Perhitungan :
a. Ukuran Tangki Volume larutan Vl
= 240,648 719,6 x 15 x 24 =
m
3
Faktor kelonggaran = 20
Volume tangki Vt = Vl x 1,2
= 120,391 x 1,2 =
m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : D = 1 : 1 Volume Silinder
= π4 x D
2
Hs = π4 x D
3
Volume tutup Vh ellipsiodal =
π4 x D
2
Hh =
π4 x D
2
16 D =
π24 x D
3
Vt = Vs + Vh Vt =
π4 x D
3
+ π24 x D3 Vt =
7π24 x D
3
Brownell Young, 1959
Diameter tangki =
= m =
in
Tinggi silinder Hs = D =
m Tinggi tutup ellipsiodal Hh
= 16 x D = 16 x 5,402 m
= m
Tinggi total tangki H
T
= Hs + Hh = m
b. Tekanan Desain
Tinggi bahan dalam tangki Hc = vl Vt x H
T
= 120,391 144,469 x 6,302 =
m 120,391
144,469
Tutup tangki berbentuk ellipsiodal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : tinggi head Hh = 16 x D Brownel Young, 1959
5,402 212,660
5,402
0,900 6,302
5,252
3
7 π
Vt 24
3
7 π
x144,469 24
P
hidrostatik
= x g x Hc
= 719,6 x 9,8 x 5,252 =
Pa =
kPa P
O
= Tekanan Operasi = 15 atm = 1.519,875 kPa
Faktor Kelonggaran = 100
P
desain
= 1 + 1 x P
hidrostatik
+ P
O
= 2 x 37,034 + 1.519,875 =
kPa =
atm =
psi
c. Tebal Dinding Tangki bagian silinder
- Joint effieciency, E :
- Allowable stress, S :
psia - Corrosion Allowance, CA
: 0,125 in tahun
- Umur alat direncanakan, n :
10 tahun
- Tebal jaket, dt = Peters Timmerhaus, 1991
Dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder in P
= tekanan desain psi R
= jari-jari dalam tangki in = D 2 S
= allowable working stress CA
= corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan E
= efisiensi sambungan
dt = =
in 1.868,291
18,439 270,974
37,034
Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C , diperoleh data : Peters Timmerhaus, 1991
0,850 13.700
3,759 37.034,303
n CA x
P 0,6
- E
S. R
x P
n
CA x P
0,6 -
E S.
R x
P
10 x
125 ,
270,974 x
0,6 -
0,85 x
13.700 212,6602
x 270,974
Dipilih tebal dinding standar = 4 in Brownell Young, 1959
d. Tebal Dinding Head
- Joint effieciency, E :
- Allowable stress, S :
psia - Corrosion Allowance, CA
: 0,125 in tahun
- Umur alat direncanakan, n :
10 tahun
- Tebal jaket, dt = Peters Timmerhaus, 1991
Dimana : d
= tebal dinding tangki bagian silinder in P
= tekanan desain psi R
= jari-jari dalam tangki in S
= allowable working stress CA
= corrosion allowance n
= umur alat yang direncanakan E
= efisiensi sambungan
dt = =
in
Dipilih tebal dinding standar = 4 in Brownell Young, 1959
0,850 13.700
3,730 Direncanakan menggunakan bahan konstruksi Carbon steel SA-285 grade C ,
diperoleh data : Peters Timmerhaus, 1991
n CA x
P 0,2
- E
2.S. D
x P
10 x
125 ,
270,974 x
0,2 -
0,85 x
13.700 x
2 212,660
x 270,974
LD-1 LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI UTILITAS
1. Screening SC
Fungsi : Menyaring partikel-partikel padat yang besar
Jenis : Bar screen
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : Stainless steel Kondisi operasi:
- Temperatur = 30°C
- Densitas air = 995,680 kgm
3
Geankoplis, 1997 Laju alir massa F
= 895,460 kgjam Laju alir volume Q =
3
kgm 995,68
s 3600
jam 1
x kgjam
895,460
= 0,000250 m
3
s 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
Lebar screen = 2 m
Misalkan, jumlah bar = x Maka, 20x + 20 x + 1 = 2000
40 x = 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 sungai menggunakan bar screen, diperkirakan C
d
= 0,4 dan 30 screen tersumbat.
LD-2
Head loss h =
2 2
3 2
2 Q
A Cd
g =
2 3
2
04 ,
2 4
, 8
, 9
2 0,000251
= 0,00000000981 m dari air = 0,00000981 mm dari air
2000 2000
20
Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm dilihat dari atas
2. Pompa Utilitas
Ada beberapa pompa utilitas, yaitu : 1. PU-01
: memompa air dari sungai ke bak pengendap 2. PU-02
: memompa air dari bak pengendap ke clarifier 3. PU-03
: memompa alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier 4. PU-04
: memompa soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier 5. PU-05
: memompa air dari clarifier ke sand filter 6. PU-06
: memompa air dari sand filter ke tangki utilitas 1 7. PU-07
: memompa air dari tangki utilitas 1 ke tangki utilitas 2 8. PU-08
: memompa air dari tangki utilitas 1 ke kation exchanger 9. PU-09
: memompa air dari tangki utilitas 1 ke menara air 10. PU-10
: memompa H
2
SO
4
dari tangki pelarutan H
2
SO
4
ke kation exchanger 11. PU-11
: memompa air dari kation exchanger ke anion exchanger 12. PU-12
: memompa NaOH dari tangki pelarutan NaOH ke anion exchanger 13. PU-13
: memompa air dari anion exchanger ke dearator 14. PU-14
: memompa kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas 2 15. PU-15
: memompa air dari tangki utilitas 2 ke distribusi domestik
LD-3
16. PU-16 : memompa air dari menara air sebagai air proses
17. PU-17 : memompa air dari dearator ke ketel uap
18. PU-18 : memompa bahan bakar dari tangki bakar bakar ke ketel uap
19. PU-19 : memompa bahan bakar dari tangki bahan bakar ke generator
Jenis : pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : commercial steel Perhitungan untuk PU-01
Kondisi operasi :
Tekanan masuk = 101,325 kPa
= 2116,2740 lbfft
2
Tekanan keluar = 101,325 kPa
= 2116,2740 lbfft
2
Temperatur = 30
C Laju alir bahan masuk
= 897,5394 kgjam = 0,5497 lbdetik
Densitas ;
= 995,68 kgm
3
= 62,1586 lbft
3
Viskositas,
= 0,836 cp = 0,0006 lbmft detik Laju alir volumetrik; Q
=
F =
3
lbft 62,1586
lbdetik 0,5497
= 0,0088 ft
3
detik Diameter optimum
ID
op
= 0,363 Q
0,45
0,13
ID
op
= 0,363 0,0088 ft
3
detik
0,45
62,1586 lbft
3 0,13
= 0,84 in Dipilih pipa 2 in schedule 40 dengan data
– data sebagai berikut: Diameter Luar; OD
= 2,067 in = 0,1722 ft
Diameter dalam; ID = 2,375 in
= 0,1979 ft Luas penampang; A
= 0,02330 in
2
Geankoplis, 2003 Kecepatan laju alir; v
= A
Q =
2 3
ft 0,02330
detik ft
0,0088
= 0,3795 ftdetik Bilangan Reynold, N
Re
=
v x
ID x
=
ik lbmft.det
0,0006 ftdetik
0,3795 x
ft 0,1722
x lbft
62,158
3
= 7232,6579 2100 aliran turbulen
LD-4
f = 0,0008 Geankoplis, 2003
Kelengkapan pipa: Panjang pipa lurus
L
1
= 30 ft 1 buah gate valve fully open LD = 13
L
2
= 1 x 13 x 0,1722 = 2,2392 ft 1 buah elbow standar 90
o
LD = 30 L
3
= 1 x 30 x 0,1722 = 5,1673 ft Penyempitan mendadak, K = 0,5; LD = 22
L
4
= 0,5 x 22 x 0,1722 = 1,8947 ft Pembesaran mendadak,K = 0,5; LD = 27
L
5
= 0,5 x 27 x 0,1722 ft = 2,3253 ft L
= 41,6264 ft Faktor
kerugian karena kehilangan energi; F
F
= gcD
L fv
2 4
2
= ft
x ik
lbf ft
lbm x
ft x
1722 ,
det .
. 174
, 32
2 6264
, 41
ftdetik 3795
, 008
, 4
2 2
= 0,0043 ft lbflbm Tinggi pemompaan
Z = 30 ft Dari persamaan Bernauli;
2 1
2
2
P P
Wf F
dP V
gc g
Z gc
v
Sandler,1987 Laju alir bahan yang masuk = laju alir bahan keluar; maka:
gc v
2
2
= 0 Karena tidak ada perbedaan tekanan; maka
2 1
P P
dP V
= 0 Sehingga persamaan Bernauli menjadi;
Wf = F
gc g
Z
Kerja pompa; Wf = F
gc g
Z
LD-5
= 30 ft x
2 2
det 174
, 32
det 174
, 32
ik lbf
ft lbm
ik ft
+ 0,0043 ft lbflbm = 30,0043 ft lbflbm
Daya pompa; P = Q x
x Wf = 0,0088 ft
3
detik x 62,1586 lbft
3
x 30,0043 ft lbflbm = 16,50029 lb ftdetik550 = 0,0300005 Hp
Efesiensi pompa = 80 Daya pompa; P =
0,8 Hp
0,0300005
= 0,0375 Hp Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,125 Hp
Tabel LD.1 Analog Perhitungan Pompa Utilitas
Pompa Laju alir
D optimum
in ID in V ftsec
∑F Daya
hp Daya
Standar hp
PU-01 897,539
0,840 2,067
0,380 0,004
0,037 0,125
PU-02 897,539
0,840 2,067
0,380 0,005
0,037 0,125
PU-03 0,045
0,009 0,269
8,07E-04 1,78E-07
1,25E-06 0,125
PU-04 0,024
0,072 0,269
4,48E-04 0,005
6,75E-07 0,125
PU-05 897,539
0,840 4,026
1,000 0,024
0,062 0,125
PU-06 897,539
0,840 4,026
1,000 0,024
0,062 0,125
PU-07 8,393
0,117 1,049
0,014 0,021
2,89E-04 0,125
PU-08 897,539
0,840 4,026
0,108 0,001
0,100 0,125
PU-09 566,667
0,683 2,067
0,240 0,001
0,024 0,125
PU-10 1,36E-04 1,29E-03 0,405
2,12E-06 2,94E-10
3,79E-09 0,125
PU-11 8,393
0,103 1,049
0,014 0,016
2,34E-04 0,125
PU-12 2,85E-05 3,10E-04 0,405
0,000 6,82E-12
7,92E-10 0,125
PU-13 31,773
0,198 2,067
0,013 3,59E-05
8,84E-04 0,125
PU-14 0,016
5,69E-03 0,215 5,39E-04
5,03E-08 5,06E-07
0,125 PU-15
566,667 0,683
2,067 0,240
0,001 0,024
0,125 PU-16
299,100 0,512
2,067 0,126
4,78E-04 0,008
0,125 PU-17
31,773 0,198
2,067 0,013
3,59E-05 8,84E-04
0,125 PU-18
2,546 0,221
0,269 1,084
0,153 1,05E-03
0,125 PU-19
58,112 0,258
0,269 1,601
0,220 2,73E-03
0,125
LD-6
3. Bak Sedimentasi BS
Fungsi : Untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air.
Jumlah : 1 unit
Jenis : Beton kedap air
Data : Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30
o
C Tekanan
= 1 atm Laju massa air F
= 897,5394 kgjam = 0,5496 lbms
Densitas air = 995,68 kgm
3
= 62,1586 lbmft
3
Laju air volumetrik, Q =
F =
3
lbft 62,1586
lbdetik 0,5496
= 0,0088 ft
3
s = 0,0003 m
3
s = 0,5306 ft
3
min Desain Perancangan :
Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif Kawamura, 1991. Perhitungan ukuran tiap bak :
Kecepatan pengendapan 0,1 mm pasir adalah Kawamura, 1991 :
= 1,57 ftmin atau 8 mms
Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman tangki 10 ft
Lebar tangki 1,5 ft Kecepatan aliran, v =
t
A Q
=
ft 1,5
ft x 10
min ft
0,5306
3
= 0,0354 ftmin
Desain panjang ideal bak : L = K
h v
Kawamura, 1991 dengan : K = faktor keamanan = 1,5
h = kedalaman air efektif 10 – 16 ft; diambil 10 ft.
Maka : L = 1,5 101,57 . 0,0354 = 0,3379 ft
Diambil panjang bak = 1,5 ft = 0,4572 m
LD-7
Uji desain : Waktu retensi t :
Q Va
t
etrik alir volum
laju nggi
lebar x ti x
panjang t
min ft
0,5306 ft
10 ft x
1,5 ft x
1,5 t
3
= 42,4079 menit
Surface loading :
A
Q
ft 1,5
ft x 1,5
min ft
0,5306
3
= 1,7641 gpmft
2
Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpmft
2
Kawamura, 1991. Headloss
h; bak menggunakan gate valve, full open 16 in : h =
2g v
K
2
9,8 2
2808 ,
3 1
60 min
1 0,5306
x 0,12
2
ft m
x s
x
= 0,000000039 m dari air.
4. Tangki Pelarutan
Ada beberapa jenis tangki pelarutan, yaitu : 1. TP-01
: tempat membuat larutan alum 2. TP-02
: tempat membuat larutan soda abu 3. TP-03
: tempat membuat larutan asam sulfat 4. TP-04
: tempat membuat larutan NaOH 5. TP-05
: tempat membuat larutan kaporit Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA
–285 grade C Jumlah
: 1
LD-8
Perhitungan untuk TP-01 Data:
Kondisi pelarutan: Temperatur = 30 C
Tekanan = 1 atm
Al
2
SO
4 3
yang digunakan = 50 ppm
Al
2
SO
4 3
yang digunakan berupa larutan 30 berat
Laju massa Al
2
SO
4 3
= 0,0449 kgjam
Densitas Al
2
SO
4 3
30 = 1363 kgm
3
= 85,0891 lb
m
ft
3
Perry, 1999 Kebutuhan perancangan = 30 hari
Faktor keamanan = 20
Perhitungan:
Ukuran Tangki Volume larutan, V
1
3
kgm 1363
x 0,3
hari 30
x jam
24 x
kgjam 0,0499
= 0,0790 m
3
Volume tangki, V
t
= 1,2 0,0790 m
3
= 0,0948 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H = 2:3
13 3
3,148 3
m 0,0948
D
Maka: D = 0,4318 m ; H = 320,4138 = 0,6478 m
Tinggi cairan dalam tangki = silinder
volume silinder
tinggi x
cairan volume
= 0,0948
0,6478 x
0,0790 = 0,5398 m = 1,7710 ft
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik
P
hid
= x g x l
= 1363 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 0,5398 m = 7210,3 Pa
= 7,2103 kPa
LD-9
Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa, P
operasi
= 7,2103 kPa + 101,325 kPa = 108,5353 kPa Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 108,5353 kPa = 113,9620 kPa
Joint efficiency = 0,85
Brownell, 1959 Allowable stress = 13700 psia = 94458,212 kPa Brownell, 1959
Faktor korosi = 0,02 in
= 0,000508 mtahun n = 10 tahun
Tebal shell tangki: t
s
= C
n .
1,2P -
2SE P.D
= 0,000508
x 10
kPa 20
1,2113,96 -
kPa0,85 1
294458,17 m
8 kPa0,431
113,9620
= 0,0054 m = 0,2121 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan = ¼ in
Daya Pengaduk Jenis pengaduk
: flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle
: 4 buah Untuk turbin standar McCabe, 1999, diperoleh:
DaDt = 13 ; Da = 13 x 0,4318 m
= 0,1439 m EDa = 1
; E = 1 x 0,1439 m
= 0,1439 m LDa = ¼
; L = ¼ x 0,1439 m
= 0,0360 m WDa = 15
; W = 15 x 0,1439 m
= 0,0288 m JDt = 112
; J = 112 x 0,4318 m = 0,0360 m
dengan : Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
LD-10
W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 putarandet Viskositas Al
2
SO
4 3
30 = 6,7210
-4
lb
m
ft detik Othmer, 1967
Bilangan Reynold,
μ D
N ρ
N
2 a
Re
Geankoplis, 1997
4 -
2 Re
10 x
6,72 0,1439
1 85,0898
N
N
Re
= 28239,9904 N
Re
10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c 5
a 3
T
g ρ
.D .n
K P
McCabe,1999
K
T
= 6,3 McCabe,1999
2 3
5 3
.det lbm.ftlbf
32,174 lbmft
85,0898 1439
, putdet
1 6,3
P ft
=
ft.lbfdet 550
hp 1
ft.lbfdet 0,3917
= 0,0007 Hp Efisiensi motor penggerak = 80
Daya motor penggerak =
0,8 hp
0,0007
= 0,0009 hp Dipilih daya motor standar = 0,125 hp
LD-11
LD.2 Analog Perhitungan Tangki Pelarutan Tangki
Volume Tangki m3
Diameter m
Tinggi tangki m
Daya Pengaduk hp
Daya Standar hp
TP-01 0,0948
0,4318 0,6478
0,0008895111 0,125
TP-02 0,0526
0,3548 0,5322
0,0003242582 0,125
TP-03 0,0001
0,0502 0,0753
0,0000000219 0,250
TP-04 0,000032
0,0302 0,0453
0,0000000017 0,125
TP-05 0,0471
0,3421 0,5131
0,0002588957 0,125
5. Tangki Klarifikasi CL
Fungsi : Tempat pembentukan koagulan
Jumlah : 1 buah
Tipe : Tangki berbentuk silinder, bagian bawah bentuk
konis dan tutup datar dan menggunakan pengaduk Bahan
: Carbon steel Brownell Young,1959 Kondisi operasi
: 30
o
C.1atm Perhitungan:
Laju alir air masuk = 897,5394 kgjam
Densitas;
= 995,68 kgm
3
Laju alir volumetrik air =
kgm 995,68
kgjam 897,5394
3
= 0,9014 m
3
jam Laju alir alum masuk
= 0,0449 kgjam Densitas alum 30;
= 1363 kgm
3
Laju alir volumetrik alum =
kgm 1363
kgjam 0,0449
3
= 0,000033 m
3
jam Laju alir soda abu masuk
= 0,0242 kgjam Densitas soda abu 30;
= 1327 kgm
3
Laju alir volumetrik soda abu = kgm
1327 kgjam
0,0242
3
= 0,0000183 m
3
jam Total laju alir bahan masuk = 897,5394+ 0,0449 + 0,0242 kgjam
= 897,6085 kgjam
LD-12
Laju alir volumetrik total = 0,9014 + 0,000033 + 0,0000183 m
3
jam = 0,9014848 m
3
jam Densitas campuran;
camp
= jam
m 0,9014848
kgjam 897,6085
3
= 995,7001 kgm
3
= 62,1599 lbft
3
Kebutuhan = 24 jam
Faktor keamanan = 20
Volume tangki; Vt =
3
kgm 995,7001
jam 24
kgjam 897,6085
1,2
= 25,9628 m
3
Dari Metcalf Eddy, 1984, diperoleh : Untuk clarifier tipe upflow radial:
Kedalaman air = 3-10 m Settling time
= 1-3 jam Dipilih : kedalaman air H = 4 m, waktu pengendapan = 1 jam
Diambil tinggi silinder; Hs Dt = 1 Volume tangki; Vt
= H
D
2
4 1
D =
2 1
4
H
V
=
2 1
4 14
, 3
9628 ,
5 2
4
= 2,8755 m
Maka, diameter clarifier = 2,8755 m Tinggi clarifier
= 1,5 D = 4,3132 m Tekanan hidrostatis bahan, Ph
= ρ x g x l
= 995,7001 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 4 m = 39031,4450 Pa = 39,0314 kPa
Tekanan Operasi, P =101,325 kPa + 39,0314 kPa
= 140,3564 kPa Faktor keamanan ; Fk = 20
Tekanan desain, P
d
= 1,2 x 140,3564 kPa = 147,3743 kPa Tebal silinder, ts
= C
n P
SE D
x P
.. 2
, 1
2
LD-13
Dimana; P = Tekanan desain
S = Tegangan yang diizinkan E = Efesiensi sambungan; 85
n = Umur alat 10 tahun c = laju kecepatan korosi 0,01 intahun
ts =
00051 ,
10 147,3743
1,2 -
0,85 9
94458,170 2
8762 ,
2 147,3743
= 0,0077 m = 0,3040 in
Digunakan silinder dengan ketebalan 38 in
Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran turnable drive :
Azad, 1976 T, ft-lb = 0,25 D
2
LF Faktor beban Load Factor : 30 lbft arm untuk reaksi koagulasi sedimentasi
Sehingga : T = 0,25 [2,8755 m.3,2808 ftm ]
2
.30 T = 667,4858 ft-lb
Daya Clarifier P = 0,006 D
2
Ulrich, 1984 dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW
Sehingga, P = 0,006
2,8755
2
= 0,0496 kW = 0,0666 Hp
6. Tangki Sand Filter SF
Fungsi : Menyaring partikel
– partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier
Bentuk : silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C Jumlah
: 1 Data :
Kondisi penyaringan : Temperatur
= 30°C
LD-14
Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 897,5394 kgjam
Densitas air = 995,68 kgm
3
= 62,1589 lbmft
3
Geankoplis, 2003 Tangki filter dirancang untuk penampungan 1 jam operasi.
Direncanakan volume bahan penyaring =13 volume tangki Ukuran Tangki Filter
Volume air, V
a
=
3
kgm 995,68
jam 1
x kgjam
897,5394 = 0,9014 m
3
Faktor keamanan 20 , volume tangki = 1,2 x 0,9014 = 1,0817 m
3
Volume total = 43 x 1,0817 m
3
= 1,4423 m
3
- Volume silinder tangki Vs = 4
Hs Di
.
2
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 4:3 Vs
= 4
. 3
2
Di
= 9,7827 Di
3
Di = 0,8492 m; H = 1,1323 m
Tinggi penyaring = ¼ x 1,1323 m = 0,2831 m Tinggi air
= ¾ x 1,1323 m = 0,8492 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4
Tinggi tutup tangki = ¼ 0,8492 = 0,2123 m Tekanan hidrostatis,
P
hidro
= x g x l
= 995,68 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 0,8492 m = 8286,4172 Pa
= 8,2864 kPa Faktor kelonggaran
= 5 Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa P
operasi
= 8,2864 kPa + 101,325 kPa = 109,6114 kPa Maka,
P
design
= 1,05 109,6114 kPa = 115,0920 kPa Joint efficiency
= 0,85 Brownell,1959
Allowable stress = 13700 psia = 94458,1709 kPa Brownell,1959
LD-15
Faktor korosi = 0,02 in
= 0,000508 mtahun = 10 tahun
Tebal shell tangki : t
s
=
C n
P SE
D P
.. 2
, 1
2 .
= 503
100,000 kPa
20 1,2115,09
kPa0,85 9
94458,170 2
m 0,8492
x kPa
115,0920
= 0,0057 m = 0,2240 in
Maka tebal shell yang standar yang digunakan = 14 in 7. Penukar KationCation Exchanger CE
Fungsi : Mengikat kation yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C
Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C Tekanan
= 1 atm Data :
Laju massa air = 8,3934 kgjam =
0,0051 lbmdetik Densitas air
= 995,6800 kgm
3
= 62,1589 lbmft
3
Geankoplis,1997 Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Ukuran Cation Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation
= 2 ft = 0,6096 m - Luas penampang penukar kation = 3,1400 ft
2
Tinggi resin dalam cation exchanger = 0,0004 ft Tinggi silinder
= 1,2 0,0004 ft
= 0,0005 ft Diameter tutup
= diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m
Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =
2 6096
, 2
1 = 0,1524 m = 0,5 ft Brownell,1959
LD-16
Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,0005 ft + 0,5 ft = 0,5005 ft = 0,1525 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik
P
hid
= x g x l
= 995,68 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 0,1525 m = 4117,6 Pa
= 4,1176 kPa Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa, P
operasi
= 4,1176 kPa + 101,325 kPa = 102,8135 kPa Faktor kelonggaran
= 5 Maka, P
design
= 1,05 102,8135 kPa = 107,9541 kPa
Joint efficiency = 0,85
Brownell, 1959 Allowable stress = 13700 psia = 94458,1709 kPa Brownell, 1959
Faktor korosi = 0,02 in
= 0,000503 mtahun = 10 tahun
Tebal shell tangki: t
s
= C
n P
SE D
P ..
2 ,
1 2
.
=
503 100,000
kPa 41
1,2107,95 kPa0,85
9 94458,170
2 m
0,6096 x
kPa 107,9541
= 0,005490 m = 0,2161 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan = ¼ in
8. Penukar Anion anion exchanger AE
Fungsi : Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 Grade C Kondisi operasi : Temperatur = 30
o
C Tekanan
= 1 atm Laju massa air
= 8,3934 kgjam = 0,0051 lbmdetik
LD-17
Densitas air = 995,6800 kgm
3
= 62,1589 lbmft
3
Geankoplis,1997 Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Ukuran Anion Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion
= 2 ft = 0,6096 m - Luas penampang penukar anion
= 3,1400 ft
2
Tinggi resin dalam anion exchanger = 0,0001 ft = 0,0000294 m Tinggi silinder = 1,2
0,0001 ft = 0,000116 ft Diameter tutup = diameter tangki = 2 ft = 0,6096 m
Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =
2 6096
, 2
1 = 0,1524 m = 0,5 ft Brownell,1959
Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,000116 ft + 0,5 ft = 0,5001 ft = 0,1524 m
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik
P
hid
= x g x l
= 995,68 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 0,1524 m = 1487,4 Pa
= 1,4874 kPa Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa, P
operasi
= 1,4874 kPa + 101,325 kPa = 102,8124 kPa Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 102,8124 kPa = 107,9531 kPa
Joint efficiency = 0,85
Brownell, 1959 Allowable stress = 13700 psia = 94458,1709 kPa Brownell, 1959
Faktor korosi = 0,0200 in
= 0,000508 mtahun = 10 tahun
LD-18
Tebal shell tangki: t
s
= C
n P
SE D
P ..
2 ,
1 2
.
=
503 100,000
kPa 107,9531
1,2 kPa0,85
9 94458,170
2 m
0,6096 x
kPa 107,9531
= 0,0055 m = 0,2161 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan = ¼ in
9. Tangki Utilitas
Ada beberapa tangki utilitas, yaitu : 1. TU-01
: menampung air untuk didistribusikan ke tangki utilitas 2 dan air proses
2. TU-02 : menampung air untuk didistribusikan ke domestic
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C
Kondisi penyimpanan : Temperatur = 30°C Tekanan
= 1 atm Jumlah
: 1 unit Perhitungan untuk TU-01
Kondisi operasi : Temperatur
= 30
o
C Laju massa air
= 897,5394 kgjam Densitas air
= 995,68 kgm
3
= 62,1585 lbmft
3
Geankoplis, 1997 Kebutuhan perancangan
= 3 jam Perhitungan :
Ukuran Tangki Volume air, V
a
=
3 3
m 2,7043
= kgm
995,68 jam
3 x
kgjam 897,5394
Faktor keamanan = 20 Volume tangki, V
t
= 1,2 2,7043 m
3
= 3,2452 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D:H = 2:3
LD-19
V = H
D
2
4 1
3,2468 m
3
=
D
D 2
3 4
1
2
Maka: D = 1,4020 m ; H = 2,1031 m
Tinggi cairan dalam tangki = silinder
volume silinder
tinggi x
cairan volume
=
3,2468 2,1031
x 2,7043
= 1,7525 m = 5,7497 ft Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik P
hid
= x g x l
= 995,68 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 1,7525 m = 17100,7 Pa
= 17,1007 kPa Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa, P
operasi
= 17,1007 kPa + 101,325 kPa = 118,4257 kPa Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 118,4257 kPa = 124,3470 kPa
Joint efficiency = 0,85
Brownell,1959 Allowable stress = 13700 psia = 94458,212 kPa Brownell,1959
Faktor korosi = 0,02 in
= 0,000508 mtahun = 10 tahun
Tebal shell tangki: t
s
= C
n P
SE D
P ..
2 ,
1 2
.
=
503 100,000
kPa 124,3470
1,2 kPa0,85
9 94458,170
2 m
1,4020 x
kPa 124,3470
= 0,0062 m = 0,2428 in Maka tebal shell yang standar yang digunakan 14 in
LD-20
Tabel LD.3 Analog Perhitungan Tangki Utilitas Tangki
Volume tangki m
3
Diameter tangki m
Tinggi tangki m
Tebal shell
in Jumlah
unit TU
– 01 3,2452 1,4020
2,1031 0,2428
1 TU
– 02 2,0489 1,2028
1,8042 0,2359
1
10. Deaerator DE
Fungsi : Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Grade C Jumlah : 1
Kondisi operasi : Temperatur = 90 C
Tekanan = 1 atm
Kebutuhan Perancangan : 24 jam Laju alir massa air =
31,7727 kgjam Densitas air
= 965,3400 kgm
3
Perry, 1999 Faktor keamanan = 20
Perhitungan Ukuran Tangki :
Volume air, V
a
= kgm3
965,3400 jam
24 x
kgjam 31,7727
= 0,7899 m
3
Volume tangki, V
t
= 1,2 0,7899 m
3
= 0,9479 m
3
a. Diameter dan tinggi tangki Volume tangki V
V = 4
2
H Di
, direncanakan D : H = 2 : 3 V =
D Di
2 3
4
2
3 1
3 8
V D
LD-21
Di = 0,9303 m ; H = 1,3954 m b. Diameter dan tutup tangki
Diameter tutup = diameter tangki = 0,9303 m Rasio axis = 2 : 1
Tinggi tutup =
2
0,9303 2
1 = 0,2326 m
Tinggi cairan dalam tangki = silinder
volume diameter
x cairan
volume
= 0,9479
9303 ,
x 0,7899
= 0,7752 m Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik P
hid
= x g x l
= 965,3400 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 0,7752 m = 7333,8 Pa
= 7,3338 kPa Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa P
operasi
= 7,3338 kPa + 101,325 kPa = 108,6588 kPa Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 108,6588 kPa = 114,0917 kPa
Joint efficiency = 0,85
Brownell,1959 Allowable stress = 13700 psia = 94458,212 kPa Brownell,1959
Faktor korosi = 0,02 in
= 0,000508 mtahun = 10 tahun
Tebal shell tangki: t
s
= C
n P
SE D
P ..
2 ,
1 2
.
=
503 100,000
kPa 114,0917
1,2 kPa0,85
9 94458,170
2 m
0,9303 x
kPa 114,0917
= 0,0058 m = 0,2277 in
LD-22
Maka tebal shell yang standar yang digunakan = 14 in
11. Ketel Uap KU
Fungsi : Untuk menghasilkan superheated steam, suhu 150
o
C dan tekanan 1 bar untuk keperluan proses.
Jumlah : 1 buah
Jenis : Fire tube boiler
Perhitungan Diperoleh data dari table steam :
Panas laten;
= 24.986,305 kJkg LB-7
Kebutuhan uap = 2,813 kgjam Daya ketel uap, P =
3 ,
970 5
, 34
H
W
= 3
, 970
5 ,
34 305
, 986
. 24
813 ,
2
= 2,099 Hp
Luas permukaan ; A = hp x 10
= 2,099 x 10 = 20,995 ft
2
Diambil; L
= 30 ft D
= 1 in a’
= 0,3271 ft
2
ft Jumlah tube; Nt =
3271 ,
30 20,995
= 6 tube
Bahan bakar diperlukan ketel uap: Nilai bakar solar = 19.860 Btulb
Labban,1971 Densitas solar = 0,89 kgltr
Perry dkk,1999 Uap yang dihasilkan ketel uap = 2,813 kgjam
Panas laten steam pada 150
o
C,
= 24.986,305 kJkg LB-7
Panas yang dibutuhkan = 2,813 kgjam x 24.986,305 kJkg = 66.617,477 Btujam
Efisiensi = 75 Panas yang dibutuhkan = 66.617,477 = 88.823,303 Btujam
LD-23
Jumlah bahan bakar = 0,45359
Btulb 19.860
Btujam 88.823,303
= 2,029 kgjam0,89 kgliter
= 2,279 literjam
12. Menara Air MA
Fungsi : Menampung air yang akan digunakan ke unit proses
Jenis : Mechanical Draft Tower
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –53 Grade B
Kondisi operasi : Temperatur
= 28°C Laju massa air
= 299,1000 kgjam Densitas air
= 995,68 kgm
3
Geankoplis, 2003 Kebutuhan perancangan = 24 jam
Faktor keamanan = 20
Desain Tangki a. Ukuran Tangki
Volume Tangki Vs =
3
kgm 68
, 995
jam 24
x kgjam
299,1000 = 7,2095 m
3
Faktor kelonggaran = 20
Volume tangki = 1,2 x Vs
= 1,2 x 7,2095 m
3
= 8,6515 m
3
Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : D = 2 : 3 V
= H
μD 4
1
2
8,6578 m
3
=
D D
2 3
4 1
2
Maka : D = 2,4469 m ; H = 3,0586 m
b. Tebal dinding tangki
LD-24
Tinggi air dalam tangki =
3 3
m 6515
, 8
m 2095
, 7
x 3,6730 m = 3,0586 m P
hidrostatik
= ρ x g x h
= 995,68 x 9,8 x 3,0586 = 29844,7431 Pa = 29,8447 kPa
Po = Tekanan Operasi = 1 atm = 101,325 kPa
Faktor kelonggaran = 5
P
T
= 29,8447 kPa + 101,325 kPa = 131,1697 kPa P
design
= 1,05 x 131,1697
= 137,7282 kPa
−Joint efficiency E = 0,8
−Allowable stress S = 12650 psia = 87218,714 kPa
Tebal shell tangki: t =
1,2.P 2.S.E
P.D
= 137,7282
x 1,2
- 0,8
x kPa
87218,714 x
2 m
2,4469 x
kPa 7282
, 137
= 0,0024 m = 0,095 in Faktor korosi = 0,125 in
Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,095 in + 0,125 in = 0,220 in Tebal shell standar yang digunakan = 14 in
Brownell Young,1959
13. Tangki Bahan Bakar TB-01
Fungsi : Menyimpan bahan bakar Solar
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon steel SA-285, Grade C Jumlah
: 1 Kondisi operasi : Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm
Laju volume solar = 68,1555 Ljam = 0,0417 lbms
Bab VII Densitas solar
= 0,89 kgl = 55,56 lbmft Perry, 1997 Kebutuhan perancangan = 15 hari
LD-25
Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar Va = 68,1555 Ljam x 15 hari x 24 jamhari
= 24.535,9926 L = 24,5360 m
3
Faktor keamanan = 20 Volume tangki, V
t
= 1,2 24,5360 m
3
= 29,4432 m
3
Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 1:1 V
= H
D
2
4 1
29,4432 m
3
=
D
D 1
1 4
1
2
29,4432 m
3
=
3
4 1
D
Maka: D = 2,6564 m ; H = 2,6564 m
Tinggi cairan dalam tangki = silinder
volume silinder
tinggi x
cairan volume
= 29,4432
2,6564 x
24,5360 = 2,2136 m = 7,2625 ft
Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik
P
hid
= x g x l
= 890,0712 kgm
3
x 9,8 mdet
2
x 2,2136 m = 19308,9018 Pa
= 19,3089 kPa Tekanan udara luar, P
o
= 1 atm = 101,325 kPa, P
operasi
= 19,3089 kPa + 101,325 kPa = 120,6339 kPa Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 19,3089 kPa = 126,6656 kPa
Joint efficiency = 0,85
Brownell,1959 Allowable stress = 13700 psia = 94458,212 kPa Brownell,1959
Faktor korosi = 0,02 in
= 0,000508 mtahun
LD-26
= 10 tahun Tebal shell tangki:
t
s
=
C n
P SE
D P
. 2
, 1
2 .
= 503
100,000 kPa
126,6656 1,2
kPa0,85 9
94458,170 2
m 2,6564
x kPa
126,6656
= 0,0072 m = 0,2826 in
Maka tebal shell yang standar yang digunakan 38 in
14. Unit Refrigerasi
Fungsi : mendinginkan udara dari 30
o
C menjadi 5
o
C Jenis
: Single stage mechanical refrigeration cycle Jumlah
: 1 Bahan konstruksi : Carbon steel
Data: Suhu udara masuk
= 30
o
C = 303,15 K Suhu udara keluar
= 5
o
C = 278,15 K Refrigeran yang dipakai
= R-22 Freon Kondensor
Expansion valve Kompresor
Chiller Gambar LD.1 Siklus Unit Refrigerasi
Suhu pendinginan = 10
o
C Tekanan pendinginan
= 25 bar Suhu kondensasi
= 45
o
C Tekanan kondensasi
= 91 bar
- Kapasitas refrigerasi Kapasitas refrigerasi
= panas yang diserap chiller
LD-27
T rata-rata = 290,65 K = 17,5
o
C Kapasitas panas udara pada T rata-rata
= 1,0216 kJkg.K Qc
= m ∫ cp dT = 15.352,6318 kgjam x 1,0216 kJkg.K x 303,15
– 278,15 K = 392.106,217 kJjam
- Laju sirkulasi refrigeran m
= Qc H
2
–H
1
Pada titik 4, T = 20
o
C = 293,15 K Kapasitas panas freon pada T= 0,641 kJkg.K
H
4
= H
1
= Cp.dT = 0,641 kJkg.K x 293,15 – 278,15 K = 9,613 kJkg
Oleh karena proses throttling, H
4
= H
1
Pada titik 2, T = 10
o
C = 283,15 K Kapasitas panas freon pada T = 0,629 kJkg.K
H
2
= Cp dT = 0,629 kJkg.K x 283,15 – 278,15 = 15,728 kJkg
Massa refrigeran = Qc H
2
– H
1
= 392.106,217 kJjam 15,728 – 9,613 kJkg
= 64.130,235 kgjam
- Panas kompresor, Qc Qc = H2
– H1 = 15,728 – 9,613 kJkg = 6,114 kJkg Kerja kompresor, Wc = Qc x m
= 6,114 kJkg x 64.130,235 kgjam = 392.106,217 kJjam
= 108,918 kW = 146,0620 Hp Efisiensi kompresor = 80
W = 146,062 0,80 = 182,577 Hp - Coeffiecient of Performance COP = 2,52 Dietrich, 2005
Unit Pengolahan Limbah
15. Bak Penampungan
Fungsi : Tempat menampung buangan air sementara
Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah
: 1 unit
LD-28
Laju volumetrik air buangan = 921,0040 kgjam
Densitas air = 995,68 kg m
3
Laju volumetrik =
m3 kg
995,68 kgjam
921,0040 = 0,9250 m
3
jam Waktu penampungan air buangan = 7 hari
Volume air buangan = 0,9250 x 7 x 24
= 155,4000 m
3
Bak terisi 90, maka volume bak = 0,9
m 155,4000
3
= 172,6667 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - Panjang bak p
= 2 x lebar bak l - Tinggi bak t
= lebar bak l Maka, Volume bak
= p x l x t 71,2 m
3
= 2.l x l x l l
= 4,4197 m Jadi, panjang bak
= 2 x 4,4197 m = 8,8394 m
Tinggi bak = 4,4197 m
Luas bak = 39,0675 m
2
16. Bak Sedimentasi Awal
Fungsi : Menghilangkan padatan dengan cara pengendapan
Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah
: 1 unit Laju volumetrik air buangan
= 0,9250 m
3
jam Waktu tinggal air
= 5 jam Perry Green, 1997
Volume bak V = 0,9250 m
3
jam x 5 jam = 4,6250 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak =
0,9 m
4,6250
3
= 5,1389 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p = 2
lebar bak - tinggi bak, t
= 1 lebar bak
LD-29
Maka : Volume bak = p
lt 5,1389 m
3
= 2l ll
l = 1,3697 m
Jadi, panjang bak = 2,7393 m
Lebar bak = 1,3697 m
Tinggi bak = 1,3697 m
Luas bak = 3,7519 m
2
17. Bak Netralisasi
Fungsi : Tempat menetralkan pH limbah
Bahan konstruksi : Beton kedap air Jumlah
: 1 unit Kebutuhan Na
2
CO
3
untuk menetralkan pH air limbah ditentukan sebesar 0,15 mg Na
2
CO
3
30 ml air limbah Lab. Analisa FMIPA USU,1999. Jumlah air buangan = 0,9250 m
3
jam = 925 literjam Kebutuhan Na
2
CO
3
: = 925 literjam × 0,15 mg 0,03 liter × 1 kg10
6
mg = 0,0046 kgjam
Laju volumetrik air buangan = 0,9250 m
3
jam Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 1 hari.
Volume air buangan = 0,9250 m
3
jam× 1 hari × 24 jam1 hari = 22,2 m
3
Bak terisi 90 maka volume bak = 0,9
m 22,2
3
= 24,6667 m
3
Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p = 2
lebar bak - tinggi bak, t
= 1 lebar bak
Maka : Volume bak = p
l t 24,6667 m
3
= 2l l l
l = 2,3104 m
Jadi, Panjang bak = 4,6209 m
Lebar bak = 2,3104 m
LD-30
Tinggi bak = 2,3104 m
Luas bak = 10,6762 m
2
18. Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge Lumpur Aktif
Pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan dengan menggunakan activated slugde
sistem lumpur aktif, mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah 20
– 30 mgl PerryGreen, 1997. Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis lumpur
yang mengandung mikroorganisme tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur
campuran seperti bakteri, protozoa, fungi, rotifera dan nematoda. Flok lumpur aktif ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme sehingga akan
diresirkulas kembali ke tangki aerasi. Data:
Laju volumetrik Q limbah = 0,9250 m3jam = 5864,5740 galhari Dari Tabel 5-32 Metcalf Eddy, 2003, hal. 447 diperoleh:
BOD
5
air limbah pabrik bietanol So = 500 mgl Efisiensi E = 95
Metcalf Eddy, 1991 Dari Tabel 7-9 Metcalf Eddy, 2003, hal. 585 diperoleh:
Koefisien cell yield Y = 0,8 mg VSSmg BOD5 Koefisien endogenous decay Kd = 0,15 hari
-1
Dari Metcalf Eddy, 2003, hal. 586 diperoleh: Mixed Liquor Volatile Suspended Solid
X = 100 mgl Direncanakan:
Waktu tinggal sel θc = 7 hari 1. Penentuan BOD Effluent S
E =
100 So
S So
Metcalf Eddy, 1991, hal. 592 S =
100
So E
So
=
100 500
95 ,
500
= 25 mgL BOD5 effluent S maksimum = 100 mgl Kep-51MENLH101995
2.
Penentuan volume aerator Vr
LD-31
Vr =
c kd.
1 X
S So
Y Q
c Metcalf Eddy, 1991, hal. 593
=
0,15.7 1
mgl 100
25 500
8 ,
galhari 5864,5740
7
har i = 76096,4236 galon = 288,0585 m
3
3. Penentuan Ukuran Bak Aerasi Direncanakan tinggi cairan dalam aerator = 4 m
Dari Tabel 5-33 Metcalf Eddy, 2003, hal. 448 untuk tinggi tangki = 4 m Lebar tangki = 10 - 20 m, dipilih panjang tangki = 20 m
V = p x l x t
288,0585 m3 = p x 20 m x 4 m p = 3,6007 m
Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut: Panjang = 3,6007 m
Lebar = 20 m Tinggi = 4 m
Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air Metcalf Eddy, 1991 Maka tinggi bak menjadi = 4 + 0,5 = 4,5 m
4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi Qr
Asumsi: Qe = Q = 5864,5740 galhari
Xe = 0,001 X = 0,001 x 100 mgl = 0,1 mgl Xr = 0,999 X = 0,999 x 100 mgl = 99,9 mgl
Px = Qw x Xr Metcalf Eddy, 1991
Px = Yobs .Q.S
o
– S Metcalf Eddy, 1991
Bak penampung dan pengendapan
Q
Tangki aerasi
Tangki sedimentasi
Q+Q
r
X Q
r
X
r
Q
w
Q
e
X
e
X
r
LD-32
Yobs =
c kd.
1
Y =
7 0,15
1 8
,
= 0,3902
Px = 0,39025864,5740 galhari500 – 25mgl
= 1087091,7659 gal.mgl.hari Neraca massa pada tangki sedimentasi :
Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar
0 = Q + QrX – Qe Xe – Qw Xr
0 = QX + QrX – Q0,001X - Px
Qr = X
Px X
Q
1 001
, .
Metcalf Eddy, 1991 =
100 59
1087091,76 1
001 ,
100 5864,5740
= 5012,2082 galhari 5. Penentuan Waktu Tinggal di Aerator
θ θ =
Qr Vr
=
5012,2082 76096,4236
= 15,1822 hari ≈ 364 jam 6. Penentuan Daya yang Dibutuhkan
Type aerator yang digunakan adalah mechanical surface aerator. Dari Tabel 5-33 Metcalf Eddy, 2003, hal. 448 untuk tinggi tangki = 4 m
dengan lebar tangki = 20 m, diperlukan daya aerator sebesar 20 hp.
19. Tangki Sedimentasi
Fungsi : mengendapkan flok biologis dari tangki aerasi dan sebagian
diresirkulasi kembali ke tangki aerasi Laju volumetrik air buangan = 10876,7822 galhari = 41,1734 m3hari
Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 33 m
3
m
2
hari Perry, 1997 Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari PerryGreen, 1997
Volume tangki V = 41,1734 m
3
hari x 0,083 hari = 3,4311 m
3
Luas tangki A = 41,1734 m
3
hari 33 m
3
m
2
hari = 1,2477 m
2
A = ¼ π D
2
D = 4Aπ
1
= 4 x 1,24773,14
12
= 0,7947 m Kedalaman tangki, H = VA = 2,75 m.
LD-33
20. Pompa Limbah
Ada beberapa pompa limbah, yaitu : 1. PL-01 : memompa cairan limbah dari bak penampungan ke bak
pengendapan awal 2. PL-02 : memompa cairam limbah dari bak pengendapan awal ke bak
netralisasi 3. PL-03 : memompa cairan limbah dari bak netralisasi ke tangki aerasi
4. PL-04 : memompa cairan limbah dari tangki aerasi ke tangki sedimentasi 5. PL-05 : memompa air resirkulasi dari tangki sedimentasi ke tangki aerasi
Jenis : pompa sentrifugal
Bahan konstruksi : commercial steel Perhitungan untuk PL-01
Kondisi operasi : Tekanan masuk
= 101,325 kPa = 2116,2740 lbfft
2
Tekanan keluar = 101,325 kPa
= 2116,2740 lbfft
2
Temperatur = 30
C Laju alir massa F
= 921,0040 kgjam = 0,5640 lbms
Densitas
= 995,68 kgm
3
= 62,1589 lbmft
3
Viskositas
= 0,8007 cP = 0,0005 lbmft.s
Laju alir volumetrik Q =
3
lbmft 62,1589
lbms 0,5640
= 0,0091 ft
3
s Desain pompa :
Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
0,13
Timmerhaus,1991 = 3,9 0,0091 ft
3
s
0,45
62,1589 lbmft
3 0,13
= 0,8039 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis,1983, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 1 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 1,0490 in
= 0,0874 ft Diameter Luar OD
: 1,3150 in = 0,1096 ft
Inside sectional area : 0,006 ft
2
LD-34
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,006
s ft
0,0091
= 1,5123 fts Bilangan Reynold : N
Re
=
ID v
=
lbmft.s 0,0005
ft 0,0874
fts 1,5123
lbmft 62,1589
2
= 15272,4139 Turbulen Untuk pipa commercial steel, harga
= 0,000046 Geankoplis, 1983
Pada N
Re
= 158678,2065 dan OD =
0,0874 0,000046
= 0,00178 Dari Fig.2.10-3 Geankoplis,1983 diperoleh harga f = 0,007
Instalasi pipa: - Panjang pipa lurus, L
1
= 20 ft - 1 buah gate valve fully open ; LD = 13
Appendix C –2a, Foust, 1980
L
2
= 1 x 13 x 0,0874 = 1,1364 ft - 1 buah standard elbow 90
o
; LD = 30 Appendix C –2a, Foust, 1980
L
3
= 1 x 30 x 0,0874 = 2,6225 ft - 1 buah sharp edge entrance ; K=0,5; LD = 22
Appendix C –2c, C–2d, Foust,1980
L
4
= 0,5 x 22 x 0,0874 = 0,9616 ft - 1 buah sharp edge exit K=0,5; LD = 27
Appendix C –2c, C–2d, Foust, 1980
L
5
= 0,5 x 27 x 0,0874 = 1,1801 ft Panjang pipa total ΣL = 20 + 1,1364 + 2,6225 + 0,9616 + 1,1801
= 25,9006 ft Faktor gesekan,
F = D
gc
2 L
v f
2
=
0,0874 174
, 32
2 25,9006
1,5123 0,007
2
= 0,0737 Tinggi pemompaan, ∆z = 20 ft
Static head , ∆z
gc g
= 20 ft.lbflbm
LD-35
Velocity head ,
gc v
2
2
= 0
Pressure head ,
P
= 0
-W
s
= gc
g z
+ gc
v
2
2
+
P
+ F = 20 + 0 + 0 + 0,0737
= 20,0737 ft.lbflbm Efisiensi pompa = 80
Peters et.al., 2004 Tenaga pompa, P =
8 ,
550
Q Ws
=
8 ,
550 62,1589
0,0091 20,0737
= 0,0257 hp Maka dipilih pompa dengan tenaga 0,25 hp
LD.4 Analog Perhitungan Pompa Limbah
Pompa Laju Alir
kgjam D
optimum
in ID in
V fts
ΣF Daya
hp Daya
standar hp
PL – 01 921,0040 0,8039 1,0490 1,5123 0,0737 0,0257 0,25
PL – 02 921,0040 0,8039 1,0490 1,5123 0,0737 0,0193 0,25
PL – 03 921,0040 0,8039 1,0490 1,5123 0,0886 0,0181 0,25
PL – 04 921,0040 0,8039 1,0490 1,5123 0,0886 0,0091 0,25
PL – 05 921,0040 0,8039 1,0490 1,5123 0,0886 0,0142 0,25
LE - 1
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik asam akrilat digunakan asumsi sebagai berikut:
1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. 2. Kapasitas maksimum adalah 5.000 tontahun.
3. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased- equipment delivered
Peters et.al., 2004. 4. Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dolar terhadap rupiah adalah :
US 1 = Rp 11.970,- Analisa, 23 September 2014.
1. Modal Investasi Tetap Fixed Capital Investment
1.1 Modal Investasi Tetap Langsung MITL
1.1.1 Biaya Tanah Lokasi Pabrik
Menurut keterangan masyarakat setempat, biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar Rp 250.000m
2
. Luas tanah seluruhnya
= 9.500 m
2
Harga tanah seluruhnya = 9.500 m
2
Rp 250.000m
2
= Rp 2.375.000.000,- Biaya perataan tanah diperkirakan 5
dari harga tanah seluruhnya dan biaya administrasi pembelian tanah diperkirakan 1 dari harga tanah seluruhnya
Timmerhaus, 2004. Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 2.375.000.000,-
= Rp 118.750.000,- Biaya administrasi
= 0,01 x Rp 2.375.000.000,- = Rp 23.750.000,-
Total biaya tanah A = Rp 2.517.500.000,-
1.1.2 Harga Bangunan
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya
No Bangunan
Luas Hargam Rp
Total Rp 1
Pos keamanan 10
1.000.000 10.000.000
2 Areal bahan baku
300 1.500.000
450.000.000 3
Perumahan karyawan 1200
2.000.000 2.400.000.000
4 Ruang kontrol
100 2.500.000
250.000.000 5
Areal proses 2000
1.500.000 3.000.000.000
6 Areal produk
300 1.500.000
450.000.000 7
Perkantoran 200
1.500.000 300.000.000
8 Laboratorium
100 1.500.000
150.000.000 9
Poliklinik 50
1.000.000 50.000.000
10 Kantin 50
1.000.000 50.000.000
11 Perpustakaan 50
800.000 40.000.000
12 Tempat ibadah 50
1.250.000 62.500.000
13 Gudang peralatan 100
800.000 80.000.000
14 Bengkel 100
1.500.000 150.000.000
15 Unit pemadam kebakaran 50
700.000 35.000.000
16 Unit pengolahan air 240
700.000 168.000.000
17 Pembangkit Uap 500
2.500.000 1.250.000.000
18 Unit pengolahan udara pendingin 250
2.300.000 575.000.000
19 Unit pembangkit listrik 150
2.500.000 375.000.000
20 Unit pengolahan limbah 1000
1.500.000 1.500.000.000
21 Areal perluasan 900
100.000 90.000.000
22 Areal antar bangunan 700
100.000 70.000.000
23 Jalan 800
100.000 80.000.000
24 Parkir 200
100.000 20.000.000
25 Taman 100
100.000 10.000.000
Total 9500
30.050.000 11.615.500.000
Sarana transportasi Tabel LE.2 Sarana transportasi
No Jenis Kenderaan
Unit Tipe
Hargaunit Rp
Total Rp
1 Dewan Komisaris
1 New Innova
315.000.000 315.000.000
2 Direktur Utama
1 New Innova
315.000.000 315.000.000
3 Direktur
4 New Innova
315.000.000 1.260.000.000 4
Bus Karyawan 3
Bus 410.000.000 1.230.000.000
5 Truk
1 Box cargo
800.000.000 800.000.000
6 Tangki
3 Hino Dutro
788.000.000 2.364.000.000 7
Mobil Pemasaran 3
Avanza 170.000.000
510.000.000 8
Mobil Pemadam Kebakaran 1
Fire Truck 849.000.000
849.000.000 Total
7.958.000.000
Harga bangunan saja = Rp 8.785.500.000,-
Total biaya bangunan dan sarana B = Rp 11.615.500.000,-
1.1.3 Perincian Harga Peralatan
Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:
y x
m 1
2 y
x
I I
X X
C C
Timmerhaus, 2004 dimana: C
x
= harga alat pada tahun 2014 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 2014 I
y
= indeks harga pada tahun yang tersedia m
= faktor eksponensial untuk kapasitas tergantung jenis alat Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2014 digunakan metode regresi
koefisien korelasi:
2 i
2 i
2 i
2 i
i i
i i
ΣY ΣY
n ΣX
ΣX n
ΣY ΣX
Y ΣX
n r
Montgomery, 1992
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift
No Tahun Xi
Indeks Yi Xi.Yi
Xi
2
Yi
2
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, Peters et.al., 2004 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] × [1414436786 – 14184² ]
½
= 0,984 ≈ 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 2014 X = variabel tahun ke n
a, b = tetapan persamaan regresi
Tetapan regresi ditentukan oleh:
2 i
2 i
i i
i i
ΣX ΣX
n ΣY
ΣX Y
ΣX n
b
a
2 2
2
Xi Xi
n. Xi.Yi
Xi. Xi
Yi.
Montgomery, 1992
Maka: b =
80879 ,
16 3185
53536 27937
55748511 14
14184 27937
28307996 14
2
a = 8
, 32528
3185 103604228
27937 55748511
14 28307996
27937 55748511
14184
2
Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b
X Y = 16,80879X
– 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2014 adalah:
Y = 16,808792014 – 32528,8
Y = 1324,1055 Perhitungan harga peralatan yang digunakan adalah harga faktor eksponsial
m Marshall Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6
Peters et.al., 2004. Contoh perhitungan harga peralatan
a. Tangki Penyimpanan Asam Klorida HCl