LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS 1. 2. - Digital Librarydigilib.unila.ac.id/4277/24/LAMPIRAN...

92
D-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS Utilitas berfungsi untuk menyediakan bahan-bahan penunjang yang mendukung kelancaran pada sistem produksi di pabrik. Unit-unit yang ada di utilitas terdiri dari : 1. Unit penyediaan dan pengolahan air (Water System) 2. Unit pembangkit steam (Steam Generation System) 3. Unit penyedia udara instrument (Instrument Air System) 4. Unit pembangkit dan pendistribusian listrik (Power Plant and Power Distribution System) A. Unit Penyedia Air dan Steam 1. Perhitungan Kebutuhan Air a. Total kebutuhan air pendingin. Dengan rincian seperti pada tabel berikut: Tabel D.1 Kebutuhan Air Pendingin No. Kebutuhan Jumlah Satuan 1 Reaktor - 201 (RE-201) 19.519,0599 kg/jam 2 Cooler - 301 (CO-301) 10.323,7399 kg/jam Jumlah Kebutuhan 29.842,7998 kg/jam Over design 10% 32.827,0798 kg/jam Recovery 90% 29.544,3718 kg/jam Make-up 10% 3.282,7080 kg/jam

Transcript of LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS 1. 2. - Digital Librarydigilib.unila.ac.id/4277/24/LAMPIRAN...

D-1

LAMPIRAN D

PERHITUNGAN UTILITAS

Utilitas berfungsi untuk menyediakan bahan-bahan penunjang yang mendukung

kelancaran pada sistem produksi di pabrik. Unit-unit yang ada di utilitas terdiri

dari :

1. Unit penyediaan dan pengolahan air (Water System)

2. Unit pembangkit steam (Steam Generation System)

3. Unit penyedia udara instrument (Instrument Air System)

4. Unit pembangkit dan pendistribusian listrik (Power Plant and Power

Distribution System)

A. Unit Penyedia Air dan Steam

1. Perhitungan Kebutuhan Air

a. Total kebutuhan air pendingin.

Dengan rincian seperti pada tabel berikut:

Tabel D.1 Kebutuhan Air Pendingin

No. Kebutuhan Jumlah Satuan

1 Reaktor - 201 (RE-201) 19.519,0599

kg/jam

2 Cooler - 301 (CO-301) 10.323,7399

kg/jam

Jumlah Kebutuhan 29.842,7998

kg/jam

Over design 10% 32.827,0798

kg/jam

Recovery 90% 29.544,3718

kg/jam

Make-up 10% 3.282,7080

kg/jam

D-2

b. Total kebutuhan untuk umpan boiler.

Tabel D.2. Kebutuhan air umpan boiler

No. Kebutuhan Jumlah Satuan

1 Heater (HE-101) 246,7153

kg/jam

2 Heater (HE-102) 38,1180

kg/jam

Jumlah Kebutuhan 284,8333

kg/jam

Over design 10% 313,3166

kg/jam

Recovery 90% 256,3500

kg/jam

Make-up 10% 31,3317

kg/jam

c. Kebutuhan air umum (general uses)

Kebutuhan umum meliputi kebutuhan air karyawan kantor, perumahan dan

sanitasi, kebersihan dan pertamanan, laboratorium dan pemadam

kebakaran.

Tabel D.3. Kebutuhan air untuk general uses

No Kebutuhan Jumlah Satuan

1 Air untuk karyawan & kantor = 15 L/orang/hari

Jadi untuk 134 orang diperlukan air sejumlah 2.0100 m3/hari

2 Air Untuk Laboratorium 1.5000

m3/hari

3 Air untuk Bengkel 0.5000

m3/hari

4 Air Untuk Kebersihan dan Pertamanan 5.0000

m3/hari

Total kebutuhan air bersih 9,0100 m3/hari

0,3760 m3/jam

373,1020 kg/jam

Total kebutuhan air dengan treatment

= General uses + make up Boiler + make up Cooling Water

= (373,1020 + 31,3317 + 3.282,7080) kg/jam

= 3.687,1417 kg/jam

= 3,7162 m3/jam

D-3

Kebutuhan air dipenuhi dengan sumber dari air sungai Santan dengan debit

air 7200 m3/jam.

2. Spesifikasi Peralatan Utilitas

a. Bak Sedimentasi (BS-01)

Fungsi : mengendapkan kotoran dan lumpur yang terdapat pada air sungai.

Jenis : Bak rektangular

Jumlah air sungai = 3.687,1416 kg/jam

= 3,7162 m3/jam

= 981,7143 gal/jam

= 131,2361 ft3/jam

Waktu tinggal 1 – 3 jam

Diambil waktu tinggal 1,5 jam, sehingga dengan Over design 10 % maka

Maka volume bak = 1,1 x 1,5 jam x 32,8131 m3/jam

= 6,1317 m3

= 216,5396 ft3

Luas permukaan bak (A) = Qc/OR (http://water.me.vccs.edu/)

Keterangan:

A = Luas permukaan bak (ft+)

Qc = Laju Alir (gal/jam)

OR = Overflowrate, 500-1.000 gal/jam.ft2

Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft2

Dipilih bak beton dengan ukuran sebagai berikut :

Asumsi: kedalaman bak (t) = 7 ft

= 2,1336 m

Panjang/lebar (p/l) = 3 : 1 – 5 : 1

Diambil p/l = 4 : 1

Luas bak (A) = QR

Qc =

2gal/jam.ft 500

gal/jam 981,7143

= 1,9634 ft2

D-4

l = d

v

4

l =ft 7 4

ft 216,5396 3

= 2,7809 ft

= 0,8476 m

p = 4 x l

= 4 x 2,7809 ft

= 11,1237 ft

= 3,3905 m

Asumsi turbidity = 850 ppm (Powell, 1954)

x (suspended solid) = 42 % (Powell, 1954, gambar 4)

Drain = 42 % × 850 ppm

= 357 ppm

Drain = 3,57 × 10-4 lb/gallon air

= 4,2771 × 10-5 kg/kg air × 3.687,1416 kg/jam

= 0,1577 kg/jam

Air sungai sisa = 3.687,1416 kg/jam – 0,1577 kg/jam

= 3.686,9839 kg/jam

= 3,7160 m3/jam

Tabel D.4. Spesifikasi Bak sedimentasi (BS – 101)

Alat Bak Sedimentasi

Kode BS – 101

Fungsi Mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai sebanyak

3,7162 m3/jam dengan waktu tinggal 1,5 jam

Bentuk Bak rektangular

Dimensi Panjang = 3,3905 m

Lebar = 0.8476 m

Kedalaman = 2,1336 m

Jumlah 1 Buah

D-5

b. Bak Penggumpal (BP – 101)

Fungsi : Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak

penampung awal dengan menambahkan alum Al2(SO4)3, soda

kaustik, dan klorin.

Jenis : Silinder tegak yang dilengkapi pengaduk.

Jumlah air sungai = 3,7160 m3/jam

= 3.687,1416 kg/jam

Over design 10 %.

Waktu tinggal dalam bak 20 – 60 menit (Powell, 1954)

Diambil waktu tinggal 60 menit.

Volume bak = 1,1 × 3,7160 m3/jam × 1 jam

= 4,0876 m3

Dimensi bak silinder tegak dengan H/D = 1

V = ¼ π D2 H

4,0876 m3 = 0,7850 D3

Sehingga

H = D = 1,7333 m

= 5,6865 ft

Jumlah alum yang diijeksikan sebanyak 0,06 % dari air umpan.

Kebutuhan alum = 0,06 % × 3,7160 m3/jam

= 0,0022 m3/jam.

Jumlah soda kaustik yang diijeksikan sebanyak 0,05 % dari air umpan.

Kebutuhan soda abu = 0,05 % × 3,7160 m3/jam

= 0,0019 m3/jam.

Jumlah klorin yang diijeksikan sebanyak 1,2 % dari air umpan.

Kebutuhan klorin = 1,2 % × 3,7160 m3/jam

= 0,0446 m3/jam

Diameter impeller (Di) = 1/3 D

= 0,5778 m

= 1.8955 ft

Tinggi cairan (Z1) = 2

4

D

V

= 2

3

m) 1,7333( 14,3

/jamm 3,71604

= 1,5757 m

D-6

= 5,1696 ft

WELH = Z1 × sg

= 1,5757 × 1,0020

= 1,5789 m

= 5,1799 ft

Putaran pengaduk (N) = Di 2

3048,0600

WELH

Di

Putaran pengaduk (N) = ft 1,8955 2

ft 5,1799

ft 1,8955

3048,0600

= 35,9165 rpm

= 0.5986 rps

Viskositas campuran = 0,0413 kg/m s.

Berdasarkan viskositas campuran < 10 kg/m s maka dipilih jenis impeller

yaitu marine propeller.

NRe =

2

iDN

= 0,0413

1825,9920,5778 35,9165 2 = 288.023,4019

Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, 1993 hal 155 dengan menghubungkan NRe

dan pengaduk jenis marine propeller 3 blade (4), didapatkan Bilangan

Power (Np) sebesar 0,8.

Sehingga power (Po) = 32,17 550

D5 x N³ x p x Np

= 0,0147 hp

Efisiensi = 80 %

Power motor = 0,0184 hp

Power motor standar yang digunakan 0,5 hp

D-7

Tabel D.5. Spesifikasi Bak penggumpal (BP – 101)

Alat Bak Penggumpal

Kode BP – 101

Fungsi Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di

bak penampung awal dengan menambahkan alum

Al2(SO4)3 , klorin dan soda abu Na2CO3.

Bentuk Silinder vertikal

Kapasitas 4,0876 m3

Dimensi Diameter = 1,7333 m

Tinggi = 1,7333 m

Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 0,5778 m

Power = 0,5 hp

Jumlah 1 buah

D-8

c. Tangki Alum (TP-101)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan alum konsentrasi

26 % volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam

bak penggumpal.

Kondisi Operasi : Temperatur = 30 oC

Tekanan = 1 atm

Tipe : Tangki silinder vertikal yang dilengkapi pengaduk

Konsentrasi alum yang diijeksikan = 0,06 % dari air umpan

ke dalam bak penggumpal

Konsentrasi alum di tangki penyimpanan = 26 %

Kebutuhan alum = 0,06% × 3.687,1416 kg/jam

= 2,2123 kg/jam

Suplai alum ke bak penggumpal =%26

kg/jam 2,2123

= 8,5088 kg/jam

ρ alum = 1,307 kg/m3

Laju alir alum = 3kg/m 307,1

kg/jam 8,5088

= 0,0065 m3/jam

1. Menghitung Volume Tangki

Valum = Jumlah alum x Waktu tinggal

= 0,0065 m3/jam x 24 jam

= 0,1562 m3

Safety factor = 20 % (Peter and Timmerhaus, 1991, Hal:37)

Volume tangki = 1,2 x Valum

= 1,2 x 0,1562 m3

= 0,1875 m3

2. Menghitung Diameter dan Tinggi Tangki

Rasio yang dipilih = 1 sehingga :

Vtangki =1/4 x π x D2 x H

= 1/4 x π x D3

Vtangki = 0,7821 D3, sehingga

D = 0,6204 m = 2,0356 ft

D-9

H = 0,6204 m = 2,0356 ft

Nilai standar (Brownell and Young, App. E, Item 1, Hal. 346) :

D = 4,5 ft = 1,3716 m = 54 in

H = 4,5 ft = 1,3716 m = 54 in

Maka,

Volume tangki = 71,5331 ft3 = 2,0257 m3

3. Menghitung Tekanan Desain

H liquid = (V liquid / V tangki) x H tangki

= (0,1562 m3 / 2.,0257 m3) x 1,3716 m

= 0,1058 m

= 0.3471 ft

= 4,1651 in

Pabs = Poperasi + Phidrostatis

P operasi = 14,7 psi

Dimana ρ = 1,307 kg/m3

= 81,5933 lb/ft3

Dimana, Phidrostatis :

P hidrostatis =144

gg/ H cL (Pers. 3.17, Brownell, 1959)

= 0,1967 psi

Maka, Pabs = 14,8967 psi

Tekanan desain 5-10 % diatas tekanan absolut (Coulson, 1988,

Hal:637). Tekanan desain yang dipilih 10 % diatasnya. Tekanan

desain pada ring ke-1 (paling bawah) :

Pdesain = 1,1 x 14,8967 psi = 16,3863 psi

4. Menentukan Tebal Plate

ts = (Brownell and Young, 1959, Hal. 254)

Keterangan :

F = 12,650 (Brownell and Young, 1959, Tabel 13.1

D-10

untuk T = -20 – 650 oF

E = 0,8 (Jenis sambungan las : single-butt weld)

C = 0,125 (Coulson, Vol 6, Hal. 217)

Maka,

ts = 125,0 psi) 16,3863 6,0()8,0 650,12(

in 54/2 kg/jam psi 16,3863

ts = 0,1688 in

Diambil tebal plate standar = 0,1875 in

5. Desain Atap

Gambar D.1. Torrispherical Dishead Head

Tabel 5.7, Brownel & Young, Hal : 91, untuk nilai

OD = 54,3750 in = 1,3811 m :

icr = 3,25 in

r = 54 in

Menentukan tebal head

th = (Brownell & Young, 1959, Hal. 138)

Keterangan :

th = tebal head, in

r = radius crown, in

W = faktor intensifikasi stress

W =

= 1,769

OD

ID

AB

icr

b = tingi

dish

a

t

r

OA

sf

C

D-11

Maka,

th = 125,0 ) 16,3863 2,0()8,0 650,122(

,7691 3,25 16,3863

= 0,2024 in

Digunakan ukuran tebal head standar = 0,25 in

Menentukan tinggi head

Dari Tabel 5.6, Brownel & Young, Hal. 88, untuk nilai th = 0,25 in :

sf = 1,5 – 2

Dipilih : sf = 2 in

Menentukan BC

BC = r + icr = 57,2500 in

Menentukan AB

AB = (ID/2) – icr = 23,75 in

Menentukan b

b =

= 1,9087 in

Menentukan OA

OA = th + b + sf

= 0,25 + 1,9087 + 2

= 4,1587 in

= 0,1056 m

Menentukan tinggi total

Ht = Hs + H head

Ht = 1,3716 m + 0,1056 m

= 1,4772 m

6. Menentukan Daya Motor Pengaduk

Daya motor yang digunakan = motor Efisiensi

dibutuhkan yangmotor Daya

Menghitung diameter pengaduk (DI)

Diameter impeler (Di) = 1/3 x Dtangki

D-12

= 1/3 × 1,3716 m

= 0,4572 m

= 1,5000 ft

Menghitung putaran pengaduk (N)

Putaran pengadukan dicari dengan persamaan :

Putaran pengaduk (N) = Di 2

3048,0600

WELH

Di

Dimana :

Tinggi cairan (Z1) = 0,6204 m

= 2,0356 ft

WELH = Z1 × sg

= 0,6204 × 1,3070

= 0,8109 m

= 2,6605 ft

Jumlah pengaduk, n =

= 0,5912 ~ 1 buah

Sehingga diperoleh :

Putaran pengaduk (N) = ft 1,5000 2

ft 2,6605

ft 1,5000

3048,0600

= 36,5464 rpm

= 0,6091 rps

Menentukan power number (Np)

Np ditentukan dari Figure 3.4-4, Geankoplis, berdasarkan bilangan

Reynold dan tipe pengaduk.

Viskositas campuran = 0,054 kg/m.menit

Berdasarkan viskositas campuran < 10 kg/m-s maka dipilih jenis

impeler yaitu marine propeller.

NRe =

2

iDN

=kg/m.menit 0,054

kg/m 307,1m) 0,4572( rpm 36,5464 32

= 184.905,3396

D-13

Dari gambar 477 Brown, 1950 hal 507 diperoleh Np = 0,8

Menentukan daya motor yang dibutuhkan

Daya yang dibutuhkan = 32,17 550

D5 x N³ x p x Np

= 0,0063 hP

Menentukan daya motor yang digunakan

Efisiensi = 80 %

Power motor =8,0

hP 0,0063

= 0,0079 hP

Digunakan daya motor = 0,5 hP

Tabel D.6. Spesifikasi Tangki Alum (TP – 101)

Alat Tangki Alum

Kode TP – 101

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan alum

konsentrasi 55% volum selama 1 hari untuk

diinjeksikan ke dalam bak penggumpal.

Bentuk Silinder vertikal

Kapasitas 0,1875 m3

Dimensi Diameter = 0,6204 m

Tinggi = 0,6204 m

Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 0,4572 m

Power = 0,5 hp

Jumlah 1 buah

D-14

5. Tangki Klorin (TP – 102)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan klorin konsentrasi

30 % volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam

bak penggumpal.

Kondisi Operasi : Temperatur : 30 oC

Tekanan : 1 atm

Tipe : Tangki silinder vertikal

Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki Alum (TP– 101) maka

diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.7.Spesifikasi Tangki Klorin (TP – 102)

Alat Tangki Larutan Klorin

Kode TP – 102

Fungsi Menampung larutan klorin sebagai injeksi ke

bak penggumpal selama 1 hari

Bentuk Silinder vertikal

Kapasitas 1,2214 m3

Dimensi Diameter = 1,1588 m

Tinggi = 1,1588 m

Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 0,8128 m

Power = 2,5 hp

Jumlah 1 buah

D-15

6. Tangki Soda Kaustik (TP-103)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan soda abu konsentrasi

40 % volume selama 5 hari untuk diinjeksikan ke dalam

bak penggumpal dan regeneran anion exchanger.

Kondisi Operasi : Temperatur : 30 oC

Tekanan : 1 atm

Tipe : Tangki silinder vertikal

Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki Alum (TP– 101) maka

diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.8. Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (TP– 103)

Alat Tangki Soda Kaustik

Kode TP – 103

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan soda abu

konsentrasi 40% volum selama 5 hari untuk

diinjeksikan ke dalam bak penggumpal dan

sebagai regeneran anion exchanger.

Bentuk Silinder vertical yang dilengkapi pengaduk

Kapasitas 0.3799 m3

Dimensi Diameter = 0,7851 m

Tinggi = 0,7851 m

Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 0,5588 m

Power = 0,1083 hp

Jumlah 1 Buah

D-16

D. Clarifier (CL – 101)

Fungsi : Mengendapkan gumpalan kotoran dari bak penggumpal

Jenis : Bak berbentuk kerucut terpancung dengan waktu tinggal 60 menit

Jumlah air sungai = 3,7160 m3/jam

= 3.686,9839 kg/jam

Over design 10 % dengan waktu tinggal 1 jam

Volume clarifier = 1,1 × 3,7160 m3/jam × 1 jam

= 4,0876 m3

Digunakan h = 10 ft

= 3,0480 m

Digunakan D2 = 0,61 D1

D2 / D1 = (y / y + h)

0,61 = (y / y + 3,0480 )

y = 4,7674 m

Volume clarifier = ¼ π D12 (y + h)/3 – ¼ π D2

2 (y + h)/3

4.0876 m3 = ¼ π D12 2,6052 – ¼ π 0,61D1

2 2,6052

Diperoleh: D1 = 5,4315 m

D2 = 3,3132 m

Jadi dimensi clarifier:

Tinggi = 3,0480 m

Diameter atas = 5,4315 m

Diameter bawah = 3,3132 m

Sludge discharge = turbidity + alum + soda abu

Asumsi:

Turbidity = 850 ppm

Alum = 30 ppm

Soda abu = 30 ppm

Total Sludge = 850 + 30 ppm + 30 ppm

= 4,2771. 10-5 kg sludge/kg air × 3.686,9839 kg/jam

= 0,1688 kg

Massa air sisa = (3.686,9839 – 0.1688) kg

= 3.686,8151 kg/jam

= 3,7159 m3/jam

D-17

Gambar D.2 Clarifier

Tabel D.9. Spesifikasi Clarifier (CL – 101)

Alat Clarifier

Kode CL – 101

Fungsi Mengendapkan gumpalan-gumpalan kotoran dari

bak penggumpal

Bentuk Bak berbentuk kerucut terpancung

Kapasitas 4.0876 m3

Dimensi Tinggi = 3,0480 m

Diameter atas = 5,4315 m

Diameter bawah = 3,3132 m

Jumlah 1 Buah

h

y

D2

D1

D-18

E. Sand Filter (SF –101)

Fungsi : Menyaring kotoran yang masih terdapat dalam air

Tipe : Silinder vertikal silinder tegak dengan tutup atas dan

bawah torispherical dan dengan media penyaring pasir

Kondisi operasi : Tekanan = 70 kPa (Perry's Handbook, 1997)

Temperatur = 30 oC

1. Menentukan luas dan dimensi filter

Kapasitas tangki = total air masuk filter

= 3,7159 m3/jam

= 3.686,8151 kg/jam

= 16,3605 gpm

Laju filtrasi = 2 – 4 gpm/ft2 (Banchero, 1988)

Dipilih = 4 gpm/ft2

Luas penampang, A :

A = 2gpm/ft 4

gpm16,3605

= 4.0901 ft2

Diameter tangki :

A =

D =

=

= 2,2826 ft

= 27,3914 in

Datandar = 84,000 in

= 7 ft

= 2,1336 m

Jari jari :

r = ½ D

= ½ .7 ft

= 3,5 ft

D-19

Media filter terdiri atas:

Antrachite

Fine sand

Coarse sand

Activated carbon

Diameter efektif = 0,4-0,45 mm ( Powell, 1954)

Diambil = 0,45 mm

= 0,0015 ft

Porositas = 0,6

Spherisitas = 0,75

Tinggi tumpukan media filter = 2 - 4 ft ( Powell, 1954)

Diambil = 2 ft

= 0,6096 m

Tinggi tumpukan kerikil (gravel) = 8 - 20 in

Diambil = 10 in

= 0,254 m

Ruang kosong = ½ tinggi bed

= ½ .0,6096

= 0,3048 m

Tinggi shell = Tinggi media filter + ruang kosong

= 0,9144 m = 36,0004 in

2. Menghitung Tebal dinding

Tekanan desain :

Poperasi = 14,696 psi

Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan

persamaan Jansen :

PB = (Mc. Cabe and Smith, 1985)

Dimana:

PB = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi)

/RZK2μc

B

Te1Kμ2

g

gρR

D-20

ρB = densitas material, lb/ft³ = 106,0338 lb/ft³

μ = koefisien friksi : 0,35 - 0,55. dipilih, μ = 0,4

K = rasio tekanan, 0.3 - 0,6. dipilih, K = 0,5

ZT = tinggi total bahan dalam tangki, 2 ft

R = jari-jari tangki 3,5 ft

Diperoleh PB = 106,0338 lb/ft2

= 0,7363 lb/in2

Tekanan lateral yg dialami dinding tangki

PL = K.PB

= 0,5 x 0,7363

= 0,3682 lb/in2

Tekanan total (PT)

P total = 14,696 + 0,7363 + 0,3682 = 15,8005 lb/in2

Tekanan desain 5 -10 % di atas tekanan kerja normal/absolut

Tekanan desain yang dipilih 10% diatasnya.

Pdesain = 1,1 x 15,8005

= 17,3806 psi

Tebal shell, ts :

ts = (Pers. 13.1 B & Y, 1959)

Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA 283

f = 12650 psi

E = 0,85

c = 0,125 in

ri = 20,000 in

ts = 125,0 ) 17,3806 6,0()85,0 650.12(

42 17,3806

= 0,1930

Diperoleh ts = 0,1930 in dan diambil ts standar = 1/4 in

D-21

3. Menentukan Head dan Bottom

OD

ID

AB

icr

b = tinngi

dish

a

t

r

OA

sf

C

Gambar. D.3.Torispherical flanged and dished head

Menentukan nilai stress intensification untuk torispherical dished head

dengan menggunakan persamaan (Brownell and Young, 1959):

w = (B & Y,1959.hal.258)

OD = ID + 2.ts

= 42 + 2.(0,25)

= 42,5 in

dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD 42 in dan ts

0,1875 in diperoleh :

rc = 48 in

icr = 3 in

sehingga:

w =

= 1,7500 in

Menentukan tebal head dengan menggunakan persamaan (Brownell

and Young, 1959,hal. 258):

th =

th = in0,125psi) 17,3806x0,2(0,85)xpsi12.650x(2

1,7500xin42xpsi 17,3806

= 0,1929 in (digunakan plat standar ¼ in)

D-22

Untuk th = 1/4 in, Dari Tabel 5.8 (Brownell and Young, 1959)

diperoleh:

sf = 1,5 – 2,25 in

Digunakan:

sf = 2 in

Keterangan:

th = Tebal head (in)

P = Tekanan desain (psi)

rc = Radius knuckle, in

icr = Inside corner Radius ( in)

w = stress-intensitication factor

E = Effisiensi pengelasan

C = Faktor korosi (in)

4. Menentukan tinggi head, OA

inggi dish:

b =

= 25,5501 in

Tinggi Head (OA):

OA = th + b + sf

= 0,25 + 25,5501 + 2

= 27,8001 in

= 0,7061 m

5. Menghitung volume total filter

Volume tanpa bagian sf :

V = 0,000049 D3

= 0,000049 (42)3

= 0,0168 ft3

Volume pada sf:

D-23

Vsf = 4

sf D 2

= 4

2 42 2

= 11.077,92 in3

= 6,4108 ft3

Volume head :

Vhead = 0,0168 + 6,4108

= 6,4276 ft3

= 0,1820 m3

Volume shell, Vs :

Hs = 36,0004 in

= 0,9144 m

Vs = 4

Hs D 2

= 4

m 0,9144 m) (2,1336 2

= 3,2677 m3

Volume total filter :

Vtotal = Vs + Vhead

= 3,2677 + (2 x 0,1820)

= 3,6318 m3

6. Backwashing

Internal back washing = 8 jam (8-24 jam, Powell, 1954)

Kecepatan backwash = 15 gpm/ft2 (15-30 gpm/ft2, Powell, 1954)

A = 38,4680 ft2

Kecepatan backwash = 15 gpm/ft2 x 38,4680 ft2

= 576,9750 gpm

D-24

Air untuk backwash = 0,5 -5% (Powell, 1954)

= 4 % air yang disaring

Air untuk backwash = 4 % x 3,7159 m3/jam x 8 jam

= 1,1891 m3

= 314.1208 gallon

Waktu backwash = gpm9750,576

gal 314.1208

= 0.5444 menit

= 0,0091 jam

Air tertinggal = 0,015% x air masuk

= (0,015/100) x 3.7159 m3/jam

= 0.00056 m3/jam

= 0,5530 kg/jam

Massa air out = massa air masuk – massa air tertinggal

= 3,7159 m3/jam – 0,00056 m3/jam

= 3,7153 m3/jam

= 3.686,2620 kg/jam

Tabel D.10. Spesifikasi Sand Filter (SF –101)

Alat Sand Filter

Kode SF –101

Fungsi Menyaring kotoran-kotoran yang terbawa air

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk

torisperical den media penyaring pasir dan kerikil.

Kapasitas 3,6318 m3

Dimensi Diameter = 2,1336 m

Tinggi = 0,9144 m

Tebal shell (ts) = 0,25 in

Tebal head = 0,25 in

Tekanan Desain 17,3806 psi

Waktu backwash 0,5444 menit

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah 2 Buah

D-25

F. Tangki Air Filter (TP-104)

Fungsi : Menampung kebutuhan air total sebanyak 3.7153

m3/jam

Kondisi Operasi : Temperatur : 30 oC

Tekanan : 1 atm

Tipe Tangki : silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk kerucut (conical)

Dengan perhitungan yang sama seperti TP– 101, TP-102, dan TP-103 maka

diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.11. Spesifikasi Tangki Air Filter (TP – 104)

Alat Tangki Air Filter

Kode TP – 104

Fungsi

Kapasitas

Menampung air keluaran sand filter sebanyak

3,7153 m3/jam

177,9265 m3

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Dimensi Diameter shell (D) = 6,0961 m

Tinggi shell (Hs) = 6,4771 m

Tebal shell (ts) = 0,6250 in

Tinggi head = 0,3810 m

Tebal lantai = 0,1875 in, bentuk plate

Tekanan Desain 18,5412 psi

Tebal head 0,3750 in

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah 1 Buah

D-26

G. Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP– 105)

Fungsi : Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan

umum dan sanitasi

Kondisi Operasi : Temperatur : 30oC

Tekanan : 1 atm

Tipe Tangki : silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk kerucut (conical).

Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki air filter (TP -104) maka

diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.12. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP – 105)

Alat Tangki Penyimpanan Air Domestik

Kode TP – 105

Fungsi Tempat penyimpanan bahan baku air untuk

keperluan umum dan sanitasi pada suhu 30oC dan

pada tekanan atmosferik selama 1 shift (8 jam)

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Kapasitas 360,2880 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 1,9812 m

Tinggi shell (Hs) = 2,0292 m

Tebal shell (ts) = 0,2500 in

Tinggi head = 0.0480 m

Tebal lantai = 0,1875 in, bentuk plate

Jumlah course = 1

Tutup atas Bentuk conical

Tekanan Desain 18,4422 psi

Tebal head 0,3125 in

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah 1 Buah

D-27

H. Hot Basin (HB– 01)

Fungsi : Menampung air yang akan didinginkan di cooling

water.

Tipe : Bak beton berbentuk rektangular

Jumlah air masuk = 32.827,0798 kg/jam

= 33,0857 m3/jam

= 8740,3246 gal/jam

= 1.168,4115 ft3/jam

Waktu tinggal 1 – 8 jam (http://water.me.vccs.edu/)

Diambil waktu tinggal 1 jam, sehingga dengan Over design 20 % maka

Maka volume bak = 1,2 x 1 jam x 33,0857 m3/jam

= 39,7029 m3

= 471,0679 ft3

Luas permukaan bak (A) = Qc/OR (http://water.me.vccs.edu/)

Keterangan:

A = Luas permukaan bak (ft2)

Qc = Laju Alir (gal/jam)

OR = Overflowrate, 500-1000 gal/jam.ft2

Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft2

Dipilih bak beton dengan ukuran sebagai berikut :

Asumsi: kedalaman bak (t) = 8 ft

= 2,4384 m

Panjang/lebar (p/l) = 3 : 1 – 5 : 1 (Raju, 1995, hal 129)

Diambil p/l = 4 : 1

Luas bak (A) =

=

= 17,4806 ft2

l =

l =

D-28

= 3,8368 ft

= 1,1695 m

p = 4 x l

= 4 x 3,8368 ft

= 15,3471 ft

= 4,6779 m

Tabel D.13. Hot Basin (HB – 101)

Alat Hot Basin

Kode HB – 101

Fungsi Menampung air proses yang akan didinginkan di cooling

water.

Bentuk Bak rektangular

Kapasitas 39,7029 m3

Dimensi Panjang = 4,6779 m

Lebar = 1,1695 m

Kedalaman = 2,4384 m

Jumlah 1 Buah

D-29

I. Tangki Inhibitor Natrium Posfat (Na3PO4) (TP-106)

Fungsi : Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke

cooling tower

Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan head berbentuk torrispherical

Kondisi operasi : Tekanan = 101,1500 kPa = 1 atm

Temperatur = 30 oC = 86 oF

Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Alum (TP-101),

diperoleh spesifikasi Tangki Inhibitor (TP-106) sebagai berikut :

Tabel D.14. Spesifikasi Tangki Inhibitor (TP-106)

Alat Tangki Inhibitor

Kode TP-106

Fungsi Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke

cooling tower

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk torrispherical

Dimensi Diameter shell (D) 4,8769 m

Tinggi shell (Hs) 4,8769 m

Tebal shell (ts) 0,3750 in

Tipe head Torrispherical Dished Head

Tebal head 0,4375 in

Tekanan Desain 16.8199 psi

Jumlah 1 buah

D-30

J. Tangki Dispersant (TP-107)

Fungsi : Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke

cooling tower

Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap berbentuk torrispherical

Kondisi Operasi : Tekanan : 101,1500 kPa = 1 atm

Temperatur : 30 oC = 86 oF

Dengan perhitungan yang sama seperti pada Tangki Alum (TP– 101) maka

diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.15. Spesifikasi Tangki Dispersant (TP-107)

Alat Tangki dispersant

Kode TP-107

Fungsi Tempat penyimpanan dispersant untuk

diinjeksikan ke cooling tower

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk torrispherical

Dimensi Diameter shell (D) 3,6576 m

Tinggi shell (Hs) 3,6576 m

Tebal shell (ts) 0,3125 in

Tinggi head 0,2448 m

Tipe head Torrispherical Dished Head

Tebal head 0,3750 in

D-31

K. Cooling Tower (CT – 101)

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan oleh

peralatan proses dengan menggunakan media pendingin

udara dan mengolah dari temperatur 45 oC menjadi 30o C

Tipe : Inducted Draft Cooling Tower

Sistem : kontak langsung dengan udara didalam cooling tower (fan)

Ukuran cooling tower merupakan fungsi dari:

a. Batasan pendingin (temperatur air panas minus temperatur air dingin).

b. Pendekatan temperatur wet bulb (temperatur air dingin minus

temperatur basah).

c. Kuantitas air yang didinginkan

d. Temperatur wet bulb

e. Tinggi menara

1) Jumlah air yang harus didinginkan (W) = Jumlah air pendingin

= 32.827,0798 kg/jam

= 33,0857 m3/jam

= 145,6721 gpm

2) Digunakan udara sebagai pendingin dengan relative humidity 80 %

Suhu air masuk, T1 = 45 oC = 113 oF

Suhu air keluar, T2 = 30 oC = 86 oF

Suhu dry bulb udara Tdb = 30 oC = 86 oF

Suhu wet bulb udara, Twb = 22 oC = 71,6 oF

Temperature approach = T2 – Twb

= 8 oC = 46,4 oF

Cooling range = T1 – T2

= 15 oC

Konsentrasi air, Cw = 2 gal/min ft2

(Fig. 12.14, Perry's Handbook, 1997)

Luas menara = Q/Cw

D-32

=

= 72,8360 ft2

= 6,7669 m2

Dimensi, P/L = 2

Sehingga diperoleh:

Lebar menara, L = 6,0347 ft = 1,8394 m

Panjang menara, P = 12,0695 ft = 3,6788 m

Dimensi Basin :

Holding time = 0,5 jam

Volume = jumlah air x holding time

= 16,5429 m3

Tinggi =

=

= 2,4447 m

= 8,0205 ft

3) Menghitung daya motor penggerak Fan Cooling Tower

Fan Hp = 0,031 hp/ft2 (Fig. 12.15, Perry's Handbook, 1997)

Tenaga yang dibutuhkan = luas cooling tower × 0,031 hp/ft2

= 72,8360 ft2 × 0,031 hp/ft2

= 2,2579 hp

Efisiensi fan = 75%

Fan power =

= 3,0106 hp

Efisiensi motor dipilih 85 %.

Tenaga motor =

= 3,5418 hp

D-33

Berdasarkan Perry's Handbook, 1997, jika temperature approach 8–

11 oC maka tinggi menara 4,6 – 6,1 m. Diambil tinggi menara 6,1 m.

4) Kebutuhan zat aditif

Dispersant = 0,05% x 33,0857 m3/jam

= 0,0165 m3/jam

Inhibitor = 0,01% x 33,0857 m3/jam

= 0,0033 m3/jam

5) Menghitung make-up water

Wc = aliran air sirkulasi masuk cooling tower = 33,0857 m3/jam

Water evaporation (We)

= 0,00085 Wc (T1-T2) (Pers. 12.10, Perry's, 1997)

= 0,00085 × 33,0857 m3/jam x (113 – 86)

= 0,7593 m3/jam

Water drift loss (Wd)

= 0,002 x Wc

= 0,002 × 33,0857 m3/jam

= 0,0662 m3/jam

Water blowdown (Wb)

S = rasio klorida dalam air sirkulasi terhadap air make up 3 - 5

Dipilih S = 5,0

Water blowdown (Wb) = We/ 2 (S-1)

= 0,7593/(2 x 4 ) m3/jam

= 0,0949 m3/jam

Wm = We + Wd + Wb

= (0.7593 + 0.0662 + 0.0949) m3/jam

= 0.9204 m3/jam

D-34

Tabel D.16. Spesifikasi Cooling Tower (CT –101)

Alat Cooling Tower

Kode CT –101

Fungsi Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan

oleh peralatan proses dengan menggunakan media

pendingin udara dan mengolah dari temperatur

45oC menjadi 30o C

Tipe Inducted Draft Cooling Tower

Kapasitas 33,0857 m3

Dimensi Menara:

Panjang = 3,6788 m

Lebar = 1,8394 m

Tinggi = 6,1000 m

Tenaga motor 3,5418 hp

Bahan konstruksi Beton

Jumlah 1 Buah

D-35

L. Cold Basin (CB –101)

Fungsi : Menampung air keluaran dari cooling tower dan make up

water dari tangki air filter.

Jenis : Bak beton berbentuk rektangular

Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Hot Basin (HB-101),

diperoleh spesifikasi Cold Basin (CB – 101) sebagai berikut :

Tabel D.17. Cold Basin (CB – 101)

Alat Cold Basin

Kode CB – 101

Fungsi Menampung air keluaran dari cooling tower dan

make up water dari tangki air filter.

Bentuk Bak rektangular

Kapasitas 43,6732 m3

Dimensi Panjang = 4,9062 m

Lebar = 1,2265 m

Kedalaman = 2,4384 m

Jumlah 1 Buah

D-36

M. Tangki Air Kondensat (TP-108)

Fungsi : Tempat penyimpanan air kondensat

Tipe Tangki : Silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom) dan atap

(head) berbentuk kerucut (conical).

Dengan perhitungan yang sama seperti pada tangki air filter (TP-104) maka

diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.18. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Kondensat (TP – 108)

Alat Tangki Penyimpanan air kondensat

Kode TP-108

Fungsi Menampung air kondensat

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk conical

Dimensi Diameter shell (D) = 6,0960 m

Tinggi shell (Hs) = 6,5548 m

Tebal shell (ts) = 0,5000 in

Tinggi atap = 0,4588 m

Tebal head = 0,1875 in

Tutup atas Bentuk conical

Tekanan Desain 16,5366 psi

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

D-37

N. Tangki asam sulfat (TP-109)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan asam sulfat

konsentrasi 4% volume selama 7 hari ( 21 regenerasi)

sebagai regeneran resin penukar kation dan sebagai

injeksi ke kation exchange.

Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Tipe : Tangki silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk torispherical

Dengan perhitungan yang sama dengan tangki dispersant (TP-107) maka

diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.19. Spesifikasi Tangki Penampungan Larutan Asam Sulfat (TP –109)

Alat Tangki Larutan Asam Sulfat (TP-109)

Kode TP-109

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan asam sulfat

konsentrasi 98% volum selama 7 hari ( 21

regenerasi) sebagai regeneran resin penukar kation.

Bentuk Silinder vertikal

Kapasitas 0,2222 m3

Dimensi Diameter = 2,5000 m

Tinggi shell = 2,5000 m

Tebal shell = 0,1875 in

Tebal head = 0,0833 ft

Tekanan desain 16,1770 psi

Jumlah 1 Buah

D-38

O. Cation Exchanger (CE-101)

Fungsi : Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan menghilangkan

kesadahan air

Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion

1. Menghitung dimensi tangki

Kapasitas produk yang akan diolah untuk air proses dan air waste heat

boiler = 0,3474 m3/jam = 1,5294 gpm = 344,6483 kg/jam

Siklus regenerasi = 8 jam = 480 menit

Total kation inlet = 62 ppm = (1 grain/gallon = 17,1 ppm)

Total kation outlet = 0 ppm

Kation hilang = 100,00%

Kation exchanger = Asam sulfat

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC (Tabel, 16-6, Perry's Handbook, 7th ed, 1997)

PH = 6-8 (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997)

Kapasitas resin = 0,75 eq/L

= 16,35 kgrain CaCO3/ft3 resin

= 16,3500 kg/m3

Maksimum flow = 8 gpm/ft2

Densitas resin, ρ = 0,95 kg/L

= 59,3066 lb/ft3

Jumlah mineral yang dihilangkan :

= kation hilang x jml.air x total kation inlet x siklus regenerasi

= 2,6617 kgrain CaCO3

Kebutuhan volume resin = 35,16

2,6617

= 0,1628 ft3 = 0,0046 m3

Luas permukaan resin = 8

1,5294 = 0,1912 ft2 = 0,0178 m2

Tinggi bed resin = 0,0178

0,0046 = 0,2596 m = 0,8515 ft

D-39

Diameter tangki, D = 14,3

0,01784 2ft

= 0,4935 ft = 0,1504 m

Ruang kosong = 75 % × tinggi bed resin (untuk ekspansi saat

regenerasi)

Ruang kosong = 0,6387 ft

Lapisan pasir = 50 % × tinggi bed resin = 0,4258 ft

Graver dirancang dari anitrofit dengan tebal/tinggi 12-14 in (Powell, 1954)

Dipilih tinggi = 12 in = 0,3048 m = 1,0000 ft

Tinggi bed total = (0,2596 + 0,1298 + 0,3048) m

= 0,6941 m

Tinggi tangki total = (0,1947 + 0,6941) m

= 0,8888 m

= 2,9160 ft

2. Menghitung Tekanan Desain

Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan

persamaan Jansen:

PB = (Mc. Cabe and Smith, 1985)

Dimana:

PB = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi)

ρB = densitas material, lb/ft³

= 59,3066 lb/ft³

μ = koefisien friksi, 0,35 - 0,55

dipilih, μ = 0,4

K = rasio tekanan, 0.3 -0.6

dipilih, K = 0,5

ZT = tinggi total bahan dalam tangki,

= 2,2773 ft

R = jari-jari tangki = 1/2 D,

= 0.2467 ft

e = 2,7183

/RZK2μc

B

Te1Kμ2

g

gρR

D-40

Diperoleh PB = 35,6725 lb/ft2 = 0,2477 psi

Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL) = K × PB

= 0,1239 psi

Tekanan total (PT) = (0,2477 + 0,1239) psi = 0,3716 psi

Poperasi = 14,7000 psi

Pdesign = 1,1 x (Poperasi + PT)

= 1,1 x (14,7000 + 0,3716)

= 16,5787 psi

3. Menghitung Tebal dinding

ts = (Brownell & Young, 1959, hal 254)

Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C

f = 12650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538)

E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.2)

c = 0,125 in

ri = 17,0000 in

Pdesain = 16,5787 psi

Tebal shell = 0.1529 in

Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in

4. Menentukan Head

Dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD = 32,0000 in dan

ts = 0,1875 in diperoleh :

rc = 30 in

icr = 2 in

W = = 1,7182 in

th =

= 0,1672 in

Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in

Untuk tebal dinding head = 3/16 in,

125,0) 16,57876,0()8,0650,12(

17,0000 16,5787

xxts

D-41

Untuk th = 3/16 in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young hal. 93, maka sf

= 1 ½ – 2 ¼ in, dan direkomendasikan sf = 2 in.

Depth of dish (b)

b =

(Brownell and Young,1959.hal.87)

b 6,3568 in

Tinggi Head (OA)

OA = th + b + sf (Brownell and Young,1959.hal.87)

= (0,1875 + 6,3568 + 2) in

= 8,5443 in

5. Regenerasi resin

Kebutuhan regenerant

(Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997)

Regenerant yang digunakan adalah asam sulfat konsentrasi 4% vol.

Kapasitas regenerant = 6,875 lb regenerant/ft³ resin

Kebutuhan teoritis = Kapasitas regenerant × Kebutuhan volume

resin

= 6,875 lb regenerant /ft³ resin × 0,1628 ft3

= 1,1192 lb regenerant

Kebutuhan teknis = 110% × kebutuhan teoritis

= 1,2311 lb

= 0.5584 kg

Waktu regenerasi

Densitas regenerant = 1.021,6000 kg/m3

= 8,5257 lb/gallon

Flowrate regenerasi = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

Waktu pencucian = 10 menit

Flowrate air pencuci = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

D-42

Volume regeneran = kebutuhan teknis / densitas regeneran

= 0,5584 kg regeneran/1021,6 kg/m3

= 0,00055 m3

= 0,1444 galon

Waktu regenerasi = sinreluasflowrate

regeneranVolume

= 0,1511 menit

Waktu pembilasan = 5 menit

Total waktu = 15,1511 menit

Tabel D.20. Spesifikasi Cation Exchanger

Alat Cation Exchanger

Kode CE – 01

Fungsi Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan

menghilangkan kesadahan air

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk

torisperical.

Dimensi Diameter shell (D) = 0.8636 m

Tinggi shell (Hs) = 1.3229 m

Tebal shell (ts) = 0.1875 in

Tebal head (th) = 0.1875 in

Tekanan Desain 16.5787 psi

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah 2 Buah

D-43

P. Anion Exchanger (AE-101)

Fungsi : Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan menghilangkan

kesadahan air

Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion

1. Menghitung dimensi tangki

Kapasitas produk yang akan diolah untuk air proses dan air waste heat

boiler = 0,3474 m3/jam = 1,5294 gpm = 344,6483 kg/jam

Siklus regenerasi = 8 jam

Total anion inlet = 62 ppm = (1 grain/gallon = 17,1 ppm)

Total anion outlet = 0 ppm

Anion hilang = 100,00 %

Anion exchanger = basa lemah (weakly basic) aminopolisterena (PK 9)

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC (Tabel, 16-6, Perry's Handbook, 7th ed, 1997)

PH = 0 – 7 (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997)

Kapasitas resin = 1,2 eq/L

= 26,16 kgrain CaCO3/ft3 resin

Maksimum flow = 7 gpm/ft2

densitas resin, ρ = 0,67 kg/L

= 41,8267 lb/ft3

Jumlah mineral yang dihilangkan :

= 100% x 0,0036 kg/gal x 1,5294 gpm x 480 menit

= 2.6617 kgrain CaCO3

Kebutuhan volume resin = 16,26

6617,2

= 0,1017 ft3 = 0,0029 m3

Luas permukaan resin = 7

1,5294 = 0,2185 ft2 = 0,0203 m2

Tinggi bed resin = 0.0203

0.0029 = 0,1419 m

Diameter tangki, D = 14,3

30,0204 2m

= 0,1608 m

= 0,5276 ft

Ruang kosong = 75 % × tinggi bed (untuk ekspansi saat regenerasi)

D-44

= 0,1065 ft

Lapisan pasir = 50 % × tinggi bed

= 0,0710 ft

Graver dirancang dari anitrofit dengan tebal/tinggi 12-14 in (Powell, 1954)

Dipilih tinggi = 12 in = 0,3048 m = 1,0000 ft

Tinggi bed total = 1,6985 ft = 0,5177 m

Tinggi tangki total = 2,0478 ft

= 0,6242 m

2. Menghitung Tekanan Desain

Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan

persamaan Jansen:

PB = (Mc. Cabe and Smith, 1985)

Dimana:

PB = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi)

ρB = densitas material, lb/ft³

= 59,3066 lb/ft³

μ = koefisien friksi, 0,35 - 0,55

dipilih, μ = 0,4

K = rasio tekanan, 0.3 -0.6

dipilih, K = 0,5

ZT = tinggi total bahan dalam tangki, ft

R = jari-jari tangki 1/2 D = 0,2638 ft

Diperoleh PB = 36,1339 lb/ft2

= 0,2509 psi

Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL) = K × PB

= 0,1255 psi

Tekanan total (PT) = (0,2509 + 0,1255) psi

= 0.3764 psi

Poperasi = 14,7000 psi

Pdesign = 1,1 x (Poperasi + PT)

= 1,1 x (14,7000 + 0.3764)

= 16,5840 psi

/RZK2μc

B

Te1Kμ2

g

gρR

D-45

3. Menghitung Tebal dinding

(Brownell & Young, 1959, hal 254)

Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C

f = 12.650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538)

E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.2)

c = 0,125 in

ri = 7,8125 in

Pdesain = 17,0847 psi

Tebal shell = 0,1378 in

Digunakan tebal shell standar 0,1875 in

4. Menentukan Head

Dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD= 12 in dan ts =

0,1875 in diperoleh :

rc = 15 in

icr = 1 in

= 1,7182 in

= 0,1461 in

Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in

Untuk tebal dinding head = 3/16 in,

Untuk th = 3/16 in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young hal. 93, maka sf

= 1 ½ – 2 ¼ in, dan direkomendasikan sf = 2 in.

Depth of dish (b)

22

2icrIDicrrcrcb

(Brownell and Young,1959.hal.87)

cP.6,0.f

r.Pt i

125,0)16,58406,0()8,0650,12(

8125,716,5840

xxts

icr

r3.

4

1w c

cPf

wrPt c

h

2,02

..

D-46

b = 2,7693 in

Tinggi Head (OA)

OA = th + b + sf (Brownell and Young,1959.hal.87)

= (0,1875 + 2,7693 + 2) in

= 4,9568 in

5. Regenerasi resin

Kebutuhan regenerant

(Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997)

Regenerant yang digunakan adalah NaOH konsentrasi 70 % vol.

Kapasitas regenerant = 4,375 lb regenerant /ft³ resin

Kebutuhan teoritis = Kapasitas regenerant × Kebutuhan volume

resin

= 4,375 lb regenerant /ft³ resin × 0,1017 ft3

= 0,4451 lb regenerant

Kebutuhan teknis = 110% × kebutuhan teoritis

= 0,4897 lb regenerant

= 0.2221 kg regeneran

Waktu regenerasi

Densitas regenerant = 8,7162 lb/gallon

Flowrate regenerasi = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

Waktu pencucian = 10 menit

Flowrate air pencuci = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

Vol Regeneran = kebutuhan teknis / densitas regeneran

= 0,2221 kg regeneran/1044,4311 kg/m3

= 0,000212655 m3

= 0,0562 gallon

Waktu regenerasi = sin

.

reluasflowrate

regeneranVol

= 22 0,2185min/5

0,0562

ftftgal

gal

= 0,0514 menit

D-47

Waktu pembilasan = 5 menit

Total waktu = 15,0514 menit

Tabel D.21. Spesifikasi Anion Exchanger ( AE – 101)

Alat Anion Exchanger

Kode AE – 101

Fungsi Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan

menghilangkan kesadahan air

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk

torisperical.

Dimensi Diameter shell (D) = 0,3969 m

Tinggi shell = 0,8760 m

Tebal shell (ts) = 0,1875 in

Tekanan Desain 16,5840 psi

Tebal head 0,1875 in

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C AISI tipe 316

Jumlah 1 buah

D-48

Q. Tangki Hidrazin (TP-110)

Fungsi alat : Tempat menyiapkan dan menampung larutan hidrazin

selama 7 hari untuk diinjeksikan ke deaerator

Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk torrispherical

Kondisi operasi : Tekanan = 101,1500 kPa = 1 atm

Temperatur = 30 oC = 86 oF

Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Dispersant (TP-

107), diperoleh spesifikasi Tangki Hidrazin (TP-113) sebagai berikut :

Tabel D.22. Spesifikasi Tangki Hidrazin (TP-13)

Alat Tangki Hidrazin

Kode TP-410

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan hidrazin untuk

diinjeksikan ke deaerator

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan head berbentuk torrispherical

Kapasitas 0.0692 m3

Dimensi Diameter shell (D) 1,5240 m

Tinggi shell (Hs) 1,5240 m

Tebal shell (ts) 0,1875 in

Tebal head (th) 0.1875 in

Tinggi head 0,1069 m

Tekanan Desain 15.4919 Psi

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C AISI tipe 316

Jumlah 1 buah

D-49

R. Deaerator (DA – 101)

Fungsi : menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti: O2 dan CO2,

agar korosif dan kerak tidak terjadi, diinjeksikan hydrazine (O2

scavanger) serta senyawaan fosfat.

Jenis : tangki horizontal dengan head berbentuk ellips dilengkapi

sparger.

Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm

Temperatur = 30 oC

1. Menghitung kapasitas tangki

Air yang mengalami aerasi = 0,3474 m3/jam

Waktu tinggal : 15 menit = 0,25 jam

Safety factor = 20% (Peter and Timmerhaus,1991,hal. 37)

Vair = 0,3474 m3/jam x 0,25 jam

= 0,0868 m3

Vtangki = 1,2 × 0.0868 m3/jam

= 0,1042 m3/jam

2. Menentukan dimensi tangki

Volume tutup atas Torispherical Flanged and Dished Head

Vd = 0,1039

Vtangki = ¼ π D2 H + 0,1039 D3 + 0,1039 D3

Vtangki = 4,1348 D3

Diambil H/D = 5

D = 0,2932 m = 0,9619 ft = 11,5428 in

Diameter standar :

D = 3,0000 ft = 36,0000 in = 0,9144 m

Hs = 15,0000 ft = 180,0000 in = 4,5721 m

3. Menghitung Tekanan Desain

Tekanan desain dihitung dengan :

Pabs = Poperasi + Phidrostatis

D-50

= 14,7 psi + 144

)1( h

Pabs = 14,7 psi +

144

1-15lb/ft9399,61 3

= 20,7219 psi

Tekanan desain 5 -10 % di atas tekanan kerja normal/absolut (Coulson,

1988 hal. 637). Tekanan desain yang dipilih 10 % diatasnya.

Pdesain = 1,1 × Pabs

= 1,1 × 20,7219 psi

= 22,7941 psi

4. Menentukan Tebal Shell

Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah :

ts = cPEf

dP

)6,0..(2

. (Brownell & Young,1959.hal.256)

Dimana : ts = Tebal shell, in

P = Tekanan dalam tangki, psi

f = Allowable stress, psi

d = Diameter shell, in

E = Efisiensi pengelasan

c = Faktor korosi, in

Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C

f = 12650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538)

E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.2)

C = 0,125 in

ri = 18 in

ts = ))7941,226,0(-0,8) ((12650

187941,22

+ 0,125 in

= 0,1656 in

Dipakai ts standar 3/16 in = 0,1875 in

OD = ID + (2 x ts)

D-51

= 36 in + (2 x 0,1875 in)

= 36,3750 in

Diambil OD standar = 38 in

5. Menentukan Tebal head

OD = 38 in

rc = 36 in

irc = 2,3750 in

= 0,1943 in

Dipakai th standar 1/4 in

Tabel D.23. Spesifikasi Deaerator (DA – 01)

Alat Deaerator

Kode DA – 01

Fungsi Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti:

O2 dan CO2, agar korosif dan kerak tidak terjadi,

diinjeksikan hydrazine (O2 scavanger) serta

senyawaan fosfat.

Bentuk Tangki horizontal dengan head berbentuk ellips

dilengkapi sparger.

Kapasitas 0.0868 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 0,9144 m

Tinggi shell (Hs) = 4,5721 m

Tebal shell (ts) = 0,1875 in

Tekanan Desain 22,7941 psi

Tebal head 0,25 in

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah 1 Buah

cPf

rPt c

h

1.0.

..885,0

D-52

2. Pompa Utilitas

a. Pompa Utilitas 1 (PU-01)

Fungsi : memompa air sungai sebanyak 3.687,1417 kg/jam ke bak

sedimentasi (BS-01).

Jenis : Centrifugal pump

Alasan Pemilihan :

Dapat digunakan range kapasitas yang besar dan tekanan tinggi

Konstruksi sederhana sehingga harganya relatif lebih murah

Kecepatan putarannya stabil

Tidak memerlukan area yang luas

Friction loss yang perlu diperhitungkan antara lain :

Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa

Friksi pada pipa lurus

Friksi pada elbow

Friksi pada valve

Asumsi :

Sifat-sifat fisis cairan dianggap tetap

Fluida incompressible

Menghitung Debit Cairan

Diketahui :

Laju alir massa, G = 3.687,1417 kg/jam (1,0242 kg/s)

Densitas, ρ = 992,1825 kg/m3 = 61,9379 lb/ft3

Viskositas, µ = 0,0008 pa.s = 0,8285 cp

Over desain = 10 %

G = 1,1 x 3.687,1417 kg/jam

= 4.055,8559 kg/jam

= 1,1266 kg/s

Debit, Q :

D-53

Q = ρ

G

= 992,1825

3.687,1417

= 3,7162 m3/jam

= 0,001 m3/s

= 15,8924 gpm

Dari Fig. 7.14 a & b Walas dan Tabel 10.17 coulson untuk kapasitas

15,8924 gpm digunakan pompa centrifugal tipe single- suction.

D-54

Menghitung Diameter Pipa

Dop = 282 x G0,52 x ρ-0,37 (Pers. 5.14 Coulson,1983)

= 282 x (1,1266)0,52 x (992,1825)-0,37

= 23,3577 mm

= 0,9196 in

Keterangan :

Dopt = Diameter pipa optimum (mm)

G = Laju alir massa (kg/s)

= Densitas larutan (kg/m3)

Dari Tabel.11. Kern, 1950 diperoleh :

NPS = 3 in

SCH = 40

ID = 3,0680 in (0,0779 m)

OD = 3,5000 in

A = 7,3889 in2

Menentukan Bilangan Reynold (NRe)

Bilangan reynold (NRe) dapat dihitung dengan persamaan :

NRe = μ

x ID x ρ v (Geankoplis, 1983, pers.4.5-5)

D-55

Keterangan :

NRe = Bilangan Reynold

= Densitas larutan (kg/m3)

ID = Diameter dalam pipa (m)

v = Kecepatan aliran (m/s)

= Viskositas larutan (kg/m.s)

Kecepatan aliran, v :

v = 2D

4Q

= 2)0779,0(x3,14

00100,0x4

= 0,21 m/s

Bilangan reynold, NRe :

NRe = 0,0008

,210 x 0,0779 x 992,1825

= 20.288,8919

Menghitung Panjang Equivalent

Tabel. D.24. Panjang equivalent dari Tabel. 2.10-1 Geankoplis, 1983

Komponen Jumlah Le, ft Le, m Total, m

Pipa lurus 1 6414 500,0000 500,0000

Standard elbow 90o 3 35 2,7275 8,1824

Globe valve 1 475 37,0155 37,0155

Gate valve fully open 2 9 0,7013 1,4027

Total 546,6006

Menghitung Friction loss

Friction loss dihitung dengan persamaan 2.10-18 Geankoplis, 1983 :

Σ F = 2

vK

2

vK

2

vK

2

v

ID

ΔL4f

2

1f

2

2c

2

1ex

2

D-56

Jika kecepatan v, v1, v2 sama, maka (Geankoplis, 1983. pers.2.10-19) :

Σ F = 2

vKKK

ID

ΔL4f

2

fcex

a. Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa.

hc =

2

1

2

A

A10,55

α2

V 2

(Geankoplis, 1983. pers.2.10-16)

= 2α

VK

2

c

Keterangan :

hc = friction loss

V = kecepatan pada bagian downstream

= faktor koreksi, aliran turbulen =1

A2 = luas penampang yang lebih kecil

A1 = luas penampang yang lebih besar

A2/A1 = 0

Kc = 0,55

hc = 2α

VK

2

c

= 12

0,210,55

2

= 0,0121 J/kg

b. Friksi pada pipa lurus

Diketahui :

NRe = 20.288,8919

= 0,000046 m untuk pipa comercial steel

(Gambar 2.10-3 Geankoplis, 1983)

ID = 3,0680 in (0,0779 m)

/ID = 0,0006

f = 0,0045 (Gambar.2.10-3, Geankoplis,1983)

∆L = 500 m

D-57

Sehingga friksi pada pipa lurus :

Ff = 2

V

ID

ΔLf4

2

(Geankoplis, 1983. pers.2.10-6)

= 2

21,0

0,0779

5000,00454

2

= 2,5475 J/kg

c. Friksi pada sambungan (elbow)

Diketahui :

Jumlah elbow = 3

Kf = 0,75 (tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

hf =

2

VK

2

f (Geankoplis, 1983. pers.2.10-17)

=

2

21,075,03

2

= 0,0496 J/kg

d. Friksi karena pipa tee

Jumlah tee = 0

Kf = 1

hf =

2

2VK f

= 0,0000 J/kg

e. Friksi karena ekspansi

Kex =

2

2

11

A

A

A2 = luas penampang yang lebih kecil

A1 = luas penampang yang lebih besar

A2/A1 = 0

Kex = 1

D-58

he = 2

2VKex =

)12(

(0,21) 1

2

= 0,0221 J/kg

f. Friksi pada valve

Globe valve wide = 1 = Kf = 9,5 (Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

Gate valve wide = 2 = Kf = 0,17 (Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

hf =

2

VK

2

f (Geankoplis, 1983. pers.2.10-17)

= (1 x 9,5 + 2 x 0,17) x 2

21,0 2

= 0,217 J/kg

Total friksi :

ΣF = hC + Ff + hf, tee + hf, elbow + he + hf, valve

= 0,0121 + 2,5475 + 0,0000+ 0,0496 + 0,0221+ 0,217

= 2,8483 J/kg

Menghitung tenaga pompa yang digunakan

Persamaan neraca energi yang dijelaskan melalui persamaan Bernaulli

(pers. 2.7-28 Geankoplis, 1983) :

-Ws =

ppZZg

α2

VV 1212

2

1

2

2

Diketahui :

Z1 = -2 m (asal pemompaan dari sungai)

Z2 = 5 m (tujuan pemompaan)

P1 = 1 atm (101.325 N/m2) , untuk fluida ditempat terbuka

(Alfa Laval Pump Handbook, 2001)

P2 = 1 atm (101.325 N/m2), untuk tangki terbuka

(Alfa Laval Pump Handbook, 2001)

v1 = v2 = 0,21 m/s

ρ = 992,1825 kg/m3

= 1

D-59

g = 9,806 m/s2

ΣF = 2,8483 J/kg

Sehingga :

-Ws = 2,84831825,992

325.101325.101)2(5806,9

12

21,021,0 22

= 71,4483 J/kg

Dari Gambar 10.62, Coulson,1983, hal 380 untuk Q = 3,7162 m3/jam,

maka efisiensi pompa ( ) = 68 %.

Wp = η

Ws (Geankoplis, 1983. pers.3.3-1)

= 0,68

71,4483

= 105,071 J/kg

Maka dapat diketahui besar daya yang digunakan pompa :

Power = G x Wp (Geankoplis, 1983. pers.3.3-2)

= 1,1266 x 105,071

= 118,373 J/s

= 0,1184 kW

= 0,1587 hp

D-60

Jadi digunakan pompa dengan daya 7,5 hp.

Menghitung NSPH

Untuk mengatasi kavitasi, NPSH yang tersedia harus lebih besar dari

NPSH yang dibutuhkan, NPSHA > NPSHR, sehingga perlu dihitung

NPSHA sebagai berikut :

NPSH (Net Positive Suction Head) available :

NPSHa = Pa ± hs – hfs - Pvp (Alfa Laval Pump Handbook, 2001:32)

Dimana Pa (absolute pressure) =

P sistem = 14,6960 psi

Specific gravity = 3

3

lb/ft 5,62

lb/ft 61,9379

= 0,9910

hs (static suction head) = z1 = -2 m = -6,5617 ft

Pvd (vapour pressure) = 0, 6185 psi = 1,4288 ft

hfs (pressure loss due to friction) =

f = 0,0045

L = 446,6006 m = 1465,2205 ft

v = 6,9004 ft/s

SG = 0,9910

ID = 3,0680 in

Maka :

hfs = 8,3460 psi = 19,4543 ft

NPSHa = 19,7862 ft = 6,0308 m

NPSHR (Net Positive Suction Head) Required :

Dari gambar 7.2 b Walas :

N = 3.500

S = 7.900 (single suction)

Q = 15,8924 gal/menit

D-61

NPSHR =

3/45,0

S

QN

(pers. 7.15 Walas, 1988)

= 2,1349 ft

= 0,651 m

NPSHA > NPSHR, pompa aman dari kavitasi

Keterangan :

NPSHR = Net Positive suction head required (ft)

NPSHA= Net Positive suction head available (ft)

Tabel D. 25. Spesifikasi Pompa (PU – 101)

Alat Pompa

Fungsi Mengalirkan air dari sungai ke Bak Sedimentasi

(BS-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 15,8924 gpm

Efisiensi Pompa 68%

Dimensi NPS = 3 in

Sch = 40 in

Power motor 7,5 hp

NPSHA

Jumlah

6,0308 m

2 buah (1 cadangan )

Dengan melakukan perhitungan yang sama seperti pada perhitungan

pompa-101, maka diperoleh hasil perhitungan untuk pompa-102 hingga

pompa-123 sebagai berikut :

D-62

b. Pompa Utilitas 2 (PU-102)

Tabel. D.26. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 102)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran BS-101 ke bak

penggumpal (BP-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 15,8924 gpm

Efisiensi Pompa 68%

Dimensi NPS = 3 in

Sch = 40 in

Power motor 1,5 hp

NPSHA

Jumlah

8,1658 m

2 buah (1 cadangan )

c. Pompa Utilitas 3 (PU-103)

Tabel. D.27. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 103)

Alat Pompa

Fungsi Memompa alum dari tangki penyimpanan alum

(TP-101) ke BP-101.

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 0,0238 gpm

Efisiensi Pompa 35%

Dimensi NPS = 0,1250 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

6,4564 m

2 buah (1 cadangan )

D-63

d. Pompa Utilitas 4 (PU-104)

Tabel. D.28. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 104)

Alat Pompa

Fungsi Memompa klorin dari tangki penyimpanan

klorin (TP-102) ke BP-01.

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 0,1554 gpm

Efisiensi Pompa 35%

Dimensi NPS = 0,125 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

8,4516 m

2 buah (1 cadangan )

e. Pompa Utilitas 5 (PU-105)

Tabel. D.29. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 105)

Alat Pompa

Fungsi Memompa NaOH dari TP-103 ke BP-01 dan

anion exchanger (AE – 101).

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 0,007gpm

Efisiensi Pompa 35 %

Dimensi NPS = 0,125 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

8,8759 m

2 buah (1 cadangan )

D-64

f. Pompa Utilitas 6 (PU-106)

Tabel. D.30. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 106)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran BP-101 ke clarifier (CF-

101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 15,8924 gpm

Efisiensi Pompa 68%

Dimensi NPS = 3 in

Sch = 40 in

Power motor 1,5 hp

NPSHA

Jumlah

7,6658 m

2 buah (1 cadangan )

g. Pompa Utilitas 7 (PU-107)

Tabel. D.31. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 107)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran CF-101 ke sand filter

(SF-01)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 15,8924 gpm

Efisiensi Pompa 68%

Dimensi NPS = 3 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

6,0854 m

2 buah (1 cadangan )

D-65

h. Pompa Utilitas 8 (PU-108)

Tabel. D.32. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 108)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran SF-01 ke tangki air filter

(TP-104)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 15,8924 gpm

Efisiensi Pompa 68%

Dimensi NPS = 3 in

Sch = 40 in

Power motor 2 hp

NPSHA

Jumlah

8,5964 m

2 buah (1 cadangan )

i. Pompa Utilitas 9 (PU-109)

Tabel. D.33. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 109)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air make-up steam, make-up air

pendingin dan air hydrant ke CE-101, CT-101

dan hidrant

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 15,8924 gpm

Efisiensi Pompa 68%

Dimensi NPS = 3 in

Sch = 40 in

Power motor 1,5 hp

NPSHA

Jumlah

9,2811 m

2 buah (1 cadangan )

D-66

j. Pompa Utilitas 10 (PU-110)

Tabel. D.34. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 110)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran dari TP-105 menuju area

(domestik)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 0,0238 gpm

Efisiensi Pompa 40%

Dimensi NPS = 0,375 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

6,0950 m

2 buah (1 cadangan )

k. Pompa Utilitas 11 (PU-111)

Tabel. D.35. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 111)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air pendingin yang telah digunakan

ke Hot Basin ( HB-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 145,6721 gpm

Efisiensi Pompa 80 %

Dimensi NPS = 3,5 in

Sch = 40 in

Power motor 50 hp

NPSHA

Jumlah

9,9720 m

2 buah (1 cadangan )

D-67

l. Pompa Utilitas 12 (PU-112)

Tabel. D.36. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 112)

Alat Pompa

Fungsi Mengalirkan air dari HB-101 ke cooling tower

(CT-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 145,6721 gpm

Efisiensi Pompa 80 %

Dimensi NPS = 3,5 in

Sch = 40 in

Power motor 20 hp

NPSHA

Jumlah

9,9720 m

2 buah (1 cadangan )

m. Pompa Utilitas 13 (PU-113)

Tabel. D.37. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 13)

Alat Pompa

Fungsi Mengalirkan Na3PO4 dari TP-106 ke CT-101

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 0,231 gpm

Efisiensi Pompa 35 %

Dimensi NPS = 0,3750 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

8,1881 m

2 buah (1 cadangan )

D-68

n. Pompa Utilitas 14 (PU-114)

Tabel. D.38. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 114)

Alat Pompa

Fungsi Memompa dispersan dari TP-107 ke CT-101

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 0,061 gpm

Efisiensi Pompa 35 %

Dimensi NPS = 0,25 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

9,4865 m

2 buah (1 cadangan )

o. Pompa Utilitas 15 (PU-115)

Tabel. D.39. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 115)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air dingin dari CT-101 ke cold basin

(CB-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 145,6721 gpm

Efisiensi Pompa 70 %

Dimensi NPS = 3,5 in

Sch = 40 in

Power motor 20 hp

NPSHA

Jumlah

9,9720 m

2 buah (1 cadangan )

D-69

p. Pompa Utilitas 16 (PU-116)

Tabel. D.40. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 116)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air dingin dari CB-01 ke unit-unit

yang membutuhkan air pendingin

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 133,4271 gpm

Efisiensi Pompa 70 %

Dimensi NPS = 3,5 in

Sch = 40 in

Power motor 20 hp

NPSHA

Jumlah

9,9720 m

2 buah (1 cadangan )

q. Pompa Utilitas 17 (PU-117)

Tabel. D.41. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 117)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air kondensat ke TP-108

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 1,0526 gpm

Efisiensi Pompa 55 %

Dimensi NPS = 1,5 in

Sch = 40 in

Power motor 1,5 hp

NPSHA

Jumlah

5,2608 m

2 buah (1 cadangan )

D-70

r. Pompa Utilitas 18 (PU-118)

Tabel. D.42. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 118)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air kondensat yang telah digunakan

dari TP-108 ke cation exchanger (CE-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 1,0526 gpm

Efisiensi Pompa 55 %

Dimensi NPS = 1,5 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

9,0635 m

2 buah (1 cadangan )

s. Pompa Utilitas 19 (PU-119)

Tabel. D.43. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 119)

Alat Pompa

Fungsi Memompa asam sulfat dari TP-109 ke CE-101

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 0,0002 gpm

Efisiensi Pompa 35 %

Dimensi NPS = 0,125 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

5,2164 m

2 buah (1 cadangan )

D-71

t. Pompa Utilitas 20 (PU-120)

Tabel. D.44. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 120)

Alat Pompa

Fungsi Memompa keluaran dari CE-101 ke anion

exchanger (AE-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 1,5294 gpm

Efisiensi Pompa 60 %

Dimensi NPS = 1,5 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

9,9720 m

2 buah (1 cadangan )

u. Pompa Utilitas 21 (PU-121)

Tabel. D.45. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 121)

Alat Pompa

Fungsi Memompa keluaran dari AE-101 ke deaerator

101 (DA-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 1,5294 gpm

Efisiensi Pompa 60 %

Dimensi NPS = 2 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

9,4525 m

2 buah (1 cadangan )

D-72

v. Pompa Utilitas 22 (PU-122)

Tabel. D.46. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 122)

Alat Pompa

Fungsi Memompa hidrazin dari TP-110 ke DA-101

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 1,5294 gpm

Efisiensi Pompa 35 %

Dimensi NPS = 0,25 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

8,7001 m

2 buah (1 cadangan )

w. Pompa Utilitas 23 (PU-123)

Tabel. D.47. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 123)

Alat Pompa

Fungsi Memompa keluaran DA-101 ke TP-111

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 1,2736 gpm

Efisiensi Pompa 60 %

Dimensi NPS = 2 in

Sch = 40 in

Power motor 0,5 hp

NPSHA

Jumlah

9,5372 m

2 buah (1 cadangan )

D-73

B. Unit Penyedia Steam

a. Boiler (B - 410)

Fungsi alat : Untuk membangkitkan steam

Tipe : fire tube boiler (Tabel. 4.8, Ulrich, 1984:109)

Tekanan : 469,6 kPa

Temperatur : 149,5 oC

Jenis steam : Saturated Steam (Uap Jenuh)

Steam berfungsi sebagai media pemanas pada :

Heater (HE-101) 246,71528 kg/jam

Heater (HE-102) 38,118 kg/jam

Jumlah kebutuhan steam = 284,8333 kg/jam

= 627,9492 lb/jam

Kebutuhan steam untuk keseluruhan proses :

Over design = 10 %

Jumlah steam = 1,1 x 284,8333 kg /jam

= 313,3166 kg/jam

Dipergunakan bahan bakar fuel oil no. 6

Densitas = 970,3 kg/m3 (Tabel . 6-3, Ulrich, 1984:332)

Kebutuhan bahan bakar sebagai berikut :

Fxeb

hhmm

fs

f

)( (Severn, Edisi kelima, hal. 142)

Keterangan :

mf = Massa bahan bakar yang dipakai, lb/jam.

ms = Massa uap yang dihasilkan, lb/jam.

H = Entalpi dari uap air Btu/lb.

hf = Entalpi dari liquid, Btu/lb.

Pada 149,5 oC

hv = 2.744,8 kJ/kg = 1.190,4571 Btu/lb

D-74

hl = 630 kJ/kg = 309,2007 Btu/lb (App.D, Coulson, 1983)

λs = (hv-hl) = 2.114,800 kJ/kg = 881,2564 Btu/lb

eb = Effisiensi boiler = 80% (Tabel. 4.8, Urich, 1984:109)

F = Nilai kalor bahan bakar (Tab. 6-3, Ulrich, 1984:332)

= 42 GJ/m3 = 43.298,9691 kJ/kg = 18.615,2281 btu/lb.

mf = 118.615,2288,0

)2007,3094571,190.1(627,9492

x

x

= 37,1594 lb/jam

= 16,8554 kg/jam

= 0,0722 m³/jam

= 17,3764 liter/jam.

Hp boiler :

5,343,970

)(

x

hhmhp

ff (Severn, Edisi kelima, hal. 142)

= 1,0648 hp ~ 2 hp

Kapasitas boiler :

1000

)( fs hhmQ

(Severn, Edisi kelima, hal. 139)

= 553,3843 Btu/jam

= 583,8513 kJ/jam

ρair, 30oC = 992,1825 kg/m3

Heating surface :

1 hp boiler = 10 ft2

heating surface total = 10 x hp boiler

= 10,648 ft2

= 0,9892 m2

D-75

Tabel. D.48. Spesifikasi Boiler (BO-101)

Alat Boiler

Kode BO-101

Fungsi Menghasilkan steam untuk keperluan proses

Tipe Fire tube boiler

Heating surface 10,648 ft2

Kapasitas 553,3843 Btu/jam

Power 2 hp

D-76

C. Unit Penyediaan Udara Instrument

1. Compressor (CP-01)

Fungsi : Mengalirkan udara dari lingkungan ke area proses untuk

kebutuhan instrumentasi.

Tipe : Centrifugal Compressor

Kebutuhan Udara Tekan

Dalam pabrik Asetat Anhidrid, udara tekan dibutuhkan untuk

menggerakkan instrumen – instrumen kontrol. Udara tekan yang

diperlukan didistribusi pada tekanan 15 – 20 psig serta dalam kondisi

kering dan bersih. (Kern, hal.768).

Dalam pabrik Asetat Anhidrid terdapat sekitar 54 alat kontrol yang

memerlukan udara tekan untuk menggerakkannya, sehingga kebutuhan

udara tekan pada pabrik ini diperkirakan mencapai 90,720 m3/jam.

Mekanisme atau proses untuk membuat udara tekan dapat diuraikan

berikut ini : Udara lingkungan ditekan dengan menggunakan kompresor

(CP–01) yang dilengkapi dengan filter (penyaring) udara hingga mencapai

tekanan 20 psig, kemudian dilewatkan dalam tumpukan silika gel sehingga

diperoleh udara kering. Selanjutnya udara kering tersebut dialirkan pada

alat kontrol yang memerlukannya.

Udara pneumatik = 28 L/min (Considin, 1993)

Jumlah alat kontrol = 54 buah

Kebutuhan udara = 28 × 54

= 1512 L/min (90,7200 m3/jam)

Overdesign = 20%

Total udara pneumatik = 108,864 m3/jam

Kecepatan Molar Udara

Diketahui :

D-77

V = 108,8640 m3/jam

P = 1 atm

T = 30 oC (303,15 K)

R = 8,314 kJ/kgmol.K

n = RT

PV

= 15,30310.057,82

8640,08113

= 4,367 kmol/jam

= 126,7830 kg/jam

Menentukan temperatur keluaran kompressor, T2

Dari Fig. 3.6 (coulson, 1983, hal 75), diperoleh efisiensi (η)

η = 76 %

T1 = 30 oC (303,15 K)

P1 = 1 atm (1,01325 bar)

P2 = 2,36 atm (2,39217 bar)

Temperatur keluar kompressor:

T2 =

m

1

21

P

PT

(Coulson, 1983 hal 79)

Untuk kompresi:

m =

Ep

1

(Coulson, 1983 hal 79)

γ = Cv

Cp,

= 1,4 (udara)

Sehingga:

m =

76,04,1

14,1

= 0,3760

D-78

T2 = 303,15

3760,0

1

36,2

= 418,6490 K

= 145,4990 oC

Koreksi temperatur keluar kompressor:

Diketahui data udara (Chemcad 5.2.0) :

Tc = -40,7000 oC

= 232,4500 K

Tr mean = c

21

2T

TT

= 232,45002

64,18490303,1500

= 1,5530

Pc = 37,2460 atm

= 37,7400 bar

Pr mean = c

21

2P

PP

= 37,742

391,21,013

= 0,0451

Kapasitas panas udara (Chemcad 5.2.0) :

Tmean = 2

TT 21

= 2

,6490184303,15

= 360,8990 K

o

PC =

22

)/484.1cosh(

)/484.1(580.7

)/012.3sinh(

)/012.3(390.9958.28

T

T

T

T

= 29.125,243 J/kmol.K

= 29,125 kJ/kmol.K

D-79

Untuk Tr =1,5530 dan Pr = 0,0451

Dari Fig. 3.2 (coulson, 1983 hal 63 ) maka:

Cp - o

PC = 0,3000 kj/kmol.K

Sehingga :

Cp = 0,3000 + 29,1252

= 29,4252 kj/kmol.K

Dari Fig.3.8. (Coulson, 1983 hal 76) :

Untuk Tr 1,603 dan Pr 0,045 maka :

Z = 1

Dari Fig.3.9. (Coulson, 1983 hal 77) :

Untuk Tr 1,6032 dan Pr 0,0451 maka :

x = 0,2

Dari Fig.3.10. (Coulson, 1983 hal 78) :

Untuk Tr 1,603 dan Pr 0,045 maka :

y = 1

m =

x

Ep

1

Cp

Rz (Coulson, 1983 hal 79)

=

2000,0

76,0

1

29,4252

314,81

= 0,4280

T2 = 303,15

4280,0

0000,1

3600,2

= 437,8940 K

= 164,7440 oC

Power compressor

-W =

1P

P

1n

n

M

TRz n

1n

1

21 (Coulson, 1983 hal 73)

X)m(1 -Y

1

D-80

n = (Coulson, 1983 hal 79)

n = 2,0570

-W =

11

36,2

10570,2

0570,2

043,0

15,303314,81 0570,2

10570,2

= -62982,2170 kJ/kmol

W = 62982,2170 kJ/kmol

Actual work required :

Waktual = 62982,2170 kJ/kmol / 76 %

= 82871,3380 kJ/kmol

Power yang dibutuhkan :

P = Waktual x n

= 82871,3380 kJ/kmol x 0,043 kmol/Jam

= 3579,4890 kJ/jam

= 0,9440 kJ/s

= 0,9440 kW

= 1,3333 hp = 1,5 hp

Tabel D.49. Spesifikasi Compressor (CP-01)

Alat Compressor

Kode CP– 01

Jenis Centrifugal compressor

Kapasitas 126,7830 kg/jam udara

Power 1,5 hp

Bahan Konstruksi Cast iron

Jumlah 1 buah

D-81

D. Unit Penyediaan Listrik

1. Kebutuhan listrik

a. Listrik Untuk Penerangan

Dari Chemical Engineer’s Handbook, 3rd ed, direkomendasikan untuk

perhitungan penerangan digunakan satuan lumen. Dengan menetapkan

jenis lampu yang digunakan, maka dapat dihitung jumlah listrik yang

harus disediakan untuk penerangan. Untuk menentukan besarnya

tenaga listrik digunakan persamaan :

L = DU

Fa

Keterangan :

L : lumen per outlet

a : luas area, ft2

F : food candle yang diperlukan ( tabel 13, perry 3th )

U : Koefisien utilitas ( tabel 16, perry 3th)

D : Effisiensi lampu (tabel 16, perry 3th)

Kebutuhan penerangan area dalam bangunan

Tabel D.50. Kebutuhan penerangan untuk area dalam bangunan

Area

Bangunan

Luas

F U D Lumen (m2) (ft2)

Pos Keamanan 100 1076.3910 20 0.5 0.8000 53819.5500

Kantor 2000 21527.8200 20 0.58 0.8000 927923.2759

GSG 1000 10763.9100 10 0.51 0.8000 263821.3235

Mushola 500 5381.9550 10 0.55 0.8000 122317.1591

Klinik 300 3229.1730 20 0.55 0.8000 146780.5909

Kantin 1000 10763.9100 10 0.51 0.8000 263821.3235

Control Room 500 5381.9550 35 0.6 0.8000 392434.2188

Laboratorium 500 5381.9550 35 0.6 0.8000 392434.2188

Gudang 1000 10763.9100 35 0.52 0.8000 905617.4279

Bengkel 1000 10763.9100 5 0.53 0.8000 126932.9009

Total 7900 85034,889 3595901,989

D-82

Untuk semua area dalam bangunan direncanakan menggunakan

lampu fluorescent 40 Watt, dimana 1 buah instant starting daylight

40 Watt mempunyai 1960 lumen.

Jumlah listrik area dalam bangunan = 3.595.901,9890 Lumen

Sehingga jumlah lampu yang dibutuhkan :

1960

98903.595.901, = 1834,6439 buah

= 1835 buah

Daya = 40 Watt × 1835

= 73400 Watt (73,4 kW)

Kebutuhan penerangan area luar bangunan

Tabel D.51. Kebutuhan penerangan untuk area luar bangunan

Area Non

Bangunan

Luas

F U D Lumen (m2) (ft2)

Proses 10000 107.639,1000 10 0.59 0.8000 2.280.489,4068

Utilitas 5000 53.819,5500 10 0.59 0.8000 1.140.244,7034

Area Pengembangan 5000 53.819,5500 0 0 0.8000 0,0000

Jalan dan taman 1500 16.145,8650 5 0.53 0.8000 190.399,3514

Areal Parkir 500 5.381,9550 10 0.49 0.8000 137.294,7704

22000 236.806,02 3.748.428,2320

Untuk semua area di luar bangunan direncanakan menggunakan

lampu mercury 250 watt, dimana 1 buah instant starting daylight

250 Watt mempunyai 10000 lumen. Jumlah listrik area di luar

bangunan sebesar 3.748.428,2320 Lumen

Jumlah lampu yang dibutuhkan =000.10

23203.748.428,

= 374,8428 buah

= 375 buah

Daya = 250 Watt × 375

D-83

= 93,750 Watt (93,75 kW)

Kebutuhan listrik lainnya

Kebutuhan listrik lainnya (barang elektronik kantor : AC, komputer

dll) diperkirakan sebesar 20.000 Watt

Total kebutuhan penerangan

= Kebutuhan area bangunan + Kebutuhan area luar bangunan +

Kebutuhan listrik lain

= 73,4 kW + 93,75 kW + 20 = 187,15 kW

b. Kebutuhan listrik untuk proses

Tabel D.52. Kebutuhan listrik untuk alat proses

No Nama Alat Jumlah

Daya

Hp watt

1 PP-101 2 7,5000 5592,7500

2 PP-102 2 7,5000 5592,7500

3 PP-103 2 7,5000 5592,7500

4 PP-104 2 7,5000 5592,7500

5 CP-101 2 2,5000 1864,2500

6 BL-201 2 0,5000 2,9500

Total 32,5000 24235,2500

D-84

c. Kebutuhan listrik untuk utilitas

Tabel D.53. Kebutuhan listrik untuk alat utilitas

No Nama Alat Jumlah

Daya

Hp watt

Unit Air & Steam :

1 Boiler 1 30,0000 22371,0000

2 Compressor 1 1,5000 1118,5500

3 Fan CT-01 1 30,0000 22371,0000

4 Motor BP-01 1 0,5000 372,8500

5 Motor tangki soda kaustik 1 0,5000 372,8500

6 Motor tanki alum 1 0,5000 372,8500

7 Motor tanki korin 1 2,5000 1864,2500

8 Pompa 1 2 7,5000 5592,7500

9 Pompa 2 2 1,5000 1118,5500

10 Pompa 3 2 0,5000 372,8500

11 Pompa 4 2 0,5000 372,8500

12 Pompa 5 2 0,5000 372,8500

13 Pompa 6 2 1,5000 1118,5500

14 Pompa 7 2 0,5000 372,8500

15 Pompa 8 2 2,0000 1491,4000

16 Pompa 9 2 1,5000 1118,5500

17 Pompa 10 2 0,5000 372,8500

18 Pompa 11 2 50,0000 37285,0000

19 Pompa 12 2 20,0000 14914,0000

20 Pompa 13 2 0,5000 372,8500

21 Pompa 14 2 0,5000 372,8500

22 Pompa 15 2 20,0000 14914,0000

23 Pompa 16 2 20,0000 14914,0000

24 Pompa 17 2 1,5000 1118,5500

25 Pompa 18 2 0,5000 372,8500

26 Pompa 19 2 0,5000 372,8500

27 Pompa 20 2 0,5000 372,8500

28 Pompa 21 2 0,5000 372,8500

29 Pompa 22 2 0,5000 372,8500

30 Pompa 23 2 0,5000 372,8500

Total 53 197,5000 147275,7500

D-85

Total Kebutuhan Listrik Pabrik

= Kebutuhan penerangan + Kebutuhan proses + Kebutuhan utilitas

= 187,1500 kW + 24,2352 kW + 147,2758 kW

= 378,6610 kW

Over Design : 20%

Total listrik = 1,2 x 378,6610 kW

= 454,3932 kW

= 0,4544 MW

Jadi total kebutuhan listrik pabrik ± 0,4544 MW

2. Penyediaan Bahan Bakar

Bahan bakar yang digunakan untuk menjalankan generator yaitu:

Jenis bahan bakar = solar

Heating value (f) = 38,000 GJ/m3 (Tabel 6.3, Ulrich,1984:332)

= 18.774,9415 Btu/lb

Efisiensi () = 80 %

ρ solar = 870 kg/m3

= 54,3123 lb/ft3

Kapasitas generator :

Qgenerator =

= 0,5680 MW

= 567,9915 kW

= 1.938.102,4701 Btu/jam

Kebutuhan bahan bakar generator :

Kebutuhan solar = ρfη

Qgenerator

=

D-86

=2,3758 ft3/jam

= 67,2755 liter/jam

3. Tangki Bahan Bakar

Fungsi : Menampung bahan bakar solar untuk kebutuhan generator

pada tekanan 1 atm

Jenis : Tangki silinder tegak (vertical) dengan plat datar (flat bottom)

dan atap kerucut (conical head).

a. Menghitung Kapasitas Tangki

Kebutuhan air proses = 67,2755 liter/jam

= 0,0673 m3/jam

Waktu tinggal = 10 hari = 240 jam.

Banyaknya bahan baku air yang harus disimpan:

Vsolar = 0,0673 m3 × 240 jam

= 16,1461 m3

= 570,1741 ft3

Safety factor = 20% (Peter and Timmerhaus,1991,hal. 37)

Vtangki = 1,2 × Vsolar

= 1,2 × 16,1461 m3

= 19,3753 m3

= 684,2089 ft3

b. Menentukan Dimensi Tangki

Dengan melakukan langkah perhitungan yang sama dengan perhitungan

pada Tangki Utilitas Unit Air dan Steam, maka diperoleh hasil

perhitungan untuk Tangki Bahan Bakar adalah sebagai berikut :

Vtangki = Vshell + Vtutup

= ¼ π D2 H + 0,000049 D3 + ¼ π D2 sf

Atangki = Ashell + Atutup

= (¼ π D2 + π D H) + 0,842 D2

D-87

Keterangan :

D = diameter tangki, in

sf = straight flange, in (dipilih sf = 2 in)

Menentukan rasio Hs/D :

Berdasarkan Tabel 4-27 Ulrich 1984, dimana :

D

Hs< 2 (Ulrich, 1984)

Rasio H/D yang diambil adalah rasio yang memberikan luas tangki

yang paling kecil. Hasil trial rasio H/D terhadap luas tangki dapat

dilihat pada tabel berikut.

Sehingga Hs = 1.5D

Vtangki = 1/4 x π x D2 x Hs

19,3753 = 1/4 x π x D2 x 1,5 D

D3 = 16,4128 m3

D = 2,5413 m

Maka :

D = 2,5413 m = 8,3376 ft = 100,0512 in

Hs = 3,8120 m = 12,5064 ft = 150,0768 in

Diambil standar :

D = 102in = 2,5908 m = 8,5000 ft

Hs = 156 in = 3,9624 m = 13,0000 ft

Maka,Volume tangki = 20,8890 m3

Dan diperoleh data (Brownell and Young, App. E, Item 2, Hal. 347) :

Number of courses = 2

Shell plate thickeness = 0,1875 in

Lebar plate standar = 6 ft

D-88

c. Menghitung Tekanan Desain

Pabs = Poperasi + Phidrostatis

H liquid = (V liquid / V tangki) x H tangki

= (16,1461 m3 / 20,8890 m3) x 3,9624 m

= 3,0627 m

= 10,0482 ft

= 120,5785 in

Dimana ρ = 54,3122 kg/m3 = 3,3906 lb/ft3

Dimana, Phidrostatis :

P hidrostatis = 144

cL g

gH

(Pers. 3.17, Brownell, 1959)

= 3,7899 psi

P operasi = 14,7 psi

Maka, Pabs = 18,4899 psi

Tekanan desain 5-10 % diatas absolut (Coulson, 1988, Hal:637).

Tekanan desain yang dipilih 5 % diatasnya. Tekanan desain pada ring

ke-1 (paling bawah) :

Pdesain = 1,05 x 18,4899 psi = 20,3388 psi

Tabel D.54. Hasil perhitungan P design pada berbagai ketinggian cairan

:

Course

H liquid

(ft)

P hidrostatis

(psi)

P absolute

(psi)

P desain

(psi)

1 10,0482 3,7899 18,4899 20,3388

2 4,0482 1,5269 16,2269 17,8495

D-89

d. Menentukan Tebal Plate

Keterangan :

F = 12.650 (Brownell and Young, 1959, Tabel 13.1 untuk T = -20 - 650

oF)

E = 0,8 (Jenis sambungan las : single-butt weld)

C = 0,125 (Coulson, Vol 6, Hal. 217)

Maka,

ts = 0,2276 in

Diambil tebal plate standar = 0,2500 in

Tabel D.55. Hasil perhitungan tebal shell pada berbagai course

Course Ts (in) ts standar (in)

1 0,2276 0,2500

2 0,2150 0,2500

e. Menentukan Panjang Plate

Untuk menghitung panjang shell, persamaan yang digunakan adalah :

L =

Keterangan :

L = panjang plate, in

Do = diameter luar shell, in

n = jumlah plate

Weld length = Banyak plate pada sekeliling plate x Banyak sambungan

pengelasan vertikal= n x Butt welding

Panjang shell untuk course 1 :

Do = Di + (2 x ts)

= 102,5 in

n = 2 buah

Butt welded = 0,1563 (Brownell and Young, Hal. 254)

CPEf

diPt

d

ds

)6,0.(2

.

n

weldDo

12.

length) (-π.

D-90

Maka,

L = 13,4039 ft

Dari Brownell and Young Hal. 84 diketahui untuk panjang plate adalah

8 – 50 ft. Maka panjang plate (L) perancangan adalah memenuhi.

f. Desain Atap

Perhitungan sudut elemen conis

Bentuk atap yang digunakan adalah conical (konis). Untuk roof with

large diameter yang menggunakan pengelasan lap joint, minimal desain

lap yang diizinkan adalah 1 in dengan tebal plate minimal 3/16 in.

Besar sudut elemen konis dihitung dengan persamaan :

(Pers. 4.6, Brownell and Young, 1959)

Keterangan :

θ = sudut elemen konis dengan horizontal

D = diameter tangki, ft

t = tebal cone (head), in

Digunakan tebal konis (t) = 0,25 in

Maka, min sin θ = 0,0791

θ = 4,5351o

Pemeriksaan compressive stress yang diizinkan

f allowable =

Keterangan :

f allowable = compressive stress yang diizinkan, psi

t = tebal konis, in

r = jari-jari lekukan (curvature), in

Dimana,

r =

= 645 ft

t

D

430sinmin

6 t 11,5x10 yield point

r 3

sin

6D

D-91

= 7740 in

Yield point = 30.000

(Tabel 3.1, Brownell and Young, 1959, Hal. 37)

Maka,

f allowable = 48,4496

Dimana f allowable < (Yield point/3) = 48,4496 < 10.000

Maka, tebal plate = 0,2500 in dapat digunakan.

Perhitungan tinggi atap

o90

r

2

D

90

sin

6D

horizontaldengan

koniselemensudut

D = diameter tangki,ft

r = jari-jari, in

h

Gambar D.6. Jari-jari lekukan untuk atap konis

Tinggi atap dapat dihitung dengan korelasi sudut pada gambar :

tan θ =

Dimana,

tan θ = 0,0793

Maka,

H = 0,3371 ft = 0,1027

Menghitung tinggi total tangki penyimpanan air

H tangki = H shell + H roff

= 13 ft + 0,3371 ft

= 13,3371 ft = 4,0652 m

D

H

21

D-92

Tabel D.56. Spesifikasi Tangki BBM (TB-101)

Alat Tangki BBM

Kode TB-101

Fungsi Tempat penyimpanan BBM untuk keperluan bahan bakar

generator.

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Kapasitas 16,1461 m3

Dimensi Diameter shell (D) 2,5908 m

Tinggi shell (Hs) 4,0652 m

Tebal shell (ts) 0,2500 in

Tinggi atap 0,1027 m

Tebal head 0,1875 in

Jumlah courses 2 Buah

Tutup atas Bentuk conical

Tekanan desain 20,3388 psi

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah 1 Buah