diambil adalah 50 BTUjam. F.ft 2 Sehingga, luas A = 4.586,31 ft 2 Tinggi jaket steam, H = 72,67 ft Tekanan jaket steam, P desain = 45,65 psi Tebal jaket pendingin, t = 1,15 in dipilih tebal dinding standar 1,18 inchi Universitas Sumatera Utara Ejektor, P ob = tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar P oa = tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar P 03 Pob P 03 = tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,01325 bar = 5 , 01325 , 1 = 2,0265 , = = 16 5 , Poa Pob 0,03125 Dari figure 10-102 Perrys 1997 diperoleh : 50 1 2 = A A , 15 = wa wb wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 1.692,18 kgjam Neraca Panas Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah : wa = 8 , 3 wb = 15 1.692,18 = 112,81 kgjam LC-5. Centrifugal C-01 Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira. Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsidal, alas datar. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-5. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Centrifugal 01 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira 212.500,00 0,850 250.000,00 Air 35.625,00 0,995 35.804,02 Total 248.125,00 285.804,02 Sumber : Neraca Massa ρ = 00 , 125 . 248 02 , 804 . 285 = 1,15 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft 3 = 71,76 lbft 3 Waktu tinggal dalam centrifugal t = 1 jam Universitas Sumatera Utara Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk, Vt = ρ m x t = 215.760,87 ltr x 1 = 215.760,87 ltr = 215,76 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = Vt 1 + fk = 215,76 1 + 0,2 = 258,91 m 2 3 = D Hs 3 4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas ellipsidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : , 4 1 = D Hh Volume silinder, Vs = Hs D . . 4 1 2 π =           D D 2 3 . . 4 1 2 π = 3 . 8 3 D π = 1,1775 D 3 24 D π 3 Volume alas tangki : Va = = 0,1309 D 3 Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Va 258,91 m 3 = 1,1775 D 3 + 0,1309 D 3 258,91 m 3 = 1,3084 D 3 D 3 1,3084 258,91 = = 199,16 m 3 3 m 199,16 3 D = = 2 3 5,84 m = 5,84 m x 3,2808 ftm = 19,15 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = 2 3 x 5,84 = 8,76 m Tinggi alas, Ha = 4 1 x D = 4 1 x 5,84 = 1,46 m Tinggi total tangki = Hs + Ha = 8,76 m + 1,46 m = 10,22 m Universitas Sumatera Utara Tinggi cairan dalam tangki, Hc = 2 4 xD xVc π = 2 84 , 5 14 , 3 91 , 258 4 x x = 9,67 m = 9,67 m x 3,2808 ftm = 31,72 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain 144 1 − + Hc P operasi ρ = =14,696 + 144 1 72 , 31 79 , 71 − = 14,696 + 31,22 = 45,92 psi Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 45,92 x 1,2 = 55,10 psi 6 , Cxn P fxE PxD + − 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t = Brownell,1959 t = 10 , 55 6 , 85 , 650 . 12 12 84 , 5 10 , 55 x x x x − + 0,0125x10 t = 036 in + 0,125 in = 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsidal, alas datar. 0,48 in dipilih tebal dinding standar 0,5 inchi LC-6. Centrifugal C-02 Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira. Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Universitas Sumatera Utara Tabel LC-6. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Centrifugal 02 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira 206.125,00 0,850 242.500,00 Air 33.843,75 0,995 34.013,19 Total 248.125,00 276.513,82 Sumber : Neraca Massa Analog dengan perhitungan LC-5, maka dihasilkan : Volume bahan masuk, V = 208,67 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = 250,40 m 3 4. Diameter : D = 5,77 m = 18,94 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = 8,65 m Tinggi alas, Ha = 1,44 m Tinggi total tangki = 10,09 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = 9,58 m = 31,42 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = 29,86 psi Tekanan desain alat = 35,83 psi 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki = 0,35 in dipilih tebal dinding standar 0,5 inchi Universitas Sumatera Utara LC-7. Centrifugal C-03 Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira. Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsidal, alas datar. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-7. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Centrifugal 03 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira 211.870,87 0,850 249.259,85 Air 32.779,51 0,995 32.944,23 Total 244.650,38 282.204,08 Sumber : Neraca Massa Analog dengan perhitungan LC-5, maka dihasilkan : Volume bahan masuk, V = 212,74 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = 255,28 m 3 4. Diameter : D = 5,81 m = 19,18 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = 8,72 m Tinggi alas, Ha = 1,45 m Tinggi total tangki = 10,17 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = 9,63 m = 31,79 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain 144 1 − + Hc P operasi ρ = =14,696 + 144 1 79 , 31 76 , 71 − = 14,696 + 15,34 = 30,03 psi Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 30,03 x 1,2 = 36,04 psi Universitas Sumatera Utara 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki = 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas ellipsidal. 0,35 in dipilih tebal dinding standar 0,5 inchi LC-8. Mixer 01 Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira yang tidak terproses di centrifugal Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-8. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer 01 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira 11.930,81 0,850 12.744,83 Air 1.255,87 0,995 1.193,02 Total 13.158,75 13.817,85 Sumber : Neraca Massa ρ = 85 , 817 . 13 75 , 158 . 13 = 0,95 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft 3 = 53,45 lbft 3 ρ m Waktu tinggal dalam mixer t = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk, Vt = x t = 13.817,85 liter x 1 = 13.817,85 liter = 13,41 m 3 Universitas Sumatera Utara Kapasitas volume tangki, Vt = Vt 1 + fk = 13,81 1 + 0,2 = 16,09 m 2 3 = D Hs 3 4. Diameter : Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup datar, alas ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : , 4 1 = D Hh Volume silinder, Vs = Hs D . . 4 1 2 π =           D D 2 3 . . 4 1 2 π = 3 . 8 3 D π = 1,1775 D 3 24 D π 3 Volume alas tangki : Va = = 0,1309 D 3 Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Va 16,09 m 3 = 1,1775 D 3 + 0,1309 D 3 16,09 m 3 = 1,3084 D 3 D 3 1,3084 16,09 = = 12,30 m 3 3 m 12,30 3 D = = 2 3 2,30 m = 2,30 m x 3,2808 ftm = 7,57 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = x D = 2 3 x 2,30 = 3,45 m Tinggi alas, Ha = 4 1 x D = 4 1 x 2,30 = 0,57 m Tinggi total tangki = Hs + Ha = 3,45 m + 0,57 m = 2 4 xD xVc π 4,02 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = = 2 30 , 2 14 , 3 09 , 16 4 x x = 3,87 m = 3,87 m x 3,2808 ftm = 12,71 ft Universitas Sumatera Utara 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain 144 1 − + Hc P operasi ρ = =14,696 + 144 1 ,71 2 1 45 , 53 − = 14,696 + 4,35 = 19,01 psi Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 19,01 x 1,2 = 22,81 psi 6 , Cxn P fxE PxD + − 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t = Brownell,1959 t = 81 , 22 6 , 85 , 650 . 12 12 09 , 16 81 , 22 x x x x − + 0,0125x10 t = 0,41 in + 0,125 in = • Diameter pengaduk, Da =x Dt = 0,53 in dipilih tebal dinding standar 0,68 inchi Pengaduk agitator, Fungsi : untuk menghomogenkan campuran Tipe : helical ribbon Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : 3 1 x 7,57 ft = 2,52 ft • Lebar efektif, J = 12 1 x Dt = 12 1 x 7,57 ft = 0,63 ft • Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 2,52 ft • Kecepatan putaran: 500 rpm → 60 500 = 8,3333 rps Daya Pengaduk, Sifat-sifat bahan campuran dalam mixer : Universitas Sumatera Utara Densitas , ρ = 53,45 lbft 3 Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10 -4 lbft.s = 0,0031 lbft.s Kern, 1965 Bilangan Reynold, N Re µ ρ xNx Da 2 = = 0031 , 45 , 53 3333 , 8 52 , 2 2 x x = 912.078,25 Dari figure 8.3 N.Harnby, 1992 diperoleh nilai Np = 0,8 Maka daya pengadukan, P = 550 17 , 32 3 5 x x xNpxN Da ρ = 550 17 , 32 45 , 53 3333 , 8 8 , 52 , 2 3 5 x x x x = 8,77 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80 P motor η P = = 0,8 8,77 = 10,97 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 11,00 hp LC-9. Mixer 02 Fungsi : untuk mencampur nira dengan air sehingga memperkecil gumpalan nira yang tidak terproses di centrifugal Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 4. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk datar, alas ellipsidal. 5. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 6. Volume : Tabel LC-9. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer 02 Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira 11.930,81 0,850 14.036,23 Air 627,94 0,995 634,28 Total 12.558,75 14.670,51 Sumber : Neraca Massa Universitas Sumatera Utara Analog dengan perhitungan LC-8, maka dihasilkan : Volume bahan masuk, Vt = 14.670,51 liter = 14,67 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = 17,60 m 3 4. Diameter : D = 2,38 m = 7,86 ft 5. Tinggi : Tinggi tangki, Hs = 3,57 m Tinggi alas, Ha = 0,59 m Tinggi total tangki = 4,16 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = 3,96 m = 13,06 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain = 19,17 psi Tekanan desain alat = 23,00 psi 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t = • Diameter pengaduk, Da = 2,62 ft 0,33 in dipilih tebal dinding standar 0,5 inchi Pengaduk agitator, Fungsi : untuk menghomogenkan campuran Tipe : helical ribbon Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : • Lebar efektif, J = 0,65 ft • Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 2,62 ft • Kecepatan putaran: 500 rpm → 60 500 = 8,3333 rps Universitas Sumatera Utara Daya Pengaduk, Sifat-sifat bahan campuran dalam mixer : Densitas, ρ = 53,45 lbft 3 Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10 -4 lbft.s = 0,0031 lbft.s Kern, 1965 Bilangan Reynold, N Re = 1.018.765,05 Dari figure 8.3 N.Harnby, 1992 diperoleh nilai Np = 0,8 Maka daya pengadukan, P = 8,77 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80 P motor 1. Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. = 11,06 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 12,5 hp LC-10. Tangki Produk Fungsi : untuk menampung produk selama 15 hari Jumlah : 10 unit Spesifikasi : 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-10. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Produk Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira 211.870,87 0,850 249.259,85 Air 32.779,51 0,995 32.944,23 Total 244.650,38 282.204,08 Sumber : Neraca Massa ρ = 38 , 650 . 244 08 , 204 . 282 = 1,15 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft 3 = 71,76 lbft 3 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 10 unit untuk persediaan 15 hari maka : t = 30 hari = 15 hari x 24 jamhari = 360 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Universitas Sumatera Utara Volume bahan masuk, Vt = ρ m x t = 244.650,38 liter x 360 = 76.586.205,91 liter = 76.586,21 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = Vt 1 + fk = 76.586,21 1 + 0,2 = 91.903,45 m 10 45 , 903 . 91 3 Masing-masing tangki memiliki volume sebesar = = 9.190,34 m 4. Diameter : 3 Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : 2 3 = D Hs , 4 1 = D Hh Volume silinder, Vs = Hs D . . 4 1 2 π =           D D 2 3 . . 4 1 2 π = 3 . 8 3 D π = 1,1775 D 3 24 D π 3 Volume tutup tangki : Vh = = 0,1309 D 3 Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Vh 9.190,34 m 3 = 1,1775 D 3 + 0,1309 D 3 9.190,34 m 3 = 1,3084 D 3 D 3 1,3084 9.190,34 = = 6.992,57 m 3 3 m 6.992,57 3 D = = 5. Tinggi : 19,12 m = 19,12 m x 3,2808 ftm = 63,10 ft Tinggi tangki, Hs = 2 3 x D = 2 3 x 19,12 = 28,68 m Universitas Sumatera Utara Tinggi tutup, Hh = 4 1 x D = 4 1 x 19,12 = 4,78 m Tinggi total tangki = Hs + Hh = 28,68 m + 4,78 m = 2 4 xD xVc π 33,46 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = = 2 12 , 19 14 , 3 6.992,57 4 x x = 31,67 m = 31,67 m x 3,2808 ftm = 104,53 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain 144 1 − + Hc P operasi ρ = =14,696 + 144 1 104,53 12 , 54 − = 14,696 + 38,91 = 53,60 psi Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 53,60 x 1,2 = 64,32 psi 6 , Cxn P fxE PxD + − 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t = Brownell,1959 t = 32 , 64 6 , 85 , 650 . 12 12 12 , 19 32 , 64 x x x x − + 0,0125x10 t = 1,38 in + 0,125 in = 1,50 in dipilih tebal dinding standar 1,5 inchi Universitas Sumatera Utara LC-11. Tangki Penampung dengan air Pendingin Fungsi : untuk menampung dan mendinginkan produk menjadi suhu kamar Jumlah : 1 unit Spesifikasi : 1. Tipe : Silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal. 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3. Volume : Tabel LC-11. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Komponen M kgjam ρ kgliter V literjam Nira 211.870,87 0,850 249.259,85 Air 32.779,51 0,995 32.944,23 Total 244.650,38 282.204,08 Sumber : Neraca Massa ρ = 38 , 650 . 244 08 , 204 . 282 = 1,15 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft 3 = 71,76 lbft ρ m 3 Waktu tinggal dalam kondensert = 1 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk, Vt = x t = 244.650,38 liter x 1 = 244.650,38 liter = 244,65 m 3 Kapasitas volume tangki, Vt = Vt 1 + fk = 244,65 1 + 0,2 = 283,51 m 4. Diameter : 3 Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki : 2 3 = D Hs , 4 1 = D Hh Universitas Sumatera Utara Volume silinder, Vs = Hs D . . 4 1 2 π =           D D 2 3 . . 4 1 2 π = 3 . 8 3 D π = 1,1775 D 3 24 D π 3 Volume tutup tangki : Vh = = 0,1309 D 3 Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Vh 283,51 m 3 = 1,1775 D 3 + 0,1309 D 3 283,51 m 3 = 1,3084 D 3 D 3 1,3084 283,51 = = 216,68 m 3 3 m 216,68 3 D = = 14,72 m 5. Tinggi : = 48,29 ft Tinggi tangki, Hs = 2 3 x D = 2 3 x 14,72 = 22,08 m Tinggi tutup, Hh = 4 1 x D = 4 1 x 14,72 = 3,68 m Tinggi total tangki = Hs + Hh = 22,08 m + 3,68 m = 2 4 xD xVc π 25,76 m Tinggi cairan dalam tangki, Hc = = 2 72 , 14 14 , 3 51 , 283 4 x x = 24,53 m = 80,49 ft 6. Tekanan : Tekanan Operasi, P operasi = 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain, P desain 144 1 − + Hc P operasi ρ = =14,696 + 144 1 80,49 12 , 54 − = 14,696 + 29,88 = 44,57 psi Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 44,57 x 1,2 = 53,49 psi Universitas Sumatera Utara 7. Tebal Dinding : Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun Tebal dinding tangki : t = 6 , Cxn P fxE PxD + − Brownell,1959 t = 49 , 53 6 , 85 , 650 . 12 12 72 , 14 49 , 53 x x x x − + 0,0125x10 t = 0,88 in + 0,125 in = 1,01 in dipilih tebal dinding standar 1,25 inchi LC-12. Pompa Fungsi : Mengalirkan bahan Type : Pompa sentrifugal Laju alir massa, F = 177.083,33 kgjam x 2,2046 lbkg x 2,7778 x 10 -4 jams = 10,84 lbs Densitas, ρ = 71,79 lbft 3 Perhitungan Sebelumnya Viskositas, µ = 9,0 cp x 6,7197 x 10 -4 ρ F lbft.s = 0,00605 lbft.s Kern, 1965 Kecepatan aliran, Q = = 3 79 , 71 84 , 10 ft lb s lb = 0,15 ft 3 s Perencanaan pompa : Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan : De = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 Foust,1979 Universitas Sumatera Utara = 3,9 0,15 0,45 71,79 • Diameter dalam ID = 3,50 in = 0,29 ft 0,13 = 2,90 in Dipilih material pipa comercial steel 3 in schedule 40, dengan : • Diameter luar OD = 3,068 in = 0,25 ft • Luas Penampang pipa A = 7,68 in 2 = 0,05 ft 2 Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V = A Q = 2 3 05 , 15 , ft s ft = 3,00 fts Sehingga, Bilangan Reynold, N Re µ ρVD = = 00605 , 25 , 00 , 3 79 , 71 x x = 8.899,59 Material pipa merupakan bahan comercial steel maka diperoleh harga-harga sebagai berikut : ε = 4,6 x 10 -5 m = 1,5092 x 10 -4 ft εD = 1,5092 x 10 -4 • Pipa lurus L ft0,25 ft = 0,0006 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,015 Panjang eqivalen total perpipaan ΣL 1 • 1 buah gate valve fully open LD = 13, = 35,00 ft L 2 • 2 buah elbow 90 = 1 x 13 x 0,25 ft = 3,25 ft LD = 30, L 3 L 3 • 1 buah sharp edge entrance K = 0,5 = 2 x 30 x 0,25 ft = 15,00 ft LD = 25, L 4 • 1 buah sharp edge exit K = 1; LD = 47 = 1 x 25 x 0,25 ft = 6,25 ft L 5 = 1 x 47 x 0,25 ft = 11,75 ft Total panjang ekuivalen ΣL = L 1 + L 2 + L 3 + L 4 + L 5 = 71,25 ft Universitas Sumatera Utara Friksi Σf, Σf = xgcxD L x fxV 2 2 Σ = 25 , 17 , 32 2 25 , 71 00 , 3 015 , 2 x x x x = 5,97 ft.lb f lb m Kerja Pompa W, f W xgc V V Z Z P P Σ = + − + − + − 2 2 1 2 1 2 1 Persamaan Bernouli P 1 = P 2 , V 1 = V 2 = 0, Z 1 = 0 dan Z 2 = 35,00 -35,00 + W = 5,97 W f = 5,97 + 35,00 = 40,97 lb.ftjam Daya, W s 550 ρ WfxQx = = 550 79 , 71 15 , 97 , 40 x x = 0,80 hp Jika efisi ensi pompa, η = 80 dan efisiensi motor, η m m x Ws η η = 75 P = = 75 , 8 , 80 , x = 1,33 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 1,35 hp. Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS LD-01. Bak Penampungan BP-01 Fungsi : tempat menampung air dari sumur pompa Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : Bak beton 2. Bahan Konstruksi : Beton Massa air yang dibutuhkan untuk 1 hari, = 1.291.015,67 kghari Volume, = ρ m = 3 53 , 996 kghari 67 1.291.015, m kg = 1.295,51 m 3 Faktor keamanan, 20 hari = 1+0,2 x 1.295,51 m 3 = hari 1.554,61 m 3 Direncanakan : Panjang bak = 3 x lebar bak hari Tinggi bak = 2 x lebar bak Sehingga, volume : = p x l x t = l 1.554,61 = l 3 3 ⇒ l = 11,58 m Maka, Panjang bak = 3 x 11,58 m = 34,75 m Universitas Sumatera Utara Lebar bak = 11,58 m Tinggi bak = 2 x 11,58 m = 23,16 m LD-02. Klarifier KL-01 Fungsi : sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan-kontaminan terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dan penambahan soda abu agar reaksi alum dengan lumpur dapat terjadi dengan sempurna. Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : continous thickener 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Jumlah air yang diklarifikasi = 1.291.015,67 kghari Reaksi : Al 2 SO 4 3 + 6H 2 → O 2AlOH 3 + 3H 2 SO Jumlah Al 4 2 SO 4 3 BM Al yang tersedia = 2,9691 kghari 2 SO 4 3 Jumlah Al = 342 kgkmol 2 SO 4 3 adalah, 342 9691 , 2 = 0,0086 kmolhari Jumlah AlOH 3 2 x 0,0086 kmolhari = 0,0172 kmolhari yang terbentuk, BM AlOH 3 Jumlah AlOH = 78 kgkmol 3 adalah, 78 0172 , = 0,0002 kghari Universitas Sumatera Utara Sifat-sifat bahan Perry, 1997: • Densitas AlOH 3 = 2.420 kgm 3 pada suhu 30 • Denssitas Na C, tekanan 1 atm 2 CO 3 = 2.710 kgm Jumlah Na 3 2 CO 3 diperkirakan sama dengan jumlah AlOH 3 • Massa Na yang terbentuk. 2 CO 3 • Massa AlOH = 0,0002 kghari 3 Total massa = 0,0004 kghari = 0,0002 kghari • Volume Na 2 CO 3 420 . 2 0002 , = = 8,2 x 10 -8 m • Volume AlOH 3 3 710 . 2 0002 , = = 7,3 x 10 -8 m Volume total = 1,56 x 10 3 -7 m • Denssitas partikel = 3 7 10 56 , 1 0004 , − x = 2.564,1025 kgm 3 3. Terminal Setting Velocity dari Hk. Stokes = 2,5641 grliter Ut = µ ρ ρ 18 2 g x D s − Ulrich, 1984 Dimana, D = diameter partikel = 20 mikron = 0,002 cm Perry, 1997 ρ = densitas air = 0,999 grliter ρ s μ = viscositas air = 0,007 grcm.s Kern, 1950 = densitas partikel = 2,5641 grliter g = percepatan gravitasi = 980 grcm Sehingga setting velocity, 2 Ut = 007 , 18 980 999 , 5641 , 2 002 , 2 x x − = 0,04869 msek Universitas Sumatera Utara 4. Diameter Klarifier D = 12 2 25 ,       CxKxm Brown, 1978 Dimana, C = kapasitas klarifier = 1.291.015,67 kghari 2.843.646,85 lbhari K = konstanta pengendapan = 995 m = putaran motor direncanakan 1,5 rpm D = diameter klarifier, ft Maka diameter klarifier, D = 12 2 5 , 1 995 85 2.843.646, 25 ,       x x = 17,88 ft Tinggi klarifier = 1,5 x D H = 1,5 x 17,88 ft = 26,83 ft Tinggi konis, h = 0,33 x 26,83 ft = 8,85 ft 5. Waktu Pengendapan t = 3600 0487 , 48 , 30 83 , 26 3600 48 , 30 x x x U Hx t = = 4,66 jam 6. Daya Klarifier Wk = xt xm D xHx D 415 27 2 2 4 + = 66 , 4 415 5 , 1 88 , 17 27 83 , 26 72 , 17 2 2 4 x x x x + = 36,73 hp Universitas Sumatera Utara 7. Tebal dinding klarifier Tekanan cairan dalam klarifier, P = P operasi + ρgh = 14,696 psi + 0,995 grcm 3 x 980 cms 2 = 14,696 psi + 3.554,948 dynecm x 364,5727 cm = 14,7473 psi 2 Maka, t = 6 , Cxn P fxE PxD + − Brownell,1959 t = 7473 , 14 6 , 85 , 650 . 12 12 9739 , 7 7473 , 14 x x x x − + 0,0125x10 t = 0,1313 in + 0,125 in = dipilih tebal dinding standar 0,3 inchi 0,2563 in LD-03. Sand Filter SF-01 Fungsi : menyaring kotoran-kotoran air dari klarifier Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : silinder tegak dengan tutup segmen bola 2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Direncanakan volume bahan penyaring 0,3 dari volume tangki. Media penyaring adalah : o Lapisan I pasir halus o Lapisan II antrasit Universitas Sumatera Utara o Lapisan batu grafel Laju alir massa = 1.291.015,67 kghari = 2.843.646,85 lbhari Sand filter yang dirancang untuk penampungan 1 hari operasi 3. Volume tangki Volume air, = 2 , 62 85 2.843.646, = 45.717,79 ft Faktor keamanan 10, 3 Volume tangki, = 1,1 x 45.717,79 ft 3 = 50.289,57 ft Sand filter dirancang sebanyak 2 unit dengan kapasitas 25.144,79 ft 3 Direncanakan tinggi tangki, H = 2 x D 3 Volume = ¼ π x D 2 x H = ½ π x D 25.144,79 = ½ π x D 3 D = 3 3 14 , 3 25.144,79 2x = 25,21 ft = 7,68 m H = 2 x 7,68 m = 15,37 m = 50,41 ft Tinggi total tangki, = 37,87 ft + 50,41 ft = 88,28 ft 4. Tekanan P = P operasi + ρgh = 14,696 psi + 0,995 grcm 3 x 980 cms 2 = 14,696 psi + 7,3686 psi x 523,99 cm = 22,0646 psi Universitas Sumatera Utara 5. Tebal Dinding t = 6 , Cxn P fxE PxD + − Brownell,1959 t = 0646 , 22 6 , 85 , 650 . 12 12 87 , 37 0646 , 22 x x x x − + 0,0125x10 t = 0,2119 in + 0,125 in = dipilih tebal dinding standar 0,35 inchi 0,3369 in LD-04. Menara Air MA-01 Fungsi : menampung air untuk didistribusikan sebagai air domestik dan air umpan ketel Jumlah : 1 buah Spesifikasi : 1. Tipe : silinder tegak dengan tutup segmen bola 2. Bahan Konstruksi : fiber glass Laju alir massa = 1.291.015,67 kghari = 2.843.646,85 lbhari Direncanakan untuk menampung air selama 1 hari. Banyak air yang ditampung, = 9 , 995 67 1.291.015, = 1.296,33 m Faktor keamanan 10 3 Maka volume menara, = 1,1 x 1.296,33 m 3 = 1.425,96 m Didesain 4 tangki menara air dengan volume 356,49 m 3 3 Universitas Sumatera Utara Diambil tinggi tangki, H = 2 3 x D Volume = ¼ π x D 2 x H = 1,1775 x D 356,49 = 1,1775 x D 3 D = 3 3 1775 , 1 356,49 = 6,71 m = 22,03 ft H = 2 3 x 6,71 m = 10,06 m = 33,02 ft LD-05. Kation Exchanger KE-01 Fungsi : mengurangi kation dalam air Bentuk : silinder tegak dengan tutup ellipsoidal Bahan : carbon steel grade B Jumlah air yang masuk KE = 126.387,34 kghari Volume air, Vair = hari ft hari m 54 , 481 . 4 91 , 126 9 , 995 126.387,34 3 3 = = Dari tabel 12-4. Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki : 5 ft b. Luas penampang : 19,6 ft c. Jumlah penukar kation : 1 unit 2 Resin  Total kesadahan : 3,3125 kg grainhari  Kapasitas resin : 20 kg grainft  Kapasitas regeneran : 2,3838 lbft 3  Tinggi resin, h : 2,1 ft 3 Universitas Sumatera Utara Regenerasi  Volume resin, V : h x A = 2,1 ft x 19,6 ft 2 = 41,16 ft  Siklus regenerasi, t : 30,1887 hari 3  Kebutuhan regeneran : 0,3948 kgregenerasi Volume tangki, = Vair + Vresin = 4.481,54 + 41,16 ft = 4.522,69 ft 3 Faktor keamanan 20 maka : 3 Volume tangki, Vt = 1,2 x 4.522,69 = 5.427,24 ft 3 Vt = ¼ π D 2 Hs = Hs ft x x 55 , 276 5 14 , 3 4 24 , 427 . 5 2 = Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D Hh = ¼ 5 = 1,25 ft H T Tekanan operasi, P = 14,696 psi = Hs + Hh = 276,55+ 1,25 ft = 277,79 ft 84,67 m P hidrostatik = ρ g h = psi x x 15 , 39 745 , 894 . 6 55 , 276 8 , 9 9 , 995 = Tekanan desain, P desain Penentuan tebal dinding tangki = 14,696 + 39,15 psi = 53,84 psi • Bahan : carbon steel grade B Universitas Sumatera Utara • Diameter tangki : 5 ft = 1,5 m Maksimum allowed stress, f = 12.750 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun t = 6 , Cxn P fxE PxD + − Brownell,1959 t = 84 , 53 6 , 85 , 650 . 12 12 5 84 , 53 x x x x − + 0,0125x10 t = 0,30 in + 0,125 in = dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi 0,42 in LD-06. Anion Exchanger AE-01 Fungsi : mengurangi anion dalam air Bentuk : silinder tegak dengan tutup ellipsoidal Bahan : carbon steel grade B Jumlah air yang masuk AE = 126.387,34 kghari Volume air, Vair = hari ft hari m 54 , 481 . 4 91 , 126 9 , 995 126.387,34 3 3 = = Dari tabel 12-4 Nalco, 1958 diperoleh ukuran tangki sebagai berikut : a. Diameter tangki : 5 ft b. Luas penampang : 19,6 ft c. Jumlah penukar kation : 1 unit 2 Universitas Sumatera Utara Resin  Total kesadahan : 0,0636 kg grainhari  Kapasitas resin : 20 kg grainft  Kapasitas regeneran : 4,5 lbft 3  Tinggi resin, h : 0,6 ft 3 Regenerasi  Volume resin, V : h x A = 0,6 ft x 19,6 ft 2 = 11,76 ft  Siklus regenerasi, t : 1.572,3270 hari 3  Kebutuhan regeneran : 6,4967 kgregenerasi Volume tangki, = Vair + Vresin = 4.481,54 + 11,76 ft = 4.493,30 ft 3 Faktor keamanan 20 maka : 3 Volume tangki, Vt = 1,2 x 4.493,30 = 5.391,96 ft 3 Vt = ¼ π D 2 Hs = Hs ft x x 75 , 274 5 14 , 3 4 5.391,96 2 = Tinggi tutup ellipsoidal : Diameter = 1 : 4 Hh = ¼ D Hh = ¼ 5 = 1,25 ft H T Tekanan operasi, P = 14,696 psi = Hs + Hh = 274,75 + 1,25 ft = 276 ft 84,12 m P hidrostatik = ρ g h Universitas Sumatera Utara = psi x x 87 , 39 745 , 6894 276 8 , 9 9 , 995 = Tekanan desain, P desain Penentuan tebal dinding tangki = 14,696 + 39,87 psi = 54,56 psi • Bahan : carbon steel grade B • Diameter tangki : 5 ft = 1,5 m Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun t = 6 , Cxn P fxE PxD + − Brownell,1959 t = 54,56 6 , 85 , 650 . 12 12 5 54,56 x x x x − + 0,0125x10 t = 0,30 in + 0,125 in = dipilih tebal dinding standar 0,45 inchi 0,42 in LD-07. Cooling Tower CT-01 Fungsi : mendinginkan air pendingin bekas Jumlah : 1 unit Jenis : mechanical induced draft Laju alir massa air pendingin bekas = 1.864.857,29 kghari = 4.107.615,17 lbhari Suhu air pendingin masuk = 30 C = 111,6 F Universitas Sumatera Utara Suhu air pendingin keluar = 25 C = 102,6 Wet bulb temperatur udara = 80 F Dari fig. 12-14. Perry, 1997 diperoleh konsentrasi air 0,75 gpmft F Laju alir air pendingin, 2 = 9 , 995 29 1.864.857, = 1.872,53 m 3 hari = 0,52 m 3 = 0,52 m menit 3 menit x 264,17 gallonm = 137,41 gpm 3 Factor keamanan 20 Laju air pendingin, = 1,2 x 137,41 gpm = 164,89 gpm Luas menara yang dibutuhkan, = 75 , 164,89 = 219,85 ft Diambil performance menara pendingin 90, dari fig. 12-15. Perry, 1997 diperoleh tenaga kipas 0,03 hpft 2 Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kipas, 2 = 0,03 hpft 2 x 219,85 ft 2 Dimensi menara, = 6,59 hp Panjang = 2 x lebar, Lebar = tinggi Maka, V = p x l x t = 2 x l 1.872,53 = 2 x l 3 3 Universitas Sumatera Utara l = 3 2 1.872,53 = 9,78 m Sehingga, Panjang = 19,56 m Tinggi = 9,78 m LD-08. Dearator DE-01 Fungsi : memanaskan air yang dipergunakan untuk air umpan boiler dan menghilangkan gas CO 2 dan O Jumlah : 1 unit 2 Bentuk tangki : silinder horizontal dengan tutup berbentuk ellipsoidal Temperatur air masuk : 25 Temperatur air keluar : 90 C Banyak air yang dipanaskan : 126.387,42 kghari C Densitas air : 995,9 kgm 3 Laju volumetrik, Perry, 1997 Q = 9 , 995 126.387,42 = 126,91 m 3 Panas yang dibutuhkan hari = m.c. ∆T = 126,91 x 1 x 90-25 = 8.249,00 kkal Silinder berisi 75 air Volume silinder, = 1,75 x 126,91 = 222,09 m 3 Silinder dirancang dengan ketentuan H = 2,5 x D Universitas Sumatera Utara V s = ¼ π x D 2 x H = ¼ π x D 2 x 2,5 x D = 1,9625 D V 3 h 3 3 2616 , 12 D D = π = V D = V s + V 222,09 = 1,9625 + 0,2616 D h D = 3 3 2241 , 2 222,09 = 4,64 m H = 4,64 1,6398 m = 7,61 m LD-09. Boiler B-01 Fungsi : memanaskan air hingga menjadi steam sebagai media pemanas Tipe : ketel pipa api Diagram alir proses Diagram alir proses secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar : Gambar C.1. Diagram alir proses pada ketel uap Luas Perpindahan Panas A= T x U Q D ∆ A = Ni x a” x L Ketel Uap Uap Asap Blow Down Air Bahan Bakar Universitas Sumatera Utara Dimana : A = Luas perpindahan panas ft 2 Q = Jumlah panas yang ditransfer = 7.686,23 Btujam U D = Koefisien perpindahan panas overall = 350 Btujam.ft 2 . Kern, 1965 F ∆T = Perbedaan temperatur ∆T = T 2 – T 1 Uap air keluar boiler steam, T 2 = 98 C 208,4 Air masuk boiler, T F 1 = 90 C 194 Ni = jumlah tube F A” = luas permukaan tube per in ft ft 2 L = Panjang tube ft ft A = 2 2 52 , 1 194 4 , 208 . . 350 7.686,23 ft F x F ft jam Btu jam Btu = − Digunakan OD tube = 1 in L = 20 ft A” = 0,2618 ft 2 Jumlah tube, ft Ni = ft x ft ft ft 20 2618 , 52 , 1 2 2 = 1 Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft 2 Daya boiler, 1hp = 1,52 ft 2 x 1 hp10 ft = 0,15 hp 2 Dipilih boiler dengan daya 0,15 hp Universitas Sumatera Utara LD-09. Pompa Fungsi : Mengalirkan air ke bak penampungan Type : Pompa sentrifugal Laju alir massa, F = 1.291.015,67 kgjam x 2,2046 lbkg x 2,7778 x 10 -4 = 31,2336 lbs jams Densitas, ρ = 62,2 lbft 3 Viskositas, Perry, 1997 µ = 8,9 cp x 6,7197 x 10 -4 Kecepatan aliran, lbft.s = 0,0059 lbft.s Kern, 1965 Q = ρ F = 3 2 , 62 2336 , 31 ft lb s lb = 0,502 ft 3 Perencanaan pompa : s Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan : De = 3,9 Q 0,45 ρ 0,13 = 3,9 0,502 Foust,1979 0,45 62,2 = 4,8936 in 0,13 Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 40, dengan : • Diameter dalam ID = 6,065 in = 0,5054 ft • Diameter luar OD = 6,625 in = 0,5521 ft • Luas Penampang pipa A = 28,9 in 2 = 0,2007 ft 2 Universitas Sumatera Utara Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V = A Q = 2007 , 502 , = 2,5012 fts Sehingga, Bilangan Reynold, N Re µ ρVD = = 0059 , 5054 , 5012 , 2 2 , 62 x x = 14.040,6113 Material pipa merupakan bahan commercial steel maka diperoleh harga-harga sebagai berikut : ε = 4,6 x 10 -5 m = 1,5092 x 10 -4 εD = 1,5092 x 10 ft -4 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,017 ft0,5054 ft = 0,0002 Panjang eqivalen total perpipaan ΣL • Pipa lurus L 1 • 1 buah gate valve fully open LD = 13, = 25,888 ft L 2 • 3 buah elbow 90 = 1 x 13 x 0,5054 ft = 6,5702 ft LD = 30, L 3 L 3 • 1 buah sharp edge entrance K = 0,5 = 3 x 30 x 0,5054 ft = 30,324 ft LD = 25, L 4 • 1 buah sharp edge exit K = 1; LD = 47 = 1 x 25 x 0,5054 ft = 12,635 ft L 5 Total panjang ekuivalen ΣL = L = 1 x 47 x 0,5054 ft = 23,754 ft 1 + L 2 + L 3 + L 4 + L 5 Universitas Sumatera Utara = 25,888 + 6,5702 + 30,324 + 12,635 + 23,754 ft = 99,1712 ft Friksi Σf, Σf = xgcxD L x fxV 2 2 Σ = 5054 , 17 , 32 2 1712 , 99 5012 , 2 017 , 2 x x x x = 0,3243 ft.lb f lb Kerja Pompa W, m f W xgc V V Z Z P P Σ = + − + − + − 2 2 1 2 1 2 1 Persamaan Bernouli P 1 = P 2 , V 1 = V 2 = 0, Z 1 = 0 dan Z 2 -25,888 + W = 0,3243 = 25,888 W f Daya, = 0,3243 + 25,888 = 26,2123 lb.ftjam W s 550 ρ WfxQx = = 550 2 , 62 502 , 26,2123 x x = 1,4881 hp Jika efisiensi pompa, η = 80 dan efisiensi motor, η m P = = 75 m x Ws η η = 75 , 8 , 1,4881 x = 2,4802 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 2,5 hp. Universitas Sumatera Utara LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI LE-1. Modal Investasi Tetap 1. Modal Investasi Tetap Langsung MITL

1.1. Biaya Tanah Lokasi Pabrik

Harga tanah untuk lokasi pabrik diperkirakan Rp. 200.000 m 2 Luas tanah seluruhnya 11.050 m KIM, 2007 Harga tanah seluruhnya = 11.050 m 2 2 x Rp. 200.000m = Rp. 2.210.000.000,- 2 Biaya perataan tanah diperkirakan 5 dari harga tanah seluruhnya Timmerhaus, 1991. = 0,05 x Rp. 2.210.000.000,- = Rp. 110.500.000,- Total biaya tanah = Rp. 2.210.000.000,- + Rp. 110.500.000,- = Rp. 2.320.500.000,- Universitas Sumatera Utara

1.2. Perincian Harga Bangunan

Tabel LE-1. Perincian Harga Bangunan No Nama Bangunan Luas m 2 Harga Rpm 2 Jumlah Rp 1 Daerah proses dan kontrol 3.000 250.000 750.000.000,- 2 Laboratorium 250 200.000 50.000.000,- 3 Pengolahan air 2.500 200.000 500.000.000,- 4 Perkantoran 200 300.000 60.000.000,- 5 Bengkel 300 200.000 60.000.000,- 6 Pemadam Kebakaran 100 200.000 20.000.000,- 7 Pembangkit listrik 100 200.000 20.000.000,- 8 Tempat ibadah 100 200.000 20.000.000,- 9 Poliklinik 100 100.000 10.000.000,- 10 Kantin 100 100.000 10.000.000,- 11 Gudang bahan baku 150 200.000 30.000.000,- 12 Gudang produk 800 200.000 160.000.000,- 13 Pos keamanan 50 100.000 5.000.000,- 14 Parkir dan taman 400 100.000 40.000.000,- 15 Jalan 500 100.000 50.000.000,- 16 Rencana perluasan 2.000 200.000 400.000.000,- 17 Unit pembangkit uap 200 300.000 60.000.000,- 18 Ruang diklat 200 200.000 40.000.000,- TOTAL 11.050 - 2.285.000.000,- Universitas Sumatera Utara

1.3. Perincian Harga Peralatan