Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Keramik Barium Titanat dengan Kapasitas Produksi 700 Ton/Tahun

  

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN NERACA MASSA

  Kapasitas pembuatan keramik BaTiO adalah 700 ton/tahun dengan ketentuan

  3

  sebagai berikut : 1 tahun = 330 hari kerja 1 hari = 24 jam Kapasitas tiap hari : ton 1 tahun 1000 kg = 700 x x tahun 330 hari 1 ton

  = 2121,212 kg/ hari Kemurnian = 99,99 % (BaTiO )

  3 Impiuritis = 0,01 % (BaCO , TiO )

  3

  2 Perhitungan Mundur Furnace 1.

  8 CO

  2

  6

  7 Furnace BaCO

  BaTiO

  3

  3 TiO

2 BaCO (s) + TiO (s) BaTiO (s) + CO (g)

  3

  2

  3

  2

  6

  7

8 Neraca Massa total : F = F + F

  Neraca masing

• – masing komponen :

  7 F BaTiO = 2121,212 kg/hari

  3

  7 N BaTiO = 9,0964 kmol/hari

  3 Kemurnian produk yang diinginkan adalah 99,99 % yang berfasa padatan sehingga

  banyaknya massa mol BaCO dan TiO yang bereaksi adalah sebesar 99,99 % agar

  3

  2

  didapat kemurnian produk yang diinginkan, maka :

  7

  8

  6 N BaTiO = N CO = 0,999 N BaCO

  3

  2

  3

  6 N BaCO = 9,0973 kmol/hari

  3

  6 N TiO = 9,0973 kmol/hari

  2 LA-1

  LA-2 Maka,

  6 F BaCO = 9,0973 x 197,336 = 1795,23 kg/hari

  3

  6 F TiO = 9,0973 x 79,866 = 726,56 kg/hari

  2

  8 F CO = 9,0946 x 44,0095 = 400,30 kg/hari

  2

  7 F BaCO = (9,0955 - 9,0946 ) x 197,336 = 0,180 kg/hari

  3

  7 F TiO = (9,0955 - 9,0946 ) x 79,866 = 0,072 kg/hari

  2

  6

  6

  6

  3

  2

  = 1795,23 kg/hari + 726,56 kg/hari = 2521,79 kg/hari

2. Pneumatic Press

  4

  5 Pneumatic Press BaCO

  BaCO

  3

  3 TiO

  TiO

  2

  2 Neraca Massa Total

  4

  5

6 F = F =F

  = 2521,79 kg/hari Neraca Massa Komponen :

  4

5 F BaCO = F BaCO

  3

  3

  = 1795,23 kg/hari

  4

5 F TiO = F TiO

  2

  2

  = 726,56 kg/hari

3. Mixer

  3

  4 Mixer BaCO

  BaCO

  3

  3 TiO

  TiO

  2

  2 Neraca Massa Total

  3

4 F = F

  = 2521,79 kg/hari

  LA-3 Neraca Massa Komponen :

  3

  4 F BaCO = F BaCO

  3

  3

  = 1795,23 kg/hari

  3

  4 F TiO = F TiO

  2

  2

  = 726,56 kg/hari

  4. Conveyor

  3

  2

  1

  2

  3 Conveyor BaCO

  3 TiO

  2 Neraca Massa Total

  1

  2

  3 F + F = F

  = 2521,79 kg/hari Neraca Massa Komponen :

  1

  3 F BaCO = F BaCO

  3

  3

  = 1795,23 kg/hari

  2

  3 F TiO = F TiO

  2

  2

  = 726,56 kg/hari

  Perhitungan Maju Conveyor 1.

  BaCO TiO

  3

  2

  1

  2

  3 Conveyor BaCO

  3 TiO

  2 Neraca Massa Total

  1

  2

  3 F + F = F

  = 2521,79 kg/hari Neraca Massa Komponen :

  LA-4

  1

  3 F BaCO = F BaCO

  3

  3

  = 1795,23 kg/hari

  2

  3 F TiO = F TiO

  2

  2

  = 726,56 kg/hari

   Mixer 2.

  Mixer

  BaCO BaCO

  3

  3 TiO

  TiO

  2

  2 Neraca Massa Total

  3

  4 F = F

  = 2521,79 kg/hari Neraca Massa Komponen :

  3

  4 F BaCO = F BaCO

  3

  3

  = 1795,23 kg/hari

  3

  4 F TiO = F TiO

  2

  2

  = 726,56 kg/hari

  3. Pneumatic Press

  4

  5 Pneumatic Press BaCO

  BaCO

  3

  3 TiO

  TiO

  2

  2 Neraca Massa Total

  4

  5 F = F

  = 2521,79 kg/hari Neraca Massa Komponen :

  4

  5 F BaCO = F BaCO

  3

  3

  = 1795,23 kg/hari

  4

  5 F TiO = F TiO

  2

  2

  = 726,56 kg/hari

  LA-5

   Furnace 4.

  8 CO

  2

  6

  7 Furnace BaCO

  BaTiO

  3

  3 TiO

  2

  3

  2

  3

  2

  6

  7

8 Neraca Massa total : F = F + F

  Neraca masing

• – masing komponen :

  7 F BaTiO = 2121,212 kg/hari

  3

  7 N BaTiO = 9,0964 kmol/hari

  3 Kemurnian produk yang diinginkan adalah 99,99 % yang berfasa padatan sehingga

  banyaknya massa mol BaCO dan TiO yang bereaksi adalah sebesar 99,99 % agar

  3

  2

  didapat kemurnian produk yang diinginkan, maka :

  7

  8

  6 N BaTiO = N CO = 0,999 N BaCO

  3

  2

  3

  6 N BaCO = 9,0973 kmol/hari

  3

  6 N TiO = 9,0973 kmol/hari

  2 Maka,

  6 F BaCO = 9,0973 x 197,336 = 1795,23 kg/hari

  3

  6 F TiO = 9,0973 x 79,866 = 726,56 kg/hari

  2

  8 F CO = 9,0946 x 44,0095 = 400,30 kg/hari

  2

  7 F BaCO = (9,0955 - 9,0946 ) x 197,336 = 0,180 kg/hari

  3

  7 F TiO = (9,0955 - 9,0946 ) x 79,866 = 0,072 kg/hari

  2

  6

  6

  6 F total = F BaCO + F TiO

  3

  2

  = 1795,23 kg/hari + 726,56 kg/hari = 2521,79 kg/hari

  

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN NERACA PANAS

  Basis Perhitungan : 1 hari operasi Satuan operasi : kJ/hari

  O

  Temperatur : 28 C Neraca panas menggunakan rumus

• – rumus perhitungan sebagai berikut : Perhitungan Cp padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison, dimana nilai kontribusi unsur atom, yaitu :

  Tabel LB.1 Tebel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison Unsur Atom

  E

  ∆ Ba 32,37

  Ti 27,24 O 13,42 C 10,89

  Sumber : (Perry, 1999) Rumus Metode Hurst dan Harrison : C =

  PS . ∆ =1

  Dimana : C = Kapasitas panas padatan (J/mol.K)

  PS

  n = Jumlah unsur atom yang berbeda dalam suatu senyawa Ni = Jumlah unsur atom i dalam senyawa ∆ = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada tabel LB.1

  O

  Menghitung Cp. BaCO pada 28 C :

3 Cp + 3

  = ∆E Ba + ∆E C ∆E O = 32,37 + 10,89+ 3 (13,42) = 83,52 J/mol.K

  O

  Menghitung Cp TiO pada 28 C :

2 Cp + 2

  = ∆E Ti ∆E O = 27,24 + 2 (13,42)

  LB-1

  LB-2 = 54,08 J/mol.K

  O

  Menghitung Cp BaTiO pada 28 C :

3 Cp + 3

• Ba ∆E Ti ∆E O

  = ∆E

  = 32,37 + 27,24+ 3 (13,42) = 99,87 J/mol.K

  Dari data tabel kontribusi atom maka didapat Cp padatan, yaitu : Senyawa Cp(j/mol.k)

  BaCO 83,52

  3 TiO 54,08

  2 BaTiO 99,87

  3 O O

  (kkal/mol) pada suhu 25

  C, yaitu : Dari data entalpi pembentukan ∆H f

  O

  Senyawa (kkal/mol) ∆H f

  BaCO -289,9

  3 TiO -225,79

  2 BaTiO 4,23

  3 CO -94,5

  2 Sumber :( Perry, 1999) LB.1 Furnace

  8 CO

  2

  6

  7 Furnace BaCO

  BaTiO

  3

  3 TiO

  2 301,15

  6 Panas masuk furnace = (

)

298,15

  Tabel LB.3 Panas Masuk Furnace

  Alur Komponen F(kg/hari) N(kmol/hari) N1∫Cp dT

  BaCO 1.795,23 9,0973

  3

  6 TiO 726,56 9,0973

  2 Q in

• ∑N
• CO
• ∆H f BaCO3
• ∆H f TiO3
• – (-289,9) – (-225,79) = 425,42 j/mol

  4

  2

  (1.623

  2

  2

  )

  3

  x10

  (1.623.15

  3

  3

  ) +

  3,746

  x 10

  ) =1x(19,02(1.623,15-298,15) +

  (1.623,15

  4

  4

  )

  5

  x 10

  (1.623,15

  5

  15

  5

  ) = 68.723, 945 j/mol

  ∆Hr

  = 425,42 + (-110,644+- 71,656+ 132.327,75 + 68.723, 945) = 19.157,115 j/mol r = 9,0964 kmol/hari

  0,0796

  2

  LB-3

  (g) Reaksi : ∆Hr = (∆H f BaTiO3 + + ∆H f CO2

  Panas Keluar Furnace = ∑N

  7 BaTiO3 ( ) 1623 ,15

  301,15

  8 CO2 ( ) 1623 ,15

  301,15

  = 9,0964 kmol/hari x 99,87 J/mol.K(1623,15-301,15)+9,0964 kmol/hari x68.723,94 J/mol = 1.826.123,495 kJ/hari BaCO

  3

  (s) + TiO

  2

  (s) BaTiO

  

3

  2

  ) = 4,23 + (-94,5)

  (

  1.Panas Reaksi Pembakaran ∆H R (1.623,15) = ∆H R

  (298,15) + ∑σ

  ( )

1623 ,15

298,15

  ∑σ

  ( 3) 1623 ,15 298,15

  = -1(83,52)x(1.623,5-298,15) = -110,644 j/mol

  ∑σ

  ( 2) 1623 ,15 298,15

  = - 1 (54,08) x (1.623,15-298,15) = - 71,656 j/mol

  ∑σ (

  3) 1623 ,15 298,15

  = (99,87) x(1.623,15 – 298,15) = 132.327,75 j/mol

  1623 ,15 298,15

• – 298,15
• 5
• 8
• – 7,37
• – 298,15
• 12
• 298,
• – 298,15
• – 8,133

  LB-4 r = 174.260,99 kJ/hari

  ∆Hr

  Panas yang dibutuhkan : Q = Q + r

  out – Q in ∆Hr

  = 1.826.123,495 kJ/hari

• – 0 kJ/hari + 174.260,99 kJ/hari = 2.000.384,49 kJ/hari

  

LAMPIRAN C

SPESIFIKASI PERALATAN

  Spesifikasi peralatan dihitung berdasarkan urutan peralatan dalam flowsheet pembuatan keramik barium titanat.

  LC.1 Gudang Penyimpanan TiO (G - 101)

  2

  2 Bentuk : Bangunan berbentuk balok dengan atap berbentuk limas

  Bahan : Beton Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 C Jumlah Gudang : 1 unit TiO yang diangkut dengan truk dimasukkan langsung kegudang penyimpanan

  2

  dengan kapasitas 30 hari. TiO ditempatkan dalam sak 2 – sak dengan berat @ 50 kg. Jadi 1 sak memuat :

  50

2 Valume TiO = =

  2 ₃ 4.000 /

  2

  3

  = 0,0125 m /sak Kebutuhan TiO = 726,56 kg/hari

  2 Banyak sak yang dibutuhkan dalam 30 hari : 726,56

30 Jumlah sak (@ 50 kg) =

  50 /

  = 435,94 sak Volume total sak dalam 30 hari = 0,0125 x 435,94

  3

  = 5,4492 m Faktor kosong ruangan = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga :

  3 Volume gedung yang dibutuhkan = 1,4 x 5,4492 m

  3

  = 7,6289 m Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 2,5 m, dengan tinggi tumpukan TiO 2 m, sehingga :

2 V = p x l x t

  7,6289 = 2,5 x l x 2 LC-1

  LC-2 l = 1.526 m Tinggi bangunan direncanakan 2x tinggi tumpukan bahan baku = 4 m. Sehingga, ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang = 2,5 m Lebar = 2 m Tinggi = 4 m

  LC.2 Gudang Penyimpanan BaCO

3 (G - 102)

  Fungsi : Tempat penyimpanan BaCO sebelum diproses selama 30

  3

  hari Bentuk : Bangunan berbentuk balok dengan atap berbentuk limas Bahan Kontruksi : Beton Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm

  

O

  Suhu : 30 C Jumlah gudang : 1 unit BaCO yang diangkut dengan truk dimasukkan langsung ke gudang penyimpanan

  3

  dengan kapasitas 30 hari, BaCO ditempatkan dalam sak 3 – sak dengan berat @ 50 kg.

  50

3 Valume BaCO = =

  3 ₃ 4.286 /

  3

  3

  = 0,01167m /sak Kebutuhan BaCO = 1795,23 kg/hari

  3 Banyak sak yang dibutuhkan dalam 30 hari : 1795,23

30 Jumlah sak (@ 50 kg) =

  50 /

  = 1.077,14 sak Volume total sak dalam 30 hari = 0,01167 x 1.077,14

  

3

  = 12,566 m Faktor kosong ruangan = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga :

  3 Volume gedung yang dibutuhkan = 1,4 x 12,566 m

  3

  = 17,59 m

  LC-3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 4 m, dengan tinggi tumpukan BaCO 2 m, sehingga :

3 V = p x l x t

  17,59 = 4 x l x 2 l = 2,199 m Tinggi bangunan direncanakan 2x tinggi tumpukan bahan baku = 4 m. Sehingga, Panjang = 4 m Lebar = 2,5 m Tinggi = 4 m

  LC.3 Bucket Elevator (BE - 103)

  Fungsi : Mengangkut TiO dari gudang penyimpanan ke silo

  2 Bentuk : Continuous

• – Bucket elevator

  Bahan Kontruksi : Malleable - iron Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm

  

O

  Suhu : 30 C Jumlah : 1 unit Faktor kelonggaran : 12 % (Perry&Green, 1997) Laju umpan = 726,56 kg/hari = 30,27 kg/jam Kapasitas total conveyor = (1 + faktor keamanan ) x Laju umpan

  = (1 + 0,12 ) x 30,27 kg/jam = 33,90 kg/jam = 0,0339 ton/jam

  Untuk bucket elevator kapasitas 2 ton/jam, spesifikasi :

• Tinggi elevator = 25 ft

  (Perry&Green,1997)

• Ukuran bucket = (6 x 4 x 4,25) in
• Jarak antar bucket = 12 in Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) :

  0,63

  P = 0,07 m ∆Z

  (Timmerhaus,2004) Dimana : P = Daya (kW)

  M = Laju Alir Massa (kg/s)

  LC-4 ∆Z = Tinggi Elevator (m) m = 33,90 kg/jam = 0,0094 kg/s

  ∆Z= 25 ft = 7,62 m

  0,63

  P = 0,07 (0,0094) (7,62) = 0,028 kW = 0,03785 hp

  Efisiensi motor = 80 % Maka dipakai motor dengan daya ½ hp

  LC.4 Bucket Elevator (BE

• – 104)

  Fungsi : mengangkut BaCO dari gudang penyimpanan

  3 BaCO ke silo

3 Jenis : Continuous

• – bucket Elevator

  Bahan konstruksi : Malleable

• – iron

  Jumlah : 1 unit Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm

  O

  Suhu : 30 C Faktor kelonggaran = 12 % (Perry & Green, 1997) Laju umpan = 1795,23 kg/hari = 74,80 kg/jam Kapasitas total conveyor = (1 + faktor keamanan) x Laju umpan

  = (1 + 0,12) x 74,80 kg/jam = 83,77 kg/jam = 0,0838 ton/jam

  Untuk bucket elevator kapasitas < 2 ton/jam, spesifikasi :

• Tinggi elevator = 25 ft (Perry& Green,

  1997)

• Ukuran elevator = (6 x 4 x 4,25 ) in
• Jarak antar bucket = 12 in Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) :

  0,63

  P = 0,07 m (Timmerhaus, 2004)

  ∆Z Dimana : P = Daya (kW) m = laju alir massa (kg/s)

  LC-5 ∆Z= tinggi elevator (m)

  M = 83,77 kg/jam = 0,0233 kg/s ∆Z = 25 ft = 7,62 m 1 hp = 0,74570 kW

  0,63

  P = 0,07 (0,0233) (7,62) = 0,05 kW = 0,067 hp

  Daya yang dibutuhkan = 0,067 hp/0,8 = 0,084 hp Maka dipakai motor dengan daya ½ hp.

  LC.5 Silo (S-110)

  Fungsi : menampung TiO dari Bucket elevator

  2 Jenis : mass-flow silo

  Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 C

  Tekanan (P) : 1 atm Desain alat untuk silo

  Valley bentuk bawah valley

  Laju alir masuk : 726,565 kg/hari = 30,27

  2

  3

  : 4000 kg/m ρ TiO Kebutuhan perancangan: 7hari Untuk kapasitas 1 minggu hari dapat dihitung :

  2

  = 30,27 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari

  F TiO

  = 5085,95 kg

  5085 ,95

  2

  2

  3 Volume Tio = = = 1,27 m ₃ 4000

  2 /

  Faktor kelonggaran = 20 %

  3 Volume yang dibutuhkan = (1,2) 1,27m

  3

  = 1,526 m Diameter dan tinggi silo  Volume silo (V

  s

2 H; asumsi : Di:H=1:3

3 Di = 0,865 m

  i

  Untuk kapasitas 1 minggu hari dapat dihitung : LC-6

  : 4286 kg/m

  Laju alir masuk : 1795,23kg/hari = 74,80 kg/jam ρ BaCO3

  Valley bentuk bawah valley

  Tekanan (P) : 1 atm Desain alat untuk silo

  dari Bucket elevator Jenis : mass-flow silo Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur (T) : 30 C

  

3

  Fungsi : menampung BaCO

  LC.6 Silo (S-111)

  Diasumsikan perbandingan diameter dan tinggi silo dan valley 5:1, maka Diameter valley adalah 1/5 x 0,865 m = 0,173 m Tinggi valley adalah 1/5 x 2,6 m = 0,52 m Ukuran Bin opening (valley) = B =0,10 m Dan θ yang sesuai adalah 22

  = 3 x 0,865 m= 2,6 m  Volume valley (Vv)

  H = 3 x D

  ) Vs =

  3

  3

  πDi

  4

  3

  (brownell,1959) 1,526 =

  3

  πDi

  4

  3

  Vs =

  πDi

  4

  1

3 Kebutuhan perancangan: 7hari

  LC-7 = 74,80 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari

  F BaCO3

  = 12.566,6 kg _{BaCO 3 12.566,6}

  3 Volume = = = 2,932 m BaCO3

₃

_{BaCO 3} 4286 /

  Faktor kelonggaran = 20 %

  

3

Volume yang dibutuhkan = (1,2) 2,932 m

  3

  = 3,52 m Diameter dan tinggi silo

  )  Volume silo (V s

  1

  2 Vs = H; asumsi : Di:H=1:3

  πDi

  4

  3

  3 Vs =

  (brownell,1959) πDi

  4

  3

  3

  3,52 = πDi

  4

  3

3 Di = 1,490 m

  Di = 1,143 m H = 3 x D = 3 x 1,143 m= 3,43 m

  i

   Volume valley (Vv) Diasumsikan perbandingan diameter dan tinggi silo dan valley 5:1, maka Diameter valley adalah 1/5 x 1,143 m = 0,229m Tinggi valley adalah 1/5 x 3,43 m = 0,686m Ukuran Bin opening (valley) = B =0,15 m Dan θ yang sesuai adalah 22

  LC.7 Screw conveyor (SC-112)

  Fungsi : mengangkut TiO menuju Mixer

  2 Bahan Konstruksi : Carbon steel

  Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 30 atm

  Jumlah : 1 unit Data :

  = 726,56 kg/hari = 30,27 kg/jam = 0,0084 kg/s

  F TiO2

  3 = 4000 kg/m

  ρ TiO2

  LC-8 Direncanakan dalam suatu proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 20 m = 65,616 ft Laju volumetrik conveyor :

  30,27

  1 /

  =

  3

  4000 1/6 /

  3 -5

  3

  = 0,0454 m /jam = 1,2614x10 m /s

  0,82

  Daya conveyor, P = 0,07 F L Dimana : P = Daya conveyor (kW) F = Laju alir massa (kg/s) L = Jarak angkut (m)

  0,82

  Maka P = 0,07 x (0,0084) x 20 = 0,02780 kW = 0,03730 hp

  Efisiensi motor = 80 % Daya yang dibutuhkan = 0,03730 hp/0,8 = 0,0466 hp Maka dipakai motor dengan daya ½ hp

  LC.8 Screw Conveyor (SC-113)

  Fungsi : Mengangkut BaCO menuju Mixer

  3 Bahan Konstruksi : Carbon steel

  Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 30 C

  Jumlah : 1 unit Data : F = 1795,23 kg/hari = 74,780 kg/jam = 0,02078 kg/s

  BaCO3

  3

  = 4.286 kg/m ρ BaCO3 Direncanakan dalam satu proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 20 m = 65,616 ft Laju volumetrik conveyor :

  74,780

  1 /

  =

  3

  4286 1/6 /

  3 -5

  

3

  = 0,1047 m /jam = 2,9087x 10 m /s

  0,82

  Daya Conveyor, P = 0,07 F L

  LC-9 Dimana : P = Daya conveyor (kW) F = Laju alir massa (kg/s) L = Jarak angkut (m)

  0,82

  Maka P = 0,07 x (0,02078) x 20 = 0, 0582 kW

  Efisiensi motor = 80 % Daya yang dibutuhkan = 0,0780 hp/0,8 = 0,0979 hp Maka dipakai motor dengan daya ½ hp

  LC.9 mixer (M-114)

  Fungsi : Mencampurkan semua bahan baku agar menjadi homogen Jenis : Ribbon mixer Jumlah : 1 unit Bahan Konstruksi : Carbon steel Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 C Perhitungan dimensi pencampuran

  Tabel LC.1 komposisi bahan yang masuk ke Mixer (M-114) Laju Alir

  V ρ campuran

  3

  3

  (kg/jam) (kg/m ) (M /jam) BaCO 1795,23 4.286 0,4189

  3 TiO 726,565 4.000 0,1816

  2 Total 2521,79 4.119,26 0,6005

  Laju massa = 2521,79 kg/jam Waktu tinggal = 4 jam Perhitungan :

  a. Volume Tangki

  3

  3 Volume campuran, V = 0,6005m /jam x 4 jam = 2,402 m

1 LC-10

  3 Volume tangki, V = 1,2 (2,402) = 2,8824 m t

  b. Diameter dan tinggi shell

• Volume shell tangki (V
• Volume tutup tangki (Ve)

  = 3,1473 m

  7

  24

  3

  2,8824 m

  3

  =

  7

  24

  3

  3

  3

  (brownell & Yaoung, 1959)

  = 1,4655 m = 4,808 ft = 57,696in H

  s

  = 1,4655 m = 4,808 ft = 57,696in

  c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 1,4655 m Rasio axis = 2:1 Tinggi tutup = ½(

  1,4655

  2

  ) = 0,3664 m Maka, tinggi total tangki = 1,4655 m + 0,3664 m = 1,832 m

  d. Tebal shell tangki Untuk cylindrical shells :

  = .

  . −0,6

  P = maximum allowable internal pressure r = jari- jari tangki S = maximum allowable working stress Ej = joint efficiency Cc= allowance for corrosion

  V = Vs + Ve =

  3

  LC-11 Tekanan udara luar, P = 1 atm = 101, 325 kPa

  V

  Direncanakan : H

  s

  = D

  t

  1:1 Dimana : H

  s

  = tinggi shell D

  t

  = diameter dalam tangki

  s

  )

  s

  24

  =

  4

  2

  =

  4

  2

  =

  4

  3

  (perry, 2007)

  Ve =

• Volume tangki (V)
• (Timmerhaus, 2004) Dimana :

  o

  2

  2 P = F/A = (2521,79kg/jam)(4 jam)(9,8 m/s ]

  )/[π/4(1,8435 m)

  2

  = 37.054,38 N/m = 37,05 Kpa

  P = P + P

  operasi o

  = 101,325 kPa + 37,05 kPa = 138,379 kPa P = (1,2)( 138,379 kPa)

  design

  = 166,055 kPa = 24,084 psi Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA

• – 285, Grade C : S = 13.750 psi Ej = 0,85 C = 0,02 in/tahun n = 10 tahun Cc = 0,02 in/tahun x 10 tahun = 0,2 in .
• =

  . −0,6 24,084 57,696

  = = 0,119

  (13.750 0,85)−(0,6 24,084 )

  Maka tebal shell yang dibutuhkan = ½ in

  e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.

  Maka tebal shell standart yang digunakan = ½ in ( Brownell,1959)

  f. Sistem pengaduk Jenis pengaduk : Double helical ribbon Untuk ribbon blender kecepatan yang dipakai adalah 280 ft/min (tabel 19.2 perrys) Daya motor yang digunakan 1 hp Untuk Double helical ribbon standart (Geankoplis, 2003), diperoleh :

  LC-12 Da/Dt = 1/3 : Da = 1/3 x 1,4655 m = 0,4885 m W/Da = 1/5 : W = 1/5 x 0,4885 m = 0,0977 m Dimana : Dt = diameter tangki Da = diameter helical W = lebar blade pada helical

  LC.10 Screw Conveyor (SC-210)

  Fungsi : Mengangkut campuran BaCO dan TiO menuju

  3

  2 Pneumatic press.

  Bahan Konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 C Jumlah : 1 unit Data : F = 2521,79 kg/hari = 105,075kg/jam = 0,0292 kg/s

  campuran

  3

  = 4.119,26 kg/m Ρ campuran Direncanakan dalam satu proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 20 m = 65,616 ft Laju volumetrik conveyor :

  105,075

  1 /

  =

  3

  4.119,26 1/6 /

  3 -5

  

3

  = 0,1530 m /jam = 4,2514 x 10 m /s

  0,82

  Daya Conveyor, P = 0,07 F L Dimana : P = Daya conveyor (kW) F = Laju alir massa (kg/s) L = Jarak angkut (m)

  0,82

  Maka P = 0,07 x (0,0292) x 20 = 0, 077 kW = 0,1035 hp

  Efisiensi motor = 80 % Daya yang dibutuhkan = 0,1035 hp/0,8 = 0,130 hp

  LC-13 Maka dipakai motor dengan daya ½ hp

  LC.11 Pneumatic press (P-211)

  Fungsi : Tempat mencetak campuran menjadi blok keramik Bahan konstruksi : Plat baja Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Jumlah : 1 unit ₂

  = −

  4

  (Heine, 1967) Dimana : P = Tekanan Udara, umumnya 90-110 psi dc = Diameter piston (in) W = Berat total (lbm) Faktor toleransi = 10 % W = (100+10)% x 20 kg = 22 kg = 4,85 lb

• ²

  dc = ₂

  16+4,85

  =

  3,14 100

  = 0,066 in

  LC.12 Belt Conveyor (BC-212)

  Fungsi : Mengangkut blok keramik ke gudang penyimpanan sementara Jenis : Horizontal belt conveyor Bahan Konstruksi : Carbon Steel Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 atm Jumlah : 1 unit Data : Jumlah materi : 2521,79kg/hari = 105,075 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %

  LC-14 Kapasitas materi : 1,2 x 105,075 kg/jam = 126,09 kg/jam = 0,126 ton/jam Panjang : 20 ft Menghitung daya conveyor : P = P + P + P

  empty horizontal vertikal

  Kecepatan conveyor (µ) dapat dihitung : tabel 5.5a wallas diperoleh data untuk conveyor = 87,9

  0,126

  µ = x 100

  87,9

  = 0,1434 ft/menit Menghitung daya empty

  

Horsepower conveyor dengan panjang 20 ft dan tebal belt conveyor 24 inci

  dapat dilihat dari grafik 5,5c wallas yaitu = 0,1 hp P = 0,1434 x 0,1 = 0,01434 hp

  empty

  Menghitung daya horizontal P = (0,4 + L/300)(w/100)

  horizontal

  (Wallas,1988)

  20 = 20,0764

  = cos 5 P = (0,4+20,0764/300)( 0,126/100) =0,00059 hp

  horizontal

  Menghitung Daya vertikal P = 0,001 H.w

  vertikal

  (Wallas,1998) H = 20 tg 5 = 1,7498 ft P = 0,001 x 1,7498 x 0,126

  vertikal

  = 0,00022 hp Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah : P = 0,01434 hp + 0,00059 hp + 0,00022 hp

  = 0,01515 hp Efisiensi motor 80 % Daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor ,0,1515 /0,8 = 0,0189 hp

  LC-15 Maka digunakan motor standar dengan daya ½ hp

  LC.13 Gudang Penyimpanan Sementara Blok Keramik (G-213)

  Fungsi : Tempat penyimpanan sementara blok keramik selama 30 hari Bentuk : Bangunan persegi dengan atap berbentuk limas Bahan : Beton

  Suhu : 30 C Jumlah : 1 unit Perhitungan desain bangunan keramik yang telah dicetak memiliki berat 340,2504 gr/blok keramik

  3

  = 4.119,26 kg/m ρ campuran

  0,34025

• 5

  Volume produk keramik = 8,25 x 10 = F/ρ = ₃

  4.119,26 /

  3

  m /blok Laju produk keramik = 2521,79 kg/hari = 105,075 kg/jam Perkiraan banyaknya blok keramik yang tersimpan didalam gudang sementara

  105,075

  jumlah blok (@0,34025kg) =

  0,34025

  = 308,82 blok/jam

• 5

  3 Volume total : 308,82 blok/jam x 8,25 x 10 m /blok x 30 hari x 24 jam/hari

  3

  = 18,366 m Faktor kosong ruangan = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga :

  3

  3 Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 18,366 m = 25,71 m

  Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 5 m,dengan tinggi tumpukan 2 m, sehingga : V = p x l x t 25,71 = (5) x (l) x (2) L = 2,57 m

  Tinggi bangunan direncanakan 2x tinggi tumpukan bahan baku = 5 m

  LC-16 Sehiggga ukuran bangun gedung yang digunakan adalah Panjang = 5 m Lebar = 3 m Tinggi = 4 m

  LC.14 Belt conveyor (BC-310)

  Fungsi : Mengangkut blok keramik ke furnace Bahan Konstruksi : Carbon Steel Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 atm Jumlah : 1 buah Data : Jumlah materi : 2521,79kg/hari = 105,075 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 % Kapasitas materi : 1,2 x 105,075 kg/jam = 126,09 kg/jam = 0,126 ton/jam Panjang : 20 ft Menghitung daya conveyor : P = P + P + P

  empty horizontal vertikal

  Kecepatan conveyor (µ) dapat dihitung : Asumsi tebal belt conveyor 24 inci dengan angle of repose 20 maka dari tabel 5.5a wallas diperoleh data untuk conveyor = 87,9

  0,126

  µ = x 100

  87,9

  = 0,1434 ft/menit Menghitung daya empty dengan panjang 20 ft dan tebal belt conveyor 24 inci

  Horsepower conveyor

  dapat dilihat dari grafik 5,5c wallas yaitu = 0,1 hp P = 0,1434 x 0,1 = 0,01434 hp

  empty

  Menghitung daya horizontal P = (0,4 + L/300)(w/100)

  horizontal

  (Wallas,1988)

  LC-17

  20 = 20,0764

  = cos 5 P = (0,4+20,0764/300)( 0,126/100) =0,00059 hp

  horizontal

  Menghitung Daya vertikal P = 0,001 H.w

  vertikal

  (Wallas,1998) H = 20 tg 5 = 1,7498 ft P = 0,001 x 1,7498 x 0,126

  vertikal

  = 0,00022 hp Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah : P = 0,01434 hp + 0,00059 hp + 0,00022 hp

  = 0,01515 hp Efisiensi motor 80 % Daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor 0,1515 /0,8 = 0,0189 hp Maka digunakan motor standar dengan daya ½ hp

  LC.15 Furnace (Q-311)

  Fungsi : Tempat peleburan BaCO dan TiO sehingga

  3

  2

  terjadi pembentukan keramik BaTiO

  3 Jenis : Electric Furnace

  Bahan Konstruksi : Refractory brik dengan dinding dalam (86,8 % Mgo, 6,3 % Fe O , 3 %

  magnesite

  2

  3 CaO, 2,6 % SiO ), dinding tengah kaolin

  2 insulating firebrick, dinding luar carbon steel plate SA- grade B, dengan elektroda grafit.

  Kondisi : Tekanan : 1 atm Suhu : 1350 C

  Jumlah : 3 buah

• TiO
• CO

  12,24 m

  3

  ) 0,5 10 = 12,24

  3 Rasio tinggi (T) terhadap diameter (D) adalah L:D = 1:1

  Volume tangki, V =1/4πD

  2 L

  V =1/ 4πD

  3

  3

  2521,23 /

  =1/4πD

  3 D

  3

  = 15,59 m

  

3

D = 2,498 m

  L = 2,498 m slate plate T T

  3 LC-18 T ₁ Magn esite

  Fire bric k T

  4.119,26 /

  = (

  Tabel C.2 Komposisi bahan yang masuk ke Elektric furnace (Q-311)

  726,43 4.000 0,1816 Total

  Komponen Laju alir (kg/jam) ρ (kg/m

  3 ) V campuran (m

  3 /jam)

  BaCO

  3

  1794,80 4.286 0,4188 TiO

  2

  2521,23 4.119,26 0,6120 Reaksi yang terjadi di dalam furnace :

  ( ) 0,5

  BaCO

  3(s)

  2

   BaTiO

  3(s)

  2

  (g) Data : Panas yang dihasilkan = 176.483.931,5 kJ/hari Bahan menduduki 50 % volume dalam tungku, residence time 10 jam.

  Volume tungku =

  2

  LC-19 Tebal dinding tungku reduksi Suhu permukaan dalam tungku 1350 C = 1623,15 K Suhu permukaan luar

  28 C = 301,15 K Asumsi heat loss yang terjadi pada dinding

  2

  2

  q = 500 Btu/ft .hr = 15.769, 53 W/m (Bird, dkk,2001)

  o Magnesite

  Tebal, ∆x = ∆x

  1

  2 T = 1350 C= 1623 K, k=1,46 Btu/ ft .hr( F/ft)=2,53 W/m. (Perry & Green,1997)

  T = 1000 C

  1

  x = (k)(T ) x 1 (Bird,dkk, 2001)

  1 – x – T

  1

  = (k)(T ) x 1 ∆x

  1 – T

  1

  = (2,53)(1623,15

• – 1273,15) x 1/15.769,53 = 0,056 m

  Kaolin insulating firebrick

  Tebal, ∆x = ∆x

  1

  2 T = 1000 C= 1273 K, k=0,23 Btu/ ft .hr( F/ft)=0,4 W/m.K (Perry & Green,1997)

  1 T = 60 C

  2

  x = (k)(T ) x 1 (Bird,dkk, 2001)

  2 – x

  1 1 – T

  2

  = (k)(T ) x 1 ∆x

  2 1 – T

  2

  = (0,4)(1273,15-333,15) x 1/15.769,53 = 0,0315 m

  Carbon steel plate SA-135 Grade B

  Tebal, ∆x = ∆x

3 T = 28 C= 301,15 K, k =45,17 W/m.K (Perry & Green,1997)

  3

  3

  x = (k)(T ) x 1 (Bird,dkk, 2001)

  3 – x

  2 2 – T

  3

  = (k)(T ) x 1

  3

  2

  3

  ∆x – T = (45,17)(333,15-301,15) x 1/15.769,53 = 0,6166 m

  Daya aktual yang dibutuhkan, Q = 2.000.384,486 kJ/hari (Lamp.B)

  LC-20 = 23,15 kW

  Q

  Daya, P =

  η 23,15

  =

  0,96

  = 24,1173 kW = 32,34 hp

  LC.16 Blower (JB-314)

  Fungsi : Mengalirkan gas CO dari furnace ke lingkungan

  2 Jenis : Blower sentrifugal

  Bahan Konstruksi : Commercial steel Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 C Jumlah : 1 unit Perhitungan desain Blower : Laju alir = 400,33 kg/hari = 16,68 kg/jam

  3

  ρ = 1977 kg/m

  16,68

  3 Laju alir volumetrik gas, Q = = 0,0084 m /jam 1977

  Efisiensi blower 75 %sehingga daya blower dapat dihitung dengan persamaan :

  144

  P =

  33.000 144 0,75 0,0084

  P =

  33.000

• 5

  P = 2,76 x 10 Hp Maka dipilih Blower dengan daya motor ½ Hp.

  LC.17 Belt conveyor (BC- 312)

  Fungsi : Mengangkut blok keramik ke gudang penyimpanan produk Jenis : Horizontal belt conveyor Bahan Konstruksi : Carbon Steel Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 atm

  LC-21 Jumlah : 1 unit Data : Jumlah materi : 2121,21 kg/hari = 88,384 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 % Kapasitas materi : 1,2 x 88,384 kg/jam = 106,06 kg/jam = 0,106 ton/jam Panjang : 50 ft P = P + P + P

  empty horizontal vertikal

  Kecepatan conveyor (µ) dapat dihitung : Asumsi tebal belt conveyor 24 inci dengan angle of repose 20 maka dari tabel 5.5a wallas diperoleh data untuk conveyor = 87,9

  0,106

  µ = x 100

  87,9

  = 0,1206 ft/menit Menghitung daya empty

  

Horsepower conveyor dengan panjang 50 ft dan tebal belt conveyor 24 inci dapat

  dilihat dari grafik 5,5c wallas yaitu = 0,1 hp P = 0,1206 x 0,1 = 0,01206 hp

  empty

  Menghitung daya horizontal P = (0,4 + L/300)(w/100)

  horizontal

  (Wallas,1988)

  50 = 50,19

  = cos 5 P = (0,4+50,19/300)( 0,106/100) = 0,00060 hp

  horizontal

  Menghitung Daya vertikal P = 0,001 H.w

  vertikal

  (Wallas,1998) H = 50 tg 5 = 4,374 ft P = 0,001 x 4,374 x 0,106

  vertikal

  = 0,00046 hp Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah : P = 0,01206 hp + 0,00060 hp + 0,00046 hp

  LC-22 = 0,01313 hp

  Efisiensi motor 80 % Daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor 0,01313 /0,8 = 0,0164 hp Maka digunakan motor standar dengan daya ½ hp

  LC.18 Gudang Penyimpanan Keramik BaTiO (G-313)

  3

  3 Bentuk : Bangunan persegi dengan atap berbentuk limas

  Bahan : Beton Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm

  Suhu : 30 C Jumlah : 1 unit Perhitungan desain bangunan Keramik BaTiO di cetak dalam bentuk blok, setiap blok mempunyai ukuran yang

  3

  bervariasi, desain keramik BaTiO diperkirakan sebagai berikut :

3 Mempunyai ukuran :

  3

  3 Volume : 0,0000825 m =82,5 cm

  Massa : 340,2504 gr Direncanakan ukuran blok : Panjang : 8 cm Lebar : 5 cm Tinggi :2,065 cm

  Didalam satu kotak terdapat: 10 buah Dihasilkan 7411,6 blok keramik BaTiO per hari atau 741,16 kotak,

  3 Dengan Faktor kosong ruangan (fk) kotak = 20 %

  3

  2 Volume kotak : 0,0000825 m x 10 lebar x 1,2 = 0,00099 m

  3 Volume keramik selama 30 hari = 741,16 kotak/hari x 0,00099 m /kotak x 30 hari

  3

  = 22,05 m Faktor kosong ruangan (fk) = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga : Volume ruang yang dibutuhkan, V = (1+fk x fj) x V

  g

  3

  = (1 + 0,2 x 0,2 ) x 22,05 m

  = 30,873 m

  3 Direncanakan :

  1. Panjang gedung penyimpanan 5 m, dengan tinggi tumpukan 2 m, sehingga : V = p x l x t

  30,873 = (5) x (l) x (2) L = 3,0873 m

  Sehiggga ukuran bangun gedung yang digunakan untuk penyimpanan keramik BaTiO

  3

  adalah : Tinggi gudang = 4 m Panjang gudang = 5 m Lebar gudang = 3,5 m

  LC-23

  LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS D.1 Tangki Bahan Bakar (TB)

  3

  4 1,465

  3

  =

  1

  4

  2

  2 1,465

  4 =

  3

  =

  3

  8

  H = 1,8660 m

  c. Tinggi cairan dalam tangki

  1

  =

  Fungsi : Menyimpan bahan bakar solar selama 7 hari Bentuk : Selinder tegak dengan alas dan tutup datar Jumlah : 1 unit Kondisi operasi : Temperatur : 30 C

  a. Volume solar (Va) =

  Tekanan : 1 atm Laju massa solar : kg/jam Densitas solar : 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft

  3

  = 890,0712 kg/m

  3

  (Perry & Green,1997) Kebutuhan perancangan : 24 jam Faktor keamanan : 20 %

  Perhitungan Ukuran Tangki

  6,468 ^kg _jam

x 24 jamx 7 hari

890,0712

  b. Diameter dan tebal tangki Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

  = 1,2208

  3 Volume tangki, V t

  = 1,2 x 1,2208 m

  3

  = 1,465 m

  3

3 D = 1,2440 m

  LD-2

  volume cairan x tinggi silinder

  Tinggi cairan dalam tangki =

  volume tangki 1,2208 1,8660

  = = 1,555

  1,465

  d. Tebal tangki Tekanan hidrostatik P

  = ρ x g x t

  3

  

2

  = 890,0712 kg/m x 9,8 m/det x 1,555 m = 13.565,75 kPa

  Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa P = 13.565,75 kPa + 101,325 kPa = 13.667,076 kPa Faktor kelonggaran = 20 % P = (1,2)( 13.667,076 kPa) = 16.400,490 kPa

  design Joint efficiency (E) = 0,8 (Timmerhaus, 2004)

  (S) = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

  Allowable stress

  Tebal shell tangki : t =

  2 −1,2 (16.400,490 )( 1,2440 )

  =