Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Antioksidan Dari Buah Tomat Dengan Menggunkan Solvent Campuran (N- Heksana, Etanol, Aseton) Dengan Proses Ekstraksi Dengan Kapasitas 25.000 Ton Tahun

LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas produksi

= 25.000 ton / tahun

Dasar Perhitungan

= 1 jam operasi

Satuan massa

= Kilogram

1 tahun operasi

= 300 hari

1 hari operasi

= 24 jam

Kapasitas produksi dalam 1 jam operasi :
25000ton 1000kg 1tahun 1hari
x
x
x
tahun
1ton
300hari 24 jam
= 3472kg / jam
=

A.1 Bak perendaman
Fungsi : Tomat direndam dengan air hangat 650C dengan perbandingan 2:1
selama 15 menit, untuk menghilangkan kadar kotoran pada tomat.
F2= 2F1
650C

F1

Bak perendaman

F1= F3

F4= F2= 2F1
450C
Komposisi
Tomat
Air
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 1
Alur 2
Alur 3
Alur 4
3472
3472

6944
6944
10416
10416
10416

Universitas Sumatera Utara

A.2 Bak pencuci
Tomat dicuci dengan menggunakan air bersih dengan perbandingan 1 : 1
F5

F3

F6

Bak pencuci

F7
Komposisi

Tomat
Air
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 3
Alur 5
Alur 6
Alur 7
3472
3472
3472
3472
6944
6944
6944

A.3 Crusher

Tomat dihancurkan untuk mempermudah dialirkan ke Heater
F6

Komposisi
Tomat
Total

Crusher

Masuk (kg/jam)
Alur 6
3472

F8= F6
Keluar (kg/jam)
Alur 7
3472

3472
A.4 Heater

Fungsi : Untuk memanaskan pasta tomat 450C – 980C
F9= 1200C

F8

Heater

F10

F11= 980C
Komposisi
Tomat
Steam
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 8
Alur 9

Alur 10
Alur 11
3472
3472
183,0010
183,0010
3655,001
3655,001
3655,001

Universitas Sumatera Utara

A.5 Tangki 01
Fungsi : Untuk memanaskan pasta tomat dan dialirkan ke tangki ekstraktor
F13= 1200C

F10

F12

Tangki 01

F13= F14= 900C
Komposisi
Pasta Tomat
Air (liquid)
Air (vapour)
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 10
Alur 13 Alur 12 Alur 14
3472
3472
183,0010
183,0010
80,8385
80,8385

3735,8395
3735,8395
3735,8395

A.6 Mixer Solvent
Mencampur larutan solvent (Etanol, Aseton, N- Heksana) dan dialirkan ke
tangki Ekstraktor.
F15
F18

Mixer Solvent

F16
F17
Komposisi
Etanol
Aseton
N- Heksana
Total

Alur 15
1000

Masuk (kg/jam)
Alur 16

Alur 17

Keluar (kg/jam)
Alur 18
6000

1000
4000
6000

6000

A.7 Ekstraktor
Untuk mengekstrak likopen dari pencampuran pasta tomat dengan solvent

F12=F19
F18=F20
Komposisi
Pasta
Solvent
Sub total
Total

Ekstraktor

F21

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 19
Alur 20
Alur 21
731,0002
4331,0002
3600
4331,0002
4331,0002
4331,0002

Universitas Sumatera Utara

A.8 Filter press
Untuk memisahkan produk dari solvent
21

F

Komposisi
Ekstrak tomat
Filtrate
Residu
Sub total
Total

F22
F26

Filter Press
Masuk (kg/jam)
Alur 21
4331,0002

4331,0002

Keluar (kg/jam)
Alur 22
Alur 26
3464,8002
866,2000
4331,0002
4331,0002

A.9 Dryer
Untuk mengeringkan produk
Udara panas
F23= 1200C

F22

Dryer

F25

F24= 1000C
Komposisi
Pasta tomat
Udara panas
Sub total
Total

Masuk (kg/jam)
Keluar (kg/jam)
Alur 22
Alur 23
Alur 25
Alur 24
3464,8002
3464,8002
290,87
290,87
3755,6702
3755,6702
3755,6702

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA ENERGI
Basis perhitungan

: 1 Jam operasi

Satuan energi

: kj

Suhu referensi

: 250C

Kapasitas produksi

: 25.000 ton / tahun

Harga Panas spesifik (Cp)
Cp Air

= 0,0153 Kj/Kg 0K

(Pery, 1997)

Cp Tomat

= 0,1550 (Kj/Kg 0K)

(R.L.Earle,1969)

Cp Pasta tomat = 3,98 (Kj/ Kg 0K)

(Engenering Tollbox)

Cp etanol

= 5,0961kj/kg

(Reklaitis)

Cp aseton

= 3,7511 kj/kg

(Reklaitis)

Cp N - hexane = 1,9441 kj/kg

(Reklaitis)

B.1 Bak perendaman
Tomat direndam dengan menggunakan air proses dengan temperatur 650C
dengan perbandingan air proses dan tomat adalah 2 : 1 (Dewi Maulida,2010)
Panas masuk
F
(kg/jam)

T
( K)

T
(0K)

T
( K)

Q
(kj)

298

Cp
(kj/ kg
0
K)
0,1550

Tomat

3472

303

5

2690,80

Air

6944

338

298

0,0153

40

4249,72

Jumlah

-

-

-

-

-

6940,52

Komponen

F
(kg/jam)

T
(0K)

T
(0K)
LB
-1

T
(0K)

Q
(kj)

Tomat

3472

318

298

Cp
(kj/ kg
0
K)
0,1550

20

10763,2

Air

6944

318

298

0,0153

20

2124,86

Jumlah

-

-

-

-

-

12888,06

Komponen

0

0

Panas keluar

Universitas Sumatera Utara

= masuk – keluar
= 6940,52 − 12888, 06 Kj = 5947,54 Kj

Panas yang dibutuhkan
B.2 Bak Pencuci

Tomat dicuci dengan menggunakan air proses dengan temperatur 650C dengan
perbandingan air proses dan tomat adalah 1 : 1 (Dewi Maulida,2010)
Panas masuk
Komponen

F
(kg/jam)

T
( K)

T
(0K)

Cp
(kj/ kg 0K)

T
( K)

Q
(kj)

Tomat

3472

303

298

0,1550

5

2690,80

Air

3472

338

298

0,0153

40

2124,86

Jumlah

-

-

-

-

-

4815,66

F
(kg/jam)

T
( K)

T
(0K)

Cp
(kj/ kg 0K)

T
( K)

Q
(kj)

Tomat

3472

318

298

0,1550

20

10763,2

Air

3472

318

298

0,0153

20

1062,43

Jumlah

-

-

-

-

-

11825,63

0

0

Panas keluar
Komponen

0

0

= masuk – keluar

Panas yang dibutuhkan
B.3 Heater

= 4815,66 − 11825,63 Kj = 7009,97 Kj

Fungsi : Memanaskan suhu tomat dari suhu 450C menjadi 980C
F9= 1200C

F10= 980C

Heater

F8 = 450C

F11= 980C
0

Panas masuk pada 45 C
Komponen

F

BM

N

(kg/jam)

Cp

T

Q

(kj/ kg 0K)

(0K)

(kj/jam)

Pasta Tomat

3472

9,43 368,18

3,98

20

29307,65

Jumlah

3472

9,43 368,18

3,98

20

29307,65

Universitas Sumatera Utara

Panas keluar pada 980C
Komponen

F

BM

N

Cp

T
0

(kg/jam)

Q

0

(kj/ kg K)

( K)

(kj/jam)

Pasta Tomat

3472

9,43

368,18

3,98

73

106972,95

Jumlah

3472

9,43

368,18

3,98

73

106972,95

dQ/dT

= Q2 − Q1
= (106972,95 − 29307,65) = 77665,3kj / jam

Harga panas laten (λ) pada saturated steam (Mc Cabe, 1994)
∆H v120

0

∆H v98

C

∆H l120

0

∆H l98

C

0

0

C

C

= 500,305kj / kg
= 494,1156kj / kg
= 93,1208kj / kg
= 75,9070kj / kg

Steam yang diperlukan =

c
λ = ( H v − H l )120
98 c
0

0

λ = ( H v120 c − H v98 c ) + ( H v98 c − H l98 c )
λ = (500,3050 − 494,1156) + (494,1156 − 75,9070)
λ = 424,398kj / kg
0

0

0

0

77665,3kj / jam
= 183, 0010kg / jam
424,3980kj / kg

B.4 Perencanaan koil pemanas pada tangki penyimpan
Fungsi : Memanaskan pasta tomat dari suhu 650C menjadi 900C
F13= 1200C

F12= 900C

Tangki 01

F10 = 650C

F14= 900C
0

Panas masuk pada 65 C
Komponen

F

BM

N

(kg/jam)

Cp

dT

Q

(Kj/Kg 0K)

(0K)

(Kj/Jam)

Pasta Tomat

3472

9,43

368,18

3,98

40

58615,31

Air (liquid)

183,0010

18

10,16

0,0153

40

6,2220

Jumlah

3655,001

-

-

-

-

58621,53

Universitas Sumatera Utara

Panas keluar pada 900C
Komponen

F

BM

N

Cp

dT
0

(Kg/Jam)

Q

(Kj/Kg K)

0

( K)

(Kj/Jam)

Pasta Tomat

3472

9,43

368,18

3,98

65

95249,88

Air (liquid)

183,0010

18

10,16

0,0153

65

10,1041

Jumlah

3655,001

-

-

-

-

95259,98

= Q2 − Q1

dQ/dT

= (95259,98 − 58621,53) = 36638, 45kj / jam
Harga panas laten (λ) pada saturated steam (Mc Cabe, 1994)
0
0
∆H v120 C = 500,305kj / kg
λ = (H − H )1200 c
∆H v90

0

C

∆H l120

0

∆H l90

C

0

C

v

= 492,1913kj / kg

l 90 c

λ = (Hv120 c − Hv90 c ) + (Hv90 c − Hl90 c )
λ = (500,3050 − 492,1913) + (492,1913 − 65,0747)
λ = 435,2303kj / kg
0

= 93,1208kj / kg
= 492,1990kj / kg

Steam yang diperlukan =

0

0

0

36638, 45kj / jam
= 80,8385.kg / jam
453, 2303kj / kg

B.5 Dryer
Fungsi : Mengeringkan pasta tomat dari suhu 350C menjadi 1000C
F23= 1200C

F25= 1000C

F22 = 350C

Dryer

Panas masuk pada 350C

F24= 1000C

Komponen

F

BM

N

Cp

dT
0

(kg/jam)

Q

(Kj/Kg K)

0

( K)

(Kj/Jam)

Pasta Tomat

4331,0002

9,43

460,99

3,98

10

18347,53

Air (liquid)

80,8385

18

4,4910

10,79

10

484,58

4428,0065

-

-

-

-

18832,11

Jumlah

Universitas Sumatera Utara

Panas keluar pada 1000C
Komponen

F

BM

N

Cp

dT
0

(Kg/Jam)

Q

(Kj/Kg K)

0

( K)

(Kj/Jam)

Pasta Tomat

4331,0002

9,43

460,99

3,98

75

137606,53

Air (liquid)

80,8385

18

4,4910

10,79

75

3634,34

4428,0065

-

-

-

Jumlah
dQ/dT

-

141240,87

= Q2 − Q1
= (141240,87 − 18832,11) = 122408, 76kj / jam

∆H v120

0

C

= 500,305kj / kg

∆H v100

0

C

= 494, 715kj / kg

∆H l120

0

C

= 93,1208kj / kg

∆H l100

0

C

= 77, 4688kj / kg

Steam yang diperlukan =

c
λ = (Hv − Hl )120
100 c
0
0

λ = (Hv120 c − Hv100 c ) + (Hv100 c − Hl100 c )
λ = (500,3050 − 494,715) + (492,715 − 77,4688)
λ = 420,8362kj / kg
0

0

0

0

122408, 76kj / jam
= 290,87.kg / jam
420,8362kj / kg

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN C
SPESIFIKASI PERALATAN PROSES
C.1 Gudang (G – 01)
Fungsi

: Menyimpan persediaan bahan baku selama 14 hari

Bentuk

: Prisma tegak segi empat

Bahan konstruksi

: Dinding stainless stell dan atap seng

Kondisi ruang

: Tekanan (P) = 1 atm dan temperatur (T) = 280C

Laju alir bahan baku : 3472 kg / jam
Densitas tomat

: 1002 (MSDS tomat)

Tinggi gudang

: 6m

Panjang gudang

: 2L

Lebar gudang

: L

Waku operasi

: 14 hari = 336 jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Perhitungan :
Volume

: PxLxT

Volume

: L x 2L x 6 = 12L2
= PxLxT = Lx 2 Lx6 = 12 L2
1 + fk
= V = (m) x(θ ) x(
)
ρ
1 + 0, 2
= 12 L2 = (3472kg / jam) x(336 jam) x(
)
1002kg / m3
= L = 9,9479m3

Panjang gudang

= 2 x L = 2 x 9,9479 = 19,8959 m3

Universitas Sumatera Utara

C.2 Bak Perendaman (Bp – 01)
Fungsi

: Tempat merendam bahan baku dengan menggunakan air panas
selama 30 menit

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan konstruksi

: Dinding stainless steel

Laju bahan baku

: 3472 kg/jam

Laju umpan air panas : 6944 kg/jam
Densitas tomat

: 1002 kg /m3

Densitas air panas

: 998,23 kg / m3 (perry,1973)

Volume tomat

:

3472kg / jam
= 3, 4650m3 / jam
3
1002kg / m

Volume air panas

:

6944kg / jam
= 6,9563m3 / jam
3
998, 23kg / m

Volume yang dibutuhkan

= 10,4213 m3

Volume total yang dibutuhkan = 1,2 x 10,4213 m3 = 12,5055 m3
Tinggi bak (t)

= t

Panjang bak (p)

=

5
T
2

Lebar bak (l)

=

3
T
2

Bahan konstruksi

: Stainless Stell

Faktor kelonggaran

: 20 %

Perhitungan :

Maka diperoleh :

Volume bak = P x L x T

Tinggi bak perendaman : 3,3348 m3

5
3
12,5055m3 = ( T ) x( T ) x(T ) Panjang bak perendaman :
2
2
15
12,5055m3 = T 3
Lebar bak perendaman :
4
3
T = 3,3348m

5
5
T = (3, 3348) = 8, 337 m3
2
2
3
3
T = (3, 3348) = 5, 0022m3
2
2

Universitas Sumatera Utara

C.3 Bucket Elevator (J – 01)
Fungsi

: Mengangkut tomat dari bak perendaman ke bak pencucian

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Laju alir masuk

: 3472 kg/jam

Laju bahan

: 1,2 x 3472 kg/jam = 4166,4 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Untuk kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam dipilih bucket elevator dengan spesifikasi
(Perry, 1997)
Ukuran bucket

: (6 x 4 x 41/4)

Jarak tiap bucket

: 12 in

Elevator center

: 25 ft

Kecepatan putar

: 43 rpm

Kecepatan bucket

: 225 ft/men

Daya head shaft

: 1 Hp

Diameter tail shaft

:1

11
in
16

Diameter head shaft : 1

15
in
16

Pully head

: 20 in

Pully tail

: 14 in

Lebar head

: 7 in

Effisiensi motor

: 80%

Daya tambah

: 0,02 Hp/ft

Daya P = (eleavator center x daya tambah ) + daya head shaft
P = 25 ( 0,02) + 1 = 1,5 HP
C.4 Bak Pencucian (Bp -02)
Fungsi

: Tempat merendam bahan baku dengan menggunakan air panas
selama 30 menit

Bentuk

: Persegi panjang

Bahan konstruksi

: Dinding stainless steel

Laju bahan baku

: 3472 kg/jam

Laju umpan air panas : 3472 kg/jam

Universitas Sumatera Utara

Densitas tomat

: 1002 kg /m3

Densitas air panas

: 998,23 kg / m3 (perry,1973)

Volume tomat

:

3472kg / jam
= 3, 4650m3 / jam
3
1002kg / m

Volume air panas

:

3472kg / jam
= 3, 4781m3 / jam
3
998, 23kg / m

Volume yang dibutuhkan

= 6,9431 m3

Volume total yang dibutuhkan = 1,2 x 6,9431 m3 = 8,3318 m3
Tinggi bak (t)

= t

Panjang bak (p)

=

5
T
2

Lebar bak (l)

=

3
T
2

Bahan konstruksi

: Stainless Stell

Faktor kelonggaran

: 20 %

Perhitungan :

Maka diperoleh :

Volume bak = P x L x T

Tinggi bak perendaman : 1,3014 m3

5
3
8,3318m3 = ( T ) x( T ) x(T ) Panjang bak perendaman :
2
2
15
8,3318m3 = T 3
Lebar bak perendaman :
4
3
T = 1,3014m

5
5
T = (1, 3014) = 3, 2535m3
2
2
3
3
T = (1, 3014) = 1,9521m3
2
2

C.5 Bucket Elevator (J- 02)
Fungsi

: Mengangkut tomat dari bak perendaman ke bak pencucian

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Laju alir masuk

: 3472 kg/jam

Laju bahan

: 1,2 x 3472 kg/jam = 4166,4 kg/jam

Faktor kelonggaran

: 20 %

Untuk kapasitas lebih kecil dari 14 ton/jam dipilih bucket elevator dengan spesifikasi
(Perry, 1997)
Ukuran bucket

: (6 x 4 x 41/4)

Jarak tiap bucket

: 12 in

Elevator center

: 25 ft

Kecepatan putar

: 43 rpm

Universitas Sumatera Utara

Kecepatan bucket

: 225 ft/men

Daya head shaft

: 1 Hp

Diameter tail shaft

:1

11
in
16

Diameter head shaft : 1

15
in
16

Pully head

: 20 in

Pully tail

: 14 in

Lebar head

: 7 in

Effisiensi motor

: 80%

Daya tambah

: 0,02 Hp/ft

Daya P = (eleavator center x daya tambah ) + daya head shaft
P = 25 ( 0,02) + 1 = 1,5 HP

C.6 Crusher (C)
Fungsi

: Untuk menghancurkan tomat

Bahan konstruksi

: Stainless steel

Faktor kelonggaran

: 20 %

Laju bahan masuk

: 3472 kg/jam = 1,2x 3472 kg/jam = 4166,4 kg/jam

Diameter

: 1,5 m

Ball change

: 0,83 m

Panjang

: 1,84 m

Daya

: 5,3640 HP = 6 HP

C.7 Screw Conveyor (J – 03)
Fungsi

: Untuk mengangkut bubur tomat ke heater

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Mounted sectional spiral flights

Jumlah

: 1 unit

Untuk kapasitas lebih kecil dari 5 ton/jam dipilih Screw Conveyor dengan spesifikasi
(tabel 21-6, Perry, 1997)
Diameter tingkat

: 9 in

Diameter pipa

: 2.1/2 in

Universitas Sumatera Utara

Pusat gantungan

: 10 ft

Kecepatan motor

: 40 puataran/menit (40 rpm)

Diameter bagian umpan

: 6 in

Panjang

: 15 ft

Daya

: 1/2 hp

C.8 Heater (H)
Fungsi

: Menaikkan temperatur tomat sebelum dimasukkan ke dalam ekstraktor

Jenis

: 2-4 Shell and Tube Exchanger

Dipakai

: 3/4 in OD Tube 10 BWG, panjang = 15 ft, 8 pass

Fluida Panas
Laju alir cairan masuk

= 183,0010 kg/jam = 403,4440 lbm/jam

Temperatur awal (T1)

= 120°C

= 248°F

Temperatur akhir (T2)

= 120°C

= 2480F

(Lampiran B)

Fluida Dingin
Laju alir cairan masuk = 3472 kg /jam = 7654,3712 lbm/jam
Temperatur awal (t1)

= 30°C

= 86°F

Temperatur akhir (t2)

= 980C

= 208,4°F

(Lampiran A)

Panas yang diserap (Q) = 77665,3 kj/jam = 73612,2116 Btu/jam
(1)

(Lampiran B)

∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas

LM T D =

LM T D =

Fluida Dingin

Selisih

T1 = 248 °F

t1 = 86°F

∆t1 = 162°F

T2 = 248 °F

t2 = 208,4°F

∆t2 = 39,6 °F

T1 – T2 = 0 °F

t2 – t1 = 122,4 °F

∆t2 – ∆t1 = 122,4°F

∆ t 2 − ∆ t1
 ∆t 
ln  2 
 ∆ t1 

(Pers 5.14 Kern)

∆ t 2 − ∆ t1
122, 4
=
= 86, 8844 0 F
 ∆t 
 39, 6 
ln  2  ln 

 162 
 ∆ t1 

Universitas Sumatera Utara

(2)

R=

T1 − T2
t 2 − t1

R=

T1 − T2
0
=
=0
t 2 − t1 122, 4

S=

t 2 − t1
T1 − t1

S=

t 2 − t1 122, 4
=
= 0, 7555
T1 − t1
162

(Pers 5.17 Kern)

(Pers 5.18 Kern)

R = 0 dan S = 0,7555 diperoleh FT = 0,99

(Gambar 20, Kern)

∆t = FT xLMTD

(Pers 7.42 Kern)

∆t = FT xLMTD = 0, 99 x86,8844 = 86, 01560 F

Kalori temperatur panas dan dingin :
∆ tc
2 0 8, 4 0 F
=
= 2, 4232
∆ th
860 F

Kc =

(3)

U h − U c ((248 + 248) / 2)) 0 F − ((208, 4 + 86) / 2)) 0 F
=
= 1,8424
((208, 4 + 86) / 2))0 F
Uc

∆t c
= 2, 42 dan untuk K c = 1,84 diperoleh Fc = 0,4
∆t h

(Gambar 17 Kern)

Tc = T2 + Fc (T2 − T1 ) = 248 + 0, 4(248 − 248) = 2480 F
tc = t1 + Fc (t2 − t1 ) = 86 + 0, 4(208, 4 − 86) = 134,960 F
Untuk perancangan ini digunakan pipa dengan spesifikasi

(Tabel 10 Kern)

sebagai berikut :
Ukuran nominal

= ¾ in

Schedule number

= 10 BWG

Lebar aliran (at)

= 0,182 in = 0,0151 ft

Diameter dalam (ID)

= 0,482 in = 0,0401 ft

Luas permukaan (a”)

= 0,1963 ft

Panjang pipa (L)

= 15 ft

Universitas Sumatera Utara

Fluida Panas
(4)

Flow area shell
as =

Ds × C' × B 2
ft
144 × PT

(Pers. 7.1, Kern)

Ds = Diameter dalam shell = 8 in

( Table 9 Kern)

B = Baffle spacing = 0,99 in
PT = Tube pitch = 1

15
in
16

C′ = Clearance = PT – OD = 1
as =
(5)

(Gambar 20, Kern)

8 × 1, 7412 × 0, 99
144 × 1, 9375

15
− 0,1963 = 1, 7412
16

= 0, 0494 ft

2

Kecepatan massa

w
G =
s a
s
G =
s
(6)

(Pers. 7.2, Kern)

403, 4440 lbm / jam
= 8166,8825.lbm / jam. ft 2
2
0,0494ft

Bilangan Reynold
Pada tc = 134,96 °F, µ = 0,016 cP = 0,0387 lbm/ft⋅h

(Gambar 15, Kern)

3
in OD, 10 BWG, diperoleh ID = 0,482 in = 0,0401 ft (Tabel 10,Kern)
4
Re =
s
Re s =

D ×G
e
s
µ

(Pers. 7.3, Kern)

0, 0401× 8166,8825
= 8462,3253
0, 0387

(7)

jH = 80 pada Res = 8462,3253

(Gambar 28, Kern)

(8)

Pada tc =134,96°F; c = 0,46 Btu/lbm⋅°F

(Gambar 4, Kern)

k = 0,065 btu/ jam ft2
1
3

(Gambar 1, Kern)
1
3

 c ⋅ µ   0, 46 × 0, 0387 

 =
 = 0, 6522
 k   0, 065 

Universitas Sumatera Utara

ho
k  c ⋅µ 
= jH ×
×

φs
De  k 

(9)

ho
φs

= 80 ×

0,065
0, 0401

1

3

(Pers. 6.15, Kern)

× 0, 6522 = 84, 5745

Fluida Dingin
(4)

Kecepatan massa

w
G =
t a
t
G =
t
(5)

(Pers. 7.2, Kern)

7654,3712
= 506912lbm / jam. ft 2
0, 0151

Bilangan Reynold
Pada tc = 248°F, µ = 0,007 cP = 0,01694 lbm/ft2⋅jam

(Gambar 15, Kern)

3
in OD, 10 BWG, diperoleh ID = 0,0401 ft2
4

(Tabel 10,Kern)

Re =
t

D ×G
e
t
µ

Ret =

0, 0401× 506912
= 1,9 x106
0, 01694

(Pers. 7.3, Kern)

(6)

jH = 1500 pada Ret = 1,9 x 106

(7)

Pada Tc = 248°F; c = 0,50 Btu/lbm°F

(Gambar 28 , Kern)
(Gambar 4, Kern)

k = 0,064 Btu/jam.ft°F

 c. µ 


 k 

1

3

 0,50 × 0, 01694 
=

0,064



k  c. µ 
φt = jH × ID ×  k 

1

3

(8)

hi

(9)

Clean Overall coefficient, (UC)
UC =

h io × h o
h io + h o

1

3

(Gambar 1, Kern)

= 0,5130

= 1500 Btu / jam. ft 2 .0 F

(Pers 6.15a, Kern)

(Pers. 6.7, Kern)

Universitas Sumatera Utara

h io × h o 1500 × 84, 5745
=
= 80, 0604 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅°F
h io + h o 1500 + 84,5745

UC =

(10) Faktor Pengotor (Rd)
Dari Tabel 8, hal. 840, Kern, 1965, heater untuk fluida panas steam dan fluida
dingin heavy organik, diperoleh UD = 6-60, faktor pengotor (Rd) yang
diizinkan > 0,003 jam. Ft2.0F/ Btu
Rd =

UC − UD
UC × UD

UD =

Uc
1 + RD xU c

UD =

80,0604 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅°F
= 0,9970
1 + 0, 003jam ⋅ ft 2 / Btu (80, 0604Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅°F)

(Pers 6.13, Kern)

UD = 60 Btu/jam. Ft2.0F

( memenuhui syarat)

(11) Luas permukaan untuk perpindahan panas,
A=

Q
73612, 2116Btu/jam
=
= 14, 2633ft 2
2 0
o
U D × ∆t 60btu / jam, ft . F × 86, 0156 F

(12) Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft
Jumlah tube, N t =

(Tabel 10, Kern)

A
14,2633ft 2
=
= 4,8440 ft
L × a " 15ft × 0,1963ft 2 /ft

Maka banyak pipa yang digunakan adalah 18 buah (Table 9 kern)

Pressure drop : sisi tube, steam
(1)

Ret = 1,9 x106 , f = 0,000001 ft2/in2

(Gambar 26, Kern)

(2)

Pada Tc = 248°F, φs =1, dan s = 0,45

(Gambar 6,kern)

∆Pt =

f ⋅ Gt2 ⋅ L ⋅ n
5,22 ⋅1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φt

(Pers. 7.53, Kern)

( 0, 000001) (1,9x106 ) (15 )( 8 )
f ⋅ Gt2 ⋅ L ⋅ n
∆Pt =
=
= 4,5968 psi
5,22 ⋅1010 ⋅ ID ⋅ s ⋅ φt
5,22 ⋅1010 ( 0,0401)( 0, 45 )(1)
2

(3)

Gt = 506912 diperoleh

V2
= 0, 055
2g'

(Gambar 27, kern)

Universitas Sumatera Utara

(4)

(5)

∆Pr =

4n V 2
(4 x8)
x
= ∆Pr =
x 0, 055 = 3,9111
s 2g'
0, 45

(Pers 7.46 kern)

∆PT = ∆Pt + ∆Pr

(Pers 7.47 kern)

∆PT = 4,59 + 3,91 = 8,5 psi
∆PT yang diperbolehkan = 10 psi

Pressure drop : sisi shell, pasta tomat
(1)

Untuk Res = 8462,3253, f = 0,002 ft2/in2

(2)

Pada tc = 134,96 ºF, s = 0,54, φs = 1

(3)

L
B
15
= 200
N + 1 = 12 ×
0,9

(4)

∆Ps =

(Gambar 29, Kern)

N + 1 = 12 ×

(Pers 7.43, Kern)

f ⋅ G s 2 ⋅ Ds ⋅ ( N + 1)
5,22 ⋅1010 ⋅ D e ⋅ s ⋅ φs

(Pers 7.44, Kern)

f ⋅ G s 2 ⋅ Ds ⋅ ( N + 1) ( 0,002 )( 8462,3253 ) (1,5 )( 200 )
=
= 0, 0380 psi
∆Ps =
5,22 ⋅1010 ⋅ D e ⋅ s ⋅ φs
5,22 ⋅1010 ( 0,0401)( 0, 54 )(1)
2

∆Ps yang diperbolehkan = 10 psi

C.09 Pompa Heater (P – 01)
Fungsi

: Untuk mengalirkan tomat ke evaporator

Tipe

: Pompa centrifugal

Bahan

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 200C,1 atm

Laju

: 3655,001 kg/jam = 2,2383 lb/s

Densitas

: 1160 kg /m3= 47,9690 lb/ft3

Viscositas

: 700 cp = 0,4703 lbm/ft.s

1)

Laju alir volumetric

: Q=

f

ρ

=

2, 2383lb / s
= 0, 0466 ft 3 / s
47,9690lb / ft 3

Universitas Sumatera Utara

2)

Penentuan diameter optimum untuk pipa :
Dop

= 3, 9( Q ) 0 , 4 5 ( ρ ) 0 ,1 3
= 3, 9(0, 0466) 0 , 4 5 (47, 9690) 0 ,13
= 1, 6241in

Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis )

Ukuran pipa nominal

= 2 in

Schedule pipa

= 40

Diameter dalam (OD)

= 2,375 in

Diameter luar (ID)

= 2,067 in = 0,1722 ft 0,0524 m

Luas penampang dalam (At) = 0,02330 ft2
3)

Kecepatan laju alir V =

4)

Bilangan renold
N Re

Q 0, 0466 ft 3 / s
=
= 2 ft / s
A 0, 02330 ft 2

3
ρ v D ( 47,9690lb / ft ) ( 2 ft / s )( 0,1722ft ) (3600)
=
=
µ
0, 4703lbm / ft.s

N Re = 126459, 462
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5.
Pada NRe = 126459,462 dan ε/D = 0,000046 m/0,0524 m = 0,001
Diperoleh ; f = 0,0140
5)

(Dari Fig.2.10-3, Geankoplis)

Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

 A2  v2
hc = 0,551− 
 A1  2α gc
hc = 0,55(1− 0)

(2)2 ft / s
= 0,0341ft.lbf / lbm
2(1)(32,174)lbm. ft / lbf .s2

2 elbow 90°

h f = nKf

22
v2
= 2(0, 75)
2gc
2(32,174)

= 0, 0932ft.lbf / lbm

1 check valve

h f = nKf

22
v2
= 1(0, 75)
2 gc
2(32,174)

= 0, 0466ft.lbf / lbm

Universitas Sumatera Utara

∆L.v 2
Ff = 4 f
D.2.g c

Pipa lurus 20 ft

( 20 ) . ( 2 )
= 4(0, 0140)
= 0, 4043ft.lbf / lbm
( 0,1722 ) .2.( 32,174 )
2

Ff

2

1 Sharp edge exit


A 
v2
22
2
hex =  1 − 1 
= (1 − 0 )
2 (1)( 32,174 )
A2  2.α .g c

hex = 0, 0621ft.lbf / lbm

Total friction loss:

∑F = 0,6403 ft.lbf/lbm

6)

Tinggi pemompaan, ∆z = 12 ft
Dari persamaan Bernoulli :
g
P −P
1
v22 − v12 ) + ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0
(
2 gc
ρ
gc
dimana : v1 = v 2 ; ∆v 2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

(Geankoplis, 1997)

32,174
(12 ) + 0 + 0, 6403 + Ws = 0
32,174
ws = 12, 6403ft lbf / lbm

0+

7)

Tenaga pompa
3
3
Ws Qρ (12,6403ft lbf / lbm ) (0,0466 ft / s)(47,9690lb / ft )
=
= 0,0642 Hp
550 x E
550 x 0,8
Digunakan daya pompa standar 1/10 Hp.

P=

C.10 Tangki penampungan (T– 0 1)
Fungsi

: Tempat penampungan sebelum dialirkan ke tangki mixer

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: stainless steel SA 285 grade A

Jenis sambungan

: Single welded butt joint

Jumlah

: 1 unit

Kebutuhan perancangan

: 14 hari

Kondisi operasi

: Temperatur = 550C
Tekanan

= 1 atm

Universitas Sumatera Utara

Laju massa

: 3655,001 kg/jam = 2,2383 lb/s

Densitas

: 1160 kg /m3= 47,9690 lb/ft3

Faktor keamanan

: 20 %

Perhitungan:
1)

Volume tangki :
=

3655,001 kg / jam x 24 jam / hari.14hari
= 1058,6899m3
1160kg / m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 1058,6899 m3 = 1270,4279 m3
2)

Diameter dan tinggi shell
Direncanakan
Volume shell tangki (Vs)
asumsi : D : H = 4 : 3
Tinggi shell : diameter (Hs : D = 4 : 3)
Tinggi head : diameter (Hh : D = 1 : 4)

Volume shell tangki ( Vs)

Volume tutup tangki (Ve)
ve =

1
vs = π Di 2 H
4
4
vs = π D 3
12

ve =

π
3

Di 3

π
12

Di3

Vt = Vs + Ve
4
π
π Di 3 + xDi 3
12
12
5
1270,4279 m 3 = π Di 3
12
Di = 7, 9219 m
Vt =

3) Diameter dan tinggi tutup :
Diameter tutup (Dt) = diameter tangki (Di) = 7,9219 m
Jari – jari tangki, R

=

7,9219m
2

= 3,9609 m = 155,9441 in

Tinggi desain tangki

Ht

= Hs + Hh
4
1
Dt + Dt
3
4
4
1
= (7, 9219) + (7, 9219)
3
4
= 12,5166m = 41, 0644 ft
=

Universitas Sumatera Utara

4)

Dimana tekanan awal 1 atm ,Po = 14,7 psi , maka tekanan hidrostatis bahan :
ph = Po +

ρ ( Hs − 1)

144
47,9690(10,5361 − 1)
ph = 14, 7 +
= 17,8766 psi
144
p = 1, 2 x17,8766 = 21, 4519 psi
5)

Join efficiency (E)

:

85 %

Bahan konstruksi

:

stainless steel SA 285 grade A

Allow stress (s)

: 11,250 psia

Tebal shell tangki

=

Pt xR
+c
( se) − 0, 6 Pt

(21, 4519 psi )(155,9441in)
+ 0,125in
(11650 x0,85) − 0, 6(21, 4519 psi)
= 0, 4844inchi
=

Dari tabel 5.4 brownell, diperoleh tebal tutup tangki atas = ¾ in alas dan tutup
tangki terbuat dari bahan yang sama.
6)

Perencanaan koil pemanas

Fluida panas
Laju alir cairan masuk

= 80,8385 kg/jam = 178,2165 lbm/jam (Lampiran B)

Temperatur awal (T1)

= 120°C = 248°F

Temperatur akhir (T2)

= 120°C

= 2480F

Fluida dingin
Laju alir cairan masuk

= 3735,8395 kg /jam = 8236,0317 lbm/jam (Lampiran A)

Temperatur awal (t1)

= 65°C

= 149°F

Temperatur akhir (t2)

= 900C

= 194°F

Panas yang diserap (Q)

= 36638,45 kj/jam = 34726,4136 Btu/jam (Lampiran B)

Universitas Sumatera Utara

(1)

∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida Panas

Fluida Dingin

T1 = 248 °F

t1 = 149°F

∆t1 = 99°F

T2 = 248 °F

t2 = 194°F

∆t2 = 54 °F

T1 – T2 = 0 °F

t2 – t1 = 45 °F

∆t2 – ∆t1 = 45°F

LM T D =

R=
(2)

Selisih

∆ t 2 − ∆ t1
45
=
= 74, 2407 0 F
 ∆t 
 54 
ln  2  ln 

 99 
 ∆ t1 

T1 − T2 0
=
=0
t 2 − t1 36

S=

t2 − t1 45
= = 0,4545
T1 − t1 99

Dari R = 0, dan S = 0,45 diperoleh FT = 0,95

(Gambar 20 Kern)

∆t = FT xLMTD = 0,95 x 74, 2407 = 70, 52860 F
Kalori temperatur panas dan dingin :
∆ tc
1490 F
=
= 0, 76
1940 F
∆ th

Kc =

(3)

U h − U c ((248 + 248) / 2))0 F − ((99 + 54) / 2))0 F
=
= 0, 63
Uc
((99 + 54) / 2))0 F

∆t c
= 0, 76 dan untuk K c = 0, 63 diperoleh Fc = 0,4
∆th

( Gambar 17,Kern)

Tc = T2 + Fc (T2 − T1 ) = 248 + 0, 4(248 − 248) = 2480 F
tc = t1 + Fc (t2 − t1 ) = 54 + 0, 4(99 − 54) = 720 F
Untuk perancangan ini digunakan pipa dengan spesifikasi (Tabel 10 kern)
sebagai berikut :
Ukuran nominal

= ¾ in

Schedule number

= 12 BWG

Luas aliran (at)

= 0,223 in2= 0,0185 ft2

Diameter dalam (ID)
’

= 0,532 in = 0,0443 ft

Lebar permukaan (a )

= 0,1963 ft

Panjang pipa (L)

= 10 ft

Universitas Sumatera Utara

Fluida Panas
(4)

Flow area shell
as =

Ds × C ' × B 2
ft
144 × PT

(Pers. 7.1, Kern)

Ds = Diameter dalam shell = 8 in
B = Baffle spacing = 0,9 in
PT = Tube pitch = 1

15
in
16

C′ = Clearance = PT – OD = 1
as =
(5)

(Gambar 20 Kern)

8 × 1, 9338 × 0, 9
144 × 1, 9375

15
− 0, 0037 = 1,9338
16

= 0, 0510 ft

2

Kecepatan massa

w
G =
s a
s

(Pers. 7.2, Kern)

178, 2165
G =
= 3494, 4411.lbm / jam. ft 2
s
0,0510
(6)

Bilangan Reynold
Pada tc = 72°F, µ = 0,018 Cp = 0,0435 lbm/ft⋅jam

(Gambar 15, Kern)

3
in OD, 12 BWG, diperoleh (ID) = 0,532 in = 0,0443 ft (Tabel 10, Kern)
4

Re =
s

D ×G
e
s
µ

Re s =

0, 0443 × 3494, 4411
= 3558, 7067
0, 0435

(Pers. 7.3, Kern)

(7)

jH = 40 pada

Res = 3558,7067

(8)

Pada tc =72°F; c = 0,40 Btu/lbm⋅°F

(Gambar 28, Kern)
(Gambar 4, Kern)

k = 0,068 btu/ jam ft2

 c. µ 


 k 

1

3

 0, 40 × 0, 0435 
=

0,068



1

(Gambar 1, Kern)
3

= 0, 6377

Universitas Sumatera Utara

(9)

ho
k  c ⋅µ 
= jH ×
×

φs
De  k 
ho

= 40 ×

φs

0,068
0,0433

1

3

(Pers. 6.15, Kern)

× 0, 6377 = 40, 0587

Fluida dingin
(4)

Kecepatan massa

w
G =
t a
t
G =
s
(5)

(Pers. 7.2, Kern)

8236, 0317
= 445190,9027 lbm / jam. ft 2
0,0185

Bilangan Reynold
Pada tc = 248°F, µ = 0,007 cP = 0,01694 lbm/ft2⋅jam

(Gambar 15, Kern)

3
in OD, 12 BWG, diperoleh (ID) = 0,532 in = 0,0443 ft (Tabel 10, Kern)
4

Re =
s

D ×G
e
s
µ

Re s =

0, 0443 × 445190,9027
= 1164224,14
0, 01694

(6)

jH = 1500 pada Res = 1164224,14

(7)

h io h i ID
x
=
ϕ t ϕ t OD

(Pers. 7.3, Kern)

(Gambar 28, Kern)

= 1500 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅°F
(10) Clean Overall coefficient, (UC)

UC =

h io × h o
h io + h o

UC =

h io × h o 1500 × 40, 0587
=
= 39, 0167 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅°F
h io + h o 1500 + 40, 0587

(Pers. 6.38, Kern)

Universitas Sumatera Utara

(11) Faktor Pengotor (Rd)
Dari tabel 8 kern, untuk koil pemanas dengan fluida panas (steam) dan fluida
dingin heavy organics diisyaratkan overall UD= 6 - 60 Btu/jam. Ft2.0F, faktor
pengotor (Rd) yang diizinkan > 0,003 jam. Ft2.0F/ Btu
Rd =

UC − UD
UC × UD

UD =

Uc
1 + RD xU c

UD =

39,0167 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F
= 0,9970
1 + 0, 003jam ⋅ ft 2 / Btu (39, 0167 Btu/jam ⋅ ft 2 ⋅ °F)

UD = 50 Btu/jam. Ft2.0F

(memenuhui syarat)

(12) Luas permukaan untuk perpindahan panas,

A=

Q
34899, 06 Btu/jam
=
= 9,8964 ft 2
2 0
o
U D × ∆t 50btu / jam, ft . F × 70,5286 F

Luas permukaan luar (a″) = 0,1963 ft2/ft
(13) Jumlah tube, N t =

(Tabel 10, Kern)

A
9,8964 ft 2
=
= 5, 0414 ft
L × a " 10ft × 0,1963ft 2 /ft

Maka banyak pipa yang digunakan adalah 18 buah

C.11 Pompa tangki penampungan (P - 02)
Fungsi

: Untuk mengalirkan pasta tomat ke tangki mixer

Tipe

: Pompa centrifugal

Jumlah

: 2 buah

Bahan

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 400C,1 atm

Laju

: 20 % x 3655,001 = 731,0002 kg/jam = 0,4476 lb/s

Densitas

: 1160 kg /m3= 47,9690 lb/ft3

Viscositas

: 700 cp = 0,4703 lbm/ft.s

Universitas Sumatera Utara

f

Laju alir volumetric : Q =
1)

ρ

=

0, 4476lb / s
= 0, 0093 ft 3 / s
3
47,9690lb / ft

Penentuan diameter optimum untuk pipa :
Dop

= 3,9(Q)0,45 ( ρ )0,13
= 3,9(0, 0093)0,45 (47,9690)0,13
= 0, 7872in

Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis)

Ukuran pipa nominal

= 1 in

Schedule pipa

= 40

Diameter dalam (ID)

= 1,049 in = 0,0874 ft =0,0266 m

Diameter luar (OD)

= 1,315 in

Luas penampang dalam (At) = 0,00600 ft2
Bahan konstruksi
2)

Kecepatan laju alir

3)

Bilangan renold

N Re =

= commercial steel

Q 0, 0093 ft 3 / s
= 0,155 ft / s
V= =
A
0, 0600 ft 2

ρ v D ( 47,9690 )( 0,155)( 0,0874 ) (3600)
=
= 4974, 2924
µ
0, 4703

Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6 x 10-5
Pada NRe = 4974,2924, ε/D = 0,000046 m/0,0266 m = 0,002
diperoleh f = 0,0047
4)

(Dari Fig.2.10-3, Geankoplis)

Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

 A2  v2
hc = 0,551− 
 A1  2α gc
(0,155)2 ft / s
hc = 0,55(1− 0)
= 0,0002ft.lbf / lbm
2(1)(32,174)lbm. ft / lbf .s2

2 elbow 90°

h f = nKf

v2
0,155 2
= 2(0, 75)
2gc
2(32,174)

= 0, 00056ft.lbf / lbm

1 check valve

h f = nKf

0,155 2
v2
= 1(0, 75)
2gc
2(32,174)

= 0, 00028ft.lbf / lbm

Universitas Sumatera Utara

∆L.v 2
Ff = 4 f
D.2.g c

Pipa lurus 20 ft

( 20 ) .( 0,155)
= 4(0, 0140)
= 0,0024ft.lbf / lbm
( 0,1722 ) .2.( 32,174 )
2

Ff

2

1 Sharp edge exit


A 
(0,155) 2
v2
2
hex =  1 − 1 
= (1 − 0 )
2 (1)( 32,174 )
A2  2.α .g c

hex = 0, 00037ft.lbf / lbm

Total friction loss:

∑F = 0,0038 ft.lbf/lbm

5)

Tinggi pemompaan, ∆z = 15 ft
Dari persamaan Bernoulli:

(

)

2
1
g
P −P
2
v 2 − v1 + (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0
ρ
2 gc
gc

(Geankoplis)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

32,174
(15 ) + 0 + 0, 0038 + Ws = 0
32,174
ws = 15, 0038ft lbf / lbm

0+

6)

Tenaga pompa
3
3
Ws Q ρ (15,0038 ft lbf / lbm ) (0, 0093 ft / s )(47,9690lb / ft )
=
550 x E
550 x 0,8
P = 0, 0152 Hp

P=

Digunakan daya pompa standar 1/10 Hp.

Universitas Sumatera Utara

Lampiran D
Peralatan Utilitas
D.1 Screening (SC)
Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: Bar Screen

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: Stainless Steel

Dari Steele (1985), diperoleh:
Ukuran bar:
Lebar

= 5 mm

Tebal

= 20 mm

Bar clear spacing

= 20 mm

Slope

= 30°

Kondisi operasi:
Temperatur

= 28°C

Densitas air (ρ)

= 998,23 kg/m3

Laju alir massa (F)

= 14097,7344 kg/jam

Laju alir volume (Q) =

(Geankoplis, 1997)

14097, 7344kg / jam × 1 jam / 3600 s
= 0,00392 m3/s
3
998, 23 kg / m

Direncanakan ukuran screening:
Panjang

= 2m

Lebar

= 2m

Misalkan, jumlah bar = x
Maka,

20x + 20 (x + 1) = 2000
40x = 1980
x = 49,5 ≈ 50 buah

Universitas Sumatera Utara

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2
Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan
30% screen tersumbat.
Head loss (∆h) =

Q2
(0,00392) 2
=
2 g Cd 2 A 2 2 2 (9,8) (0,6) 2 (2,04) 2
= 5,24.10-7 m dari air
2m

20 mm
2m

20 mm

Gambar D.1 Bak Screnning

D.2 Pompa Screening (PU-01)
Fungsi

: Untuk mengalirkan air dari sungai

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1 atm

Perhitungan:
Laju alir bahan masuk

= 14097,7344 kg/jam = 9,1294 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3

= 62,3208 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,8007 cp

= 5,38 x10-4 lbm/ft.s

f

Laju alir volumetric : Q =

9)

Penentuan diameter optimum untuk pipa :

ρ

=

9,1294lb / s
= 0,1464 ft 3 / s
62,3208lb / ft 3

8)

Universitas Sumatera Utara

= 3, 9( Q ) 0 ,4 5 ( ρ ) 0 ,13

Dop

= 3, 9(0,1464) 0 ,4 5 (62, 3208) 0 ,13
= 2, 8117 in
Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis )

Ukuran pipa nominal

= 3 in

Schedule pipa

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,068 in = 0,2556 ft = 0,0779 m

Diameter luar (OD)

= 3,500 in

Luas penampang dalam (At) = 0,05130 ft2
10) Kecepatan laju alir V =

Q 0,1464 ft 3 / s
=
= 2,8538 ft / s
A 0, 05130 ft 2

11) Bilangan renold
N Re

3
ρ v D ( 62,3208lb / ft ) ( 2,8538 ft / s )( 0,2556ft )
=
=
µ
5,38 x10 −4 lbm / ft.s

N Re = 84495,8009
NRe = 84495,8009 ε/D = 0,000046 m/0,0779 m = 0,0005
Diperoleh f = 0,0070

(Dari Fig.2.10-3, Geankoplis)

12) Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

2 elbow 90°

1 check valve

Pipa lurus 40 ft

 A  v2
hc = 0,551− 2 
 A1  2α gc
(2,8538)2 ft / s
hc = 0,55(1− 0)
= 0,0696ft.lbf / lbm
2(1)(32,174)lbm. ft / lbf .s2
(2,8538) 2
v2
h f = nKf
= 2(0, 75)
2 gc
2(32,174)
h f = nKf

= 0,1898ft.lbf / lbm

2,85382
v2
= 1(0, 75)
2 gc
2(32,174)

= 0, 0949ft.lbf / lbm

∆L.v 2
Ff = 4 f
D.2.g c

( 40 ) . ( 2,8538) = 0,5545ft.lbf / lbm
= 4(0, 0070)
( 0, 2556 ) .2. ( 32,174 )
2

Ff

Universitas Sumatera Utara

2

1 Sharp edge exit


A 
v2
(2,8538) 2
2
hex =  1 − 1 
= (1 − 0 )
2 (1)( 32,174 )
A2  2.α .g c

hex = 0,1265ft.lbf / lbm

Total friction loss:

∑F = 1,0353 ft.lbf/lbm

13) Tinggi pemompaan, ∆z = 25 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:

(

)

2
1
g
P −P
2
v 2 − v1 + (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0
ρ
2 gc
gc

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

32,174
( 25 ) + 0 + 1, 0353 + Ws = 0
32,174
ws = 26, 0353ft lbf / lbm

0+

14) Tenaga pompa,
3
3
Ws Q ρ ( 26,0353ft lbf / lbm ) (0,1464 ft / s )(62,3208lb / ft )
P=
=
550 x E
550 x 0,8
P = 0, 5398Hp

Digunakan pompa standar ¾ Hp

D.3 Bak Sedimentasi (BS)
Fungsi

: Untuk menampung air sungai sementara

Jumlah

: 1 buah

Bentuk

: Prisma segi empat beraturan

Bahan konnstruksi

: Beton

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan:
Laju alir bahan masuk

= 14097,7344 kg/jam = 9,1294 lb/detik

Densitas campuran; ρ camp

= 998,23 kg/m3

Kebutuhan

= 6 jam

Universitas Sumatera Utara

Faktor keamanan

= 20%
=

Volume bak penampung

1, 2 x 14097, 7344 kg / jam x 6 jam
= 101, 6836m3
998, 23 kg / m3

Tinggi bak (t)

= t

Panjang bak (p)

=

5
T
2

Lebar bak (l)

=

3
T
2

Bahan konstruksi

: Stainless Stell

Maka diperoleh :

Faktor kelonggaran

: 20 %

Tinggi bak perendaman : 2,9714 m3

Perhitungan :

Panjang bak perendaman :

Volume bak = P x L x T

5
5
T = (2,9714) = 7, 4285m3
2
2

5
3
101, 6836m3 = ( T ) x( T ) x(T )
2
2
15
101, 6836m3 = T 3
4
3
T = 2, 9714m

Lebar bak perendaman :
3
3
T = (2,9714) = 4, 4571m3
2
2

D.4 Pompa Bak sedimentasi (PU-02)
Fungsi

: Untuk mengalirkan air dari bak sedimentasi ke Flash mixing

Tipe

: Pompa sentrifugal

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan:
Laju alir bahan masuk

= 14097,7344 kg/jam = 9,1294 lb/detik

Densitas ; ρ

= 998,23 kg/m3

= 62,3208 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,8007 cp

= 5,38 x10-4 lbm/ft.s

1)

Laju alir volumetric

: Q=

f

ρ

=

9,1294lb / s
= 0,1464 ft 3 / s
3
62,3208lb / ft

Universitas Sumatera Utara

2)

Penentuan diameter optimum untuk pipa :

= 3, 9( Q ) 0 ,4 5 ( ρ ) 0 ,13

Dop

= 3, 9(0,1464) 0 ,4 5 (62, 3208) 0 ,13
= 2, 8117 in
Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis )

Ukuran pipa nominal

= 3 in

Schedule pipa

= 40

Diameter dalam (ID)

= 3,068 in = 0,2556 ft = 0,0779 m

Diameter luar (OD)

= 3,500 in

Luas penampang dalam (At) = 0,05130 ft2
3)

Kecepatan laju alir V =

4)

Bilangan renold
N Re

Q 0,1464 ft 3 / s
=
= 2,8538 ft / s
A 0, 05130 ft 2

3
ρ v D ( 62,3208lb / ft ) ( 2,8538 ft / s )( 0,2556ft )
=
=
µ
5,38 x10 −4 lbm / ft.s

N Re = 84495,8009
NRe = 84495,8009 ε/D = 0,000046 m/0,0779 m = 0,0005
Diperoleh f = 0,0070
5)

(Dari Fig.2.10-3, Geankoplis)

Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

2 elbow 90°

1 check valve

 A  v2
hc = 0,551− 2 
 A1  2α gc
(2,8538)2 ft / s
= 0,0696ft.lbf / lbm
hc = 0,55(1− 0)
2(1)(32,174)lbm. ft / lbf .s2
h f = nKf

(2,8538) 2
v2
= 2(0, 75)
2 gc
2(32,174)

2,85382
v2
h f = nKf
= 1(0, 75)
2 gc
2(32,174)

= 0,1898ft.lbf / lbm

= 0, 0949ft.lbf / lbm

Universitas Sumatera Utara

∆L.v 2
Ff = 4 f
D.2.g c

Pipa lurus 40 ft

( 40 ) . ( 2,8538) = 0,5545ft.lbf / lbm
= 4(0, 0070)
( 0, 2556 ) .2. ( 32,174 )
2

Ff

2

1 Sharp edge exit


A 
(2,8538) 2
v2
2
hex =  1 − 1 
= (1 − 0 )
2 (1)( 32,174 )
A2  2.α .g c

hex = 0,1265ft.lbf / lbm

Total friction loss:

∑F = 1,0353 ft.lbf/lbm

6)

Tinggi pemompaan, ∆z = 25 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:

(

)

2
1
g
P −P
2
v 2 − v1 + (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0
ρ
2 gc
gc

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

32,174
( 25 ) + 0 + 1, 0353 + Ws = 0
32,174
ws = 26, 0353ft lbf / lbm

0+

7)

Tenaga pompa,
3
3
Ws Q ρ ( 26,0353ft lbf / lbm ) (0,1464 ft / s )(62,3208lb / ft )
=
P=
550 x E
550 x 0,8
P = 0, 5398Hp

Digunakan pompa standar ¾ Hp

D.5 Tangki Pelarutan Alum (TPU-01)
Fungsi

:

Tempat pelarutan aluminium sulfat

Jumlah

:

1 buah

Tipe

:

Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan
tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan:
Laju alir bahan masuk

= 0,7048 kg/jam

Densitas alum 30%; ρ

= 1363 kg/m3 = 85,0938 lb/ft3

Universitas Sumatera Utara

Kebutuhan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%
=

Volume tangki

1, 2 x 0, 7048 kg / jam x 24 jam / hari x 30 hari
0,3 x 1363 kg / m3

=1,4892 m 3
Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1
Volume tangki; Vt

=

1
πDt 2 Hs
4

1,4892 m3

=

1
(3,14) Dt 2 ( Dt )
4

1,4892 m3

= 0,785 Dt3

1)

Diameter tangki; Dt

= 1,2352 m

2)

Jari – jari tangki, R

=

3)

Tinggi tangki; Hs

= 1,2352 m

4)

Tinggi elipsoidal; He =

5)

Tinggi tangki total; HT = 1,2352 m + 0,3088 m = 1,544 m

6)

Tekanan hidrostatis bahan, Ph =

7)

1, 2352 m
2

= 4,0527 ft
= 0,6176 m = 24,3166 in
= 4,0527 ft

1
x 1,2352 m = 0,3088 m
4

Po +

ρ (Hs − 1)
144

Dimana Po

= Tekanan awal 1 atm

= 14,7 psi

Ph

85,0938 lb / ft 3 ( 4, 0527ft − 1)
= 16,5039
=
144
1, 2 x 16,5039 Psi = 19,8047 Psi
14, 7 +

Ketebalan tangki
ts

ts

=

=

PxR
+ nc
SE − 0,6 P

(19,8047 Psi) x(24,3166 in)
+ 0,125in
(18750 psi x 0,8) − (0, 6 x 19,8047Psi)

= 0,1571 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in, Tebal tutup dianggap sama karena
terbuat dari bahan yang sama.

Universitas Sumatera Utara

8)

Daya Pengaduk
Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 0,3

: Da = 0,3 x 1,2352 m

= 0,3705 m

W/Da = 1/8

: w = 0,3705 x 1/8 m

= 0,04631 m

L/Da = ¼

: L = ¼ x 0,3705 m

= 0,0926 m

C/Dt = 1/3

: C = 1/3 x 1,2352 m

= 0,4076 m

J/Dt

: J = 1/12 x 1,2352 m

= 0,1029 m

= 1/12

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik
9)

( Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,
N Re =

N Re

ρ N (D a )2
µ

(Geankoplis, 1997)

( 85, 0938)(1)( 0,3705)
=

2

6,72 ⋅10−4

= 17382, 2130

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
5

P=

K T .n 3 .D a ρ
gc

(McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

10) Daya motor
P=

6,3 (1 put/det)3 (0,3705 ft)5 (85, 0938 lbm/ft 3 )
1Hp
x
2
32,174 lbm.ft/lbf.det
550 ft.lbf/det

= 2,11x10 −4 Hp
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak =

2,11x10−4
= 2, 64 x10−4 HP
0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/10 hp.

D.6 Pompa Larutan Alum (PU-03)
Fungsi

: Untuk mengalirkan larutan alum ke Flash mixing

Tipe

: Pompa injeksi

Universitas Sumatera Utara

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan:
Laju alir bahan masuk = 0,7048 kg/jam

= 1,95 x 10-4 lb/detik

Densitas campuran; ρ = 1363 kg/m3

= 85,0938 lb/ft3

Viskositas, µ

= 6,72 x 10-4 lbm/ft detik

= 1 cp

1,95x10-4 lb/detik
=
= 2,30 x10-6 ft3/det
=
3
85,0938 lb/ft
ρ
F

1)

Laju alir volumetrik;

Q

2)

Diameter optimum,IDop = 0,133 (Q)0,4 ( ρ )0,2

(Peter Timmerhaus,2004)

IDop = 0,133 (2,30 x10-6)0,4 (85,0938)0,2 = 0,0018 in
Dipilih pipa 1/8 in schedule 40 (geankoplis) sebagai berikut :
Diameter Luar; OD

= 0,4051 in

Diameter dalam; ID

= 0,269 in = 0,0224 ft

Luas penampang; A

= 0,00040 ft2

3)

Kecepatan laju alir;

v=

4)

Bilangan Reynold, NRe

Q 2,30 x10−6ft 3 /detik
= 5,75 x 10-3 ft/detik
=
2
0,0004 ft
A

=

ρ x ID x v
µ

(85,0938 lb/ft 3 ) x (0, 0224 ft ) x(0, 00575 ft / det ik )
6,72 x 10-4 lbm/ft.detik
= 16,3096 < 2100 aliran laminer
f = 16/NRe = 16/16,3096 = 0,9810 (Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997)
5)

Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

 A2  v2
hc = 0,551− 
 A1  2α gc
(0,00575)2 ft / s
hc = 0,55(1− 0)
= 2,82x10−7 ft.lbf / lbm
2
2(1)(32,174)lbm. ft / lbf .s

Universitas Sumatera Utara

h f = nKf

2 elbow 90°

(0,00575) 2
v2
= 2(0, 75)
2 gc
2(32,174)

= 7, 70 x10−7 ft.lbf / lbm

0, 005752
v2
= 1(0, 75)
2 gc
2(32,174)

= 3,85 x10 −7 ft.lbf / lbm

h f = nKf

1 check valve

∆L.v 2
Ff = 4 f
D.2.g c

Pipa lurus 15 ft

(15) .( 0, 00575) = 0, 00135ft.lbf / lbm
= 4(0,9810)
( 0, 0224 ) .2.( 32,174 )
2

Ff

2

1 Sharp edge exit

2

A 
v2
2 (0,00575)
hex =  1 − 1 
= (1 − 0 )
A2  2.α .g c
2 (1)( 32,174 )

−7
hex = 5,13 x10 ft.lbf / lbm

Total friction loss:

∑F = 1,35 x10-3 ft.lbf/lbm

6)

Tinggi pemompaan, ∆z = 12 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:

(

)

2
1
g
P −P
2
v 2 − v1 + (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0
ρ
2 gc
gc

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

32,174
(12 ) + 0 + 1,35 x10−3 + Ws = 0
32,174
ws = 12, 00135ft lbf / lbm

0+

7)

Tenaga pompa,
P=

−6
3
3
Ws Q ρ (12,00135ft lbf / lbm ) (2,30 x10 ft / s )(85, 0938lb / ft )
=
550 x E
550 x 0,8

P = 5, 33 x10−6 Hp
Digunakan pompa standar 1/10 Hp

Universitas Sumatera Utara

D.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (TPU-02)
Fungsi

: Tempat pelarutan Natrium Karbonat

Jumlah

: 1 buah

Tipe

: Tangki berbentuk silinder, bagian bawah datar dan
tutup elipsoidal dan menggunakan pengaduk

Bahan

:

Carbon steel (Brownell & Young,1959)

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan:
Laju alir bahan masuk

= 0,3806 kg/jam

Densitas soda abu 30%; ρ

= 1327 kg/m3 = 82,8463 lb/ft3

Kebutuhan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20%

1)

Volume tangki; Vt

=

1, 2 x 0,3806 kg / jam x 24 jam / hari x 30 hari
0,3 x 1327 kg / m3

= 0,8260 m3
Diambil tinggi silinder; Hs / Dt = 1
Volume tangki; Vt

1
= πDt 2 Hs
4

0,8260 m3

=

0,8260 m3

= 0,785 Dt3

2)

Diameter tangki; Dt

= 1,0169 m

= 3,3363 ft

3)

Jari – jari tangki, R

=

1, 0169 m
2

= 0,5084 m

4)

Tinggi tangki; Hs

= 1,0169 m

= 3,3363 ft

5)

Tinggi elipsoidal; He =

6)

Tinggi tangki total; HT = 1,0169 m + 0,2381 m = 1,2711 m

7)

Tekanan hidrostatis bahan, Ph =
Dimana Po

1
(3,14) Dt 2 Dt
4

= 20,0176 in

1
x 1,0169 m = 0,2542 m
4

Po +

= Tekanan awal 1 atm

ρ (Hs − 1)
144
= 14,7 psi

Universitas Sumatera Utara

82,8463 lb / ft 3 ( 3,3363ft − 1)
=16,0441 Psi
144
= 1,2 x 16,0441 Psi = 19,2529 psi
= 14, 7 +

Ph

8)

Ketebalan silinder
ts

ts

PxR
+ nc
SE − 0,6 P

=

=

(19,2529 Psi) x (20, 0176 in)
+ 0,125
(18750 psi x 0,8) − (0, 6 x 19, 2529 Psi)

= 0,1507 in
Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in,Tebal tutup dianggap sama karena
terbuat dari bahan yang sama.
9)

Daya Pengaduk
Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh:
Da/Dt = 0,3

: Da = 0,3 x 1,0169 m = 0,3050 m

W/Da = 1/8

: w=

0,3050 x 1/8

= 0,0381 m

L/Da = ¼

: L =

¼ x 0,3050 m

= 0,0762 m

C/Dt = 1/3

: C=

1/3 x 1,0169 m

= 0,3355 m

J/Dt

: J =

1/12 x 1,0169 m = 0,0844 m

= 1/12

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det
Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik

( Othmer, 1967)

10) Bilangan Reynold,

N Re

N Re

ρ N (D a )2
=
µ

(82,8463)(1)( 0,3050 )
=
6,72 ⋅10−4

(Geankoplis, 1997)
2

= 11468, 4182

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
5

K .n 3 .D a ρ
P= T
gc

(McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

Universitas Sumatera Utara

11) Daya motor
P=

6,3 (1 put/det)3 .(0,3050ft)5 .(82,8463lbm/ft 3 )
1Hp
x
2
32,174 lbm.ft/lbf.det
550 ft.lbf/det

= 7, 78 x10−5 Hp
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak =

7, 78 x10−5
= 9, 73x10−5 HP
0,8

Maka daya motor yang dipilih 1/10 hp.
D.8 Pompa Larutan Soda Abu (PU-04)
Fungsi

: Untuk mengalirkan soda abu ke Flash mixing

Tipe

: Pompa injeksi

Jumlah

: 1 buah

Bahan konnstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: 30oC.1atm

Perhitungan:
Laju alir bahan masuk

= 0,3806 kg/jam

= 2,33 x10 −4 lb/detik

Densitas campuran; ρ

= 1327 kg/m3

= 82,8463 lb/ft3

Viskositas, µ

= 0,5489 cp

= 2,04 x 10-4 lbm/ft detik

Q=

F

=

2,33 x10-4 lb/detik
= 2,81 x10-6 ft3/detik
3
82,8463 lb/ft

1)

Laju alir volumetrik;

2)

Diameter optimum, Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 (Peters &Timmerhaus,2004)

ρ

IDop = 0,133 (2,81 x10 -6 )0,4 (82,8463)0,2 = 0,0019 in
Dipilih pipa 1/8 in schedule 40 geankoplis sebagai berikut :
Diameter Luar; OD

= 0,4051 in

Diameter dalam; ID

= 0,269 in = 0,0224 ft

Luas penampang; A

= 0,00040 ft2

3)

Kecepatan laju alir;

v

4)

Bilangan Reynold, NRe =

=

Q 2,81x10-6ft 3 /detik
=
= 0,0070 ft/detik
0,0004 ft 2
A

ρ x ID x v
µ

Universitas Sumatera Utara

=

(82,8463 lb/ft 3 ) x (0, 0224 ft ) x(0,0070ft / det ik )
2,04 x 10-4 lbm/ft.detik

= 63,9053 < 2100 aliran laminer
f =16 /NRe = 16/63,9053 = 0,2503 (Pers.2.10-7, Geankoplis, 1997)
5)

Instalasi pipa:

1 Sharp edge entrance

 A  v2
hc = 0,551− 2 
 A1  2α gc
(0,0070)2 ft / s
hc = 0,55(1− 0)
= 4,18x10−7 ft.lbf / lbm
2
2(1)(32,174)lbm. ft / lbf .s

2 elbow 90°

h f = nKf

(0,0070) 2
v2
= 2(0, 75)
2 gc
2(32,174)

= 1,14 x10 −6 ft.lbf / lbm

1 check valve

h f = nKf

(0, 0070) 2
v2
= 1(0, 75)
2 gc
2(32,174)

= 5, 71x10 −7 ft.lbf / lbm

Ff = 4 f
Pipa lurus 15 ft

∆L.v 2
D.2.gc

(15) . ( 0, 0070 ) = 5,10 x10−4 ft.lbf / lbm
= 4(0, 2503)
( 0,0224 ) .2.( 32,174 )
2

Ff

2


A 
v2
(0,0070) 2
2
= (1 − 0 )
hex =  1 − 1 
2 (1)( 32,174 )
A2  2.α .g c

hex = 7, 61x10 −7 ft.lbf / lbm

1 Sharp edge exit

∑F = 5,12 x10-4 ft.lbf/lbm

Total friction loss:
6)

Tinggi pemompaan, ∆z = 12 ft.lbf/lbm
Dari persamaan Bernoulli:

(

)

2
1
g
P −P
2
v 2 − v1 + (z 2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0
ρ
2 gc
gc

(Geankoplis, 1997)

dimana : v1 = v2 ; ∆v2 = 0 ; P1 = P2 ; ∆P = 0

32,174
(12 ) + 0 + 5,12 x10−4 + Ws = 0
32,174
ws = 12, 000512ft lbf / lbm

0+

Universitas Sumatera Utara

7)

Tenaga pompa,
P=

−6
3
3
Ws Q ρ (12,000512ft lbf / lbm ) (2,81x10 ft / s)(82,8463lb / ft )
=
550 x E
550 x 0,8

P = 6,34 x10 −6 Hp
Digunakan pompa standar 1/10 Hp
D.9 Flash Mixing (TPU-03)
Fungsi

: Mencampur air dengan alum dan soda abu sebelum masuk ke Clarifier

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon Steel SA–283 grade C

Laju Aliran :
Air,

Q

= 0,1464 m3/s

Alum,

Q

= 2,30 x 10-6 m3/s

Soda abu, Q

= 2,81 x 10-6 m3/s

Total laju aliran (Q) = 0,1464 m3/s
1)

Desain :
Digunakan tangki dengan diameter 0,75 m; tinggi larutan dalam tangki 1,5 m :

v=

Q
0,1464
=
= 0,3315m / s
2
πD
π (0, 75) 2
4
4

Waktu pencampuran =

1,5 m
= 4,5242 s
0,3315 m/s

(antara 1 – 1½ det; desain diterima)
Volume air, Va

= (3,14).(0,75)2.(1,5)/4 = 0,662 m3

Volume tangki, Vt = 1,5 Va
Tinggi tangki, H
2)

(Kawamura, 1991)

=

= 0,993 m3

4vt
4(0,993)
=
= 2, 25m
2
3,14 D
3,14(0, 75) 2

Perhitungan daya flash mixer :
G x t = 1000; dengan G = kecepatan gradien
G x 1,12 = 1000 ;

(Kawamura, 1991)

G = 892,857

0,5

G = (P/µv)

P = G2.µ.v = (892,857/s)2(2,34.10-3 N.s/m2)(0,3315 m/s)
= 618,3910 J/s = 0,0461 Hp

Universitas Sumatera Utara

Efisiensi 80% ; daya motor penggerak = 0,0461 /(0,8) = 0,0576 Hp
Digunakan daya mixer 1/10 hp.
3)

Jenis impeller yang disarankan : 4 blade turbin 45°

(Kawamura, 1991)

Jumlah baffle : 4 buah

4)

5)

Da/Dt = 1/3 ;

Da = 0,75/3

= 0,25 m

(McCabe,1999)

W/Da = 1/6 ;

W = 0,25/6

= 0,042 m

E/Da = 1;

E = Da

= 0,042 m

J/Dt = 1/12;

J = 1/12(0,75) = 0,0625 m

L/Da = ¼;

L = ¼(0,25)

= 0,0625 m

Tekanan hidrostatis bahan, Ph = Po +

ρ (Hs − 1)
144

Dimana Po

= Tekanan awal 1 atm = 14,7 psi

Ph

= 14, 7 psi +

230, 2610 lb / ft 3 ( 7, 3818 ft − 1)
= 24,9047 psi
144
= 1, 2 x 24,9047 = 29,8856 psi

Ketebalan silinder
ts

ts

=

=

PxR
+ nc
SE − 0,6 P
(29,8856 Psi ) x (44, 2915in)
+ 0,125 = 0, 2133 in
(18.750 psi x 0,8) − (0, 6 x 29,8856 Psi)

Digunakan silinder dengan ketebalan ¼ in,Tebal tutup dianggap sama karena
terbuat dari bahan yang sama.

Universitas Sumatera Utara

LAMPIRAN E
PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam rencana pra rancangan pabrik Licopen digunakan asumsi sebagai berikut:
1. Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
2. Kapasiatas maksimum adalah 25000 ton/jam
3. Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT)
4. Harga alat disesuaikan dengan basis 13 Januari 2014, dimana nilai tukar dollar
terhadap rupiah adalah US$ 1 = Rp 11.987

(kurs bank Indonesia, 13 januari

2014)

LE. 1.

Modal Investasi Tetap (Fixed Capital Investment)

LE.1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

LE.1.1.1 Biaya Tanah Lokasi Pabrik
Biaya tanah pada lokasi pabrik diperkirakan Rp 575.000/m2
(Kantor Kecamatan Medan Deli, 2013)
Luas tanah seluruhnya

= 9.000 m2

Harga tanah seluruhnya

= 9.000 m2 × Rp 575.000/m2 = Rp 5.462.500.000

Biaya perataan tanah diperkirakan 5 % dari harga tahan seluruhnya (Timmerhaus,
2004)
Biaya perataan tanah = 0,05 × Rp 5.462.500.000 = Rp 273.125.000
Total biaya tanah

= Rp 5.462.500.000 + Rp 273.125.000 = Rp 5.735.625.000

LE.1.1.2 Harga Bangunan
Tabel LE – 1 Perincian Harga Bangunan
No
1
2
3
4
5
6

Bangunan
Pos keamanan
Areal bahan baku
Parkir
Taman
Timbangan
Ruang control

Luas
80
400
1000
1000
100
100

Harga/m
500.000
3.000.000
350.000
350.000
3.000.000
4.500.000

Total
40.000.000
1.200.000.000
350.000.000
350.000.000
300.000.000
450.000.000

Universitas Sumatera Utara

7
8
9
10
11
12
13
14