Utilitas [PDF]

Citation preview

LAMPIRAN D SISTEM UTILITAS A. Unit Penyedia Air 1. Kebutuhan Air Pendingin Keperluan Reaktor Cooler 1 Cooler 2 Cooler 3 Molases Tank Absorber Kristalizer Total Air Pendingin Kehilangan air selama sirkulasi 10% Air yang kembali ke bak penampung Air make-up pendingin 2. Kebutuhan Steam Keperluan Heater (E - 101) Heater (E - 102) Rotary Dryer (RD - 101) Heater (E - 103) Evaporator (EV - 101) Rotary Dryer (RD - 102) Total steam



Kebutuhan Satuan 42560.2180501695 Kg/Jam 100269.441884738 Kg/Jam 362.0548984633 Kg/Jam 362.0548984633 Kg/Jam 7079.8464158685 Kg/Jam 428.8304 Kg/Jam 2251.1509 Kg/Jam 153313.597424181 Kg/Jam = 15331.36 Kg/jam = 137982.2 Kg/jam = -137982.24 Kg/jam



Kebutuhan 197.05 32.26 97.79 351.19 156.55 34.80 869.64



Kehilangan air selama sirkulasi 10% = Air yang kembali ke bak penampung = Air make-up steam =



Satuan Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam 86.96 782.67 86.96



Kg/jam Kg/jam Kg/jam



3. Kebutuhan Air Sanitasi a. Air untuk karyawan kantor Menurut WHO kebutuhan air per orang adalah 120 Kg/hari, sehingga : Air untuk setiap karyawan = 120 Kg/hari.orang Jumlah karyawan = 140 Orang Jam kerja setiap karyawan = 8 jam/hari Jumlah kebutuhan air = 120 x 140 8 = 2100 Kg/jam



=



50400



Kg/hari



b. Air untuk Laboratorium dan Tanaman Perencanaan air untuk laboratorium dan tanaman sebesar 20% dari kebutuhan air karyawan, sehingga kebutuhan air untuk laboratorium dan tanaman adalah : Kebutuhan air = Jumlah kebutuhan karyawan x 20% = 2100 x 20% = 420 Kg/jam = 10080 Kg/hari Total kebutuhan air sanitas= 2100 + 420 = 2520 Kg/jam 4. Kebutuhan Air Pemadam Kebakaran dan Air Cadangan Kebutuhan air pemadam kebakaran dan air cadangan direncanakan sebesar 120% dari kebutuhan air karyawan, sehingga : Kebutuhan air pemadam kebakaran = Jumlah kebutuhan karyawan x 120% = 2100 x 120% = 2520 Kg/jam = 60480 kg/hari Kebutuhan Air Total a. Kebutuhan Air Keseluruhan Pabrik Keperluan Kebutuhan Satuan Air Pendingin 0.00 Kg/jam Boiler Feed Water 869.64 Kg/jam Air pemadam 2520 Kg/jam Total 3389.64 Kg/jam b. Kebutuhan Air Kontinyu Keperluan Air Make-up Pendingin Air Make-up Steam Air Sanitasi Total Total Kebutuhan Air



Kebutuhan -137982.24 86.96 2520 -135375.27



Satuan Kg/jam Kg/jam Kg/jam Kg/jam



= 3389.6 + ### = -131985.6 Kg/jam = -3167655.2 kg/hari



B. Unit Penyedia Listrik Listrik yang digunakan berasal dari PLN dan untuk listrik cadangan



menggunakan generator yang dikelola oleh industri sendiri 1. Listrik untuk Kegunaan Proses dan Utilitas Alat Hp Jumlah ƩHp 0.19 2 0.3764441 Mixing Tank 14.00 3 42 Reaktor 6.00 1 6 Centrifuge (CF - 101) 0.33 1 0.3333333 Centrifuge (CF - 102) 1 18.836684 Rotary Dryer (RD - 101) 18.84 1 10.862301 Rotary Dryer (RD - 102) 10.86 1 32 Rotary Cooler (RC-101) 32.00 1 11 Rotary Cooler (RC-102) 11.00 18 1 18 Rod Mill (RM - 101) 18 1 18 Rod Mill (RM - 102) 2 1 2 Screener (SC - 101) 2 1 2 Screener (SC - 102) 1 2 2 Pompa 1 1 2 2 Pompa 2 2 2 4 Pompa 3 1 2 2 Pompa 4 1 2 2 Pompa 5 1 2 2 Pompa 6 1.00 2 2 Pompa 7 4.00 1 4 Belt Conveyor 1 4.00 1 4 Belt Conveyor 2 4.00 1 4 Belt Conveyor 3 4.00 1 4 Belt Conveyor 4 4.00 1 4 Belt Conveyor 5 4.00 1 4 Belt Conveyor 6 4.00 1 4 Belt Conveyor 7 2.00 1 2 Bucket Elevator 1 3.00 1 3 Bucket Elevator 2 2.00 1 2 Bucket Elevator 3 2.41 1 2.4091523 Screw Conveyor 1 2.38 1 2.3794678 Screw Conveyor 2 1.79 1 1.7908159 Screw Conveyor 3 1.79 1 1.7908159 Screw Conveyor 4 Cooling Tower (CT-201) 133 1 133 Boiler (BR - 201) 59.668 1 59.667813 Pompa 1 (P-201) 30 2 60 Pompa 2 (P-202) 20 2 40 Pompa 3 (P-203) 35 2 70



Pompa 4 (P-204) Pompa 5 (P-205) Pompa 6 (P-206) Pompa 7 (P-207) Pompa 8 (P-208) Pompa 9 (P-209) Pompa 10 (P-210)



20 20 40 1 1 1 1



2 2 2 2 2 2 2



40 40 80 2 2 2 2 338



Total



Kebutuhan Listrik



= 338.000 Hp = 252.047 KW Perkiraan penggunaan alat yang tidak dideskripsikan sebasar 10% dari kebutuhan listrik proses dan utilitas, sehingga : Kebutuhan listrik = 10% x Kebutuhan listrik proses = 10% x 252.047 = 25.205 KW Sehingga kebutuhan total listrik pada unit proses dan utilitas adalah : Kebutuhan total listrik = 252.047 + 25.205 = 277.251 KW 2. Kebutuhan Listrik Unit Penerangan Untuk menentukan besarnya tenaga listrik yang dibutuhkan, dipakai standar yang terdapat dalam jurnal kebutuhan listrik untuk penerangan (Rika dkk,2012) Persamaan yang digunakan adalah : L = a xA (m2) (SNI 03-6197-2000) Dimana : L : Lumen per outlet a



:



luas area, ft2



Bangunan A(m2) Pos Keamanan* 200 Parkir* 600 Masjid* 400 Kantin * 300 Kantor Pusat* 600 Kantor Dept.Produks 700 Kantor Dept.Busines 500 Poliklinik* 200 Ruang Kontrol** 300 Labolatorium** 400



A(ft2) 2152.8 6458.4 4305.6 3229.2 6458.4 7534.8 5382 2152.8 3229.2 4305.6



Lux 200 100 200 200 350 350 350 250 350 500



Lumen 40000 60000 80000 60000 210000 245000 175000 50000 105000 200000



Perpustakaan* 200 2152.8 Aula Serbaguna** 500 5382 Proses** 3000 32292 Utilitas** 800 8611.2 Storage** 1500 16146 Power Plant** 700 7534.8 Bengkel* 500 5382 Gudang* 1000 10764 Pemadam* 500 5382 Taman* 1000 10764 Total Lumen



300 300 1000 1000 1000 1000 300 100 250 100



Keterangan :*menggunakan lampu pijar 8-18 lum/watt, dipilih = **menggunakan lampu merkuri 45-57 lum/watt, dipilih =



60000 150000 3000000 800000 1500000 700000 150000 100000 125000 100000 7910000



14



lum/watt



50



lum/watt



Total penggunaan lampu pijar 1455000 lumen = 103.93 KW Total penggunaan lampu merkuri 6455000 lumen = 129.1 KW Kebutuhan Listrik = 233 KW



+



3. Menghitung Jumlah Titik Lampu



Dimana, N = E = L = W = ф = LLF = CU = n =



Jumlah titik lampu Kuat penerangan/target kuat penerangan yang akan dicapai (Lux) Panjang Ruangan (m) Lebar ruangan (m) Total Lumen Lampu/Lamp Luminous Flux Faktor cahaya rugi/Light loss factor (0,7 - 0,8) Faktor Pemanfaatan/Coeffisien of utilization (50-65%) Jumlah lampu dalam 1 titik



a. Industri Diketahui,



Sehingga,



Luas = 7200 m2 E = 300 Lux (Industri) LLF = 0.8 CU = 65% n= 1 ф = 1800 Lumen



N =



300 1800



x



x 0.8



7200 m2 x



65%



x



= 2307.69 Titik lampu b. Perkantoran Diketahui, Luas = 6700 m2 E = 300 Lux (Industri) LLF = 0.8 CU = 65% n= 1 ф = 1800 Lumen Sehingga, N = 300 x 6700 m2 1800 x 0.8 x 65% x = 2147.44 Titik lampu



1



1



4. Kebutuhan listrik Ac dan Peralatan Kantor Diperkirakan listrik untuk Ac dan peralatan kantor adalah: Listrik perkantoran dan Ac = 20000 watt = 20 KW 5. Kebutuhan Listrik untuk Instrumentasi Diperkirakan listrik untuk instrumentasi adalah 10% dari kebutuhan listrik Listrik instrumentasi = 25204.66 watt = 25.205 KW Kebutuhan Listrik Total 1. Kebutuhan listrik proses dan utilitas = 277.25 KW 2. Listrik untuk penerangan = 233.03 KW 3. Listrik untuk Ac dan perkantoran = 20.00 KW 4. Listrik untuk instrumentasi = 25.20 KW + Total Listrik = 555.48 KW Perancangan Generator Generator berfungsi untuk menyediakan listrik dari peralatan-alatan yang tidak boleh terputus atau berubah-ubah tegangannya. Generator yang digunakan adalah generator arus bolak balik (AC) Total kebutuhan listrik = 555.48 KW Faktor keamanan 10% = 55.55 KW + Total kebutuhan listrik = 611.03 KW Effisiensi generator, 80%



=



611.03 KW 80%



= = = =



Ditetapkan input generator Listrik masih tersedia



763.79 KW 1000 KW 1000 - 763.79 236.21 KW



Spesifikasi generator : Tipe = AC Generator Kapasitas = 1000.00 KW Effisiensi = 80% Jumlah = 2 buah



C. Unit Penyedia Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan = Solar Kapasitas generator = 1000.00 KW Specific Fuel Consumption (SFC) = 250 gr/KW.hr Densitas solar = 840 Kg/m3 (Maruzar, 2012) Untuk Otto (Gasoline Engine ) Kebutuhan bahan bakar = SFC x Kapasitas generator x t = 250 x 1000.00 x 24 = 6000000 gr/hari = 6000.00 Kg/hari = 250.00 Kg/jam Laju volume bahan bakar = 250.00 Kg/jam 840 Kg/m3 =



0.30



m3/jam = 297.61905 L/jam



D. Perancangan Alat Utilitas 1. Bak Air Penampung (BA - 201) Fungsi : Menampung air sebelum masuk ke pengolahan Bentuk : Persegi Bahan : Beton bertulang Waktu tingga : 1 jam Jumlah : 1 unit a. Kapasitas Volume Bak Kapasitas air = -131985.63 Kg/jam Densitas air = 995.68 Kg/m3 (Geankoplis, A.2-3) Volume air = Kapasitas air Densitas air = -132.56 m3/jam Faktor keamanan desain bak sebesar 20%, sehingga diperoleh volume bak Volume bak = 120% x Volume air x 1 jam



=



120% x



-132.56



m3 x



1 jam



= -159.07 m3 Jumlah bak penampung air direncanakan berjumlah 1 buah b. Dimensi Bak Penampung Direncanakan panjang dan lebar bak adalah 2 kali tinggi bak penampung sehingga, dimensi bak penampung : V = P x l x t V = 2t x 2t x t 3 V = 4t -159.07



= 4t3



t3 t P l



= = = =



-39.77 -3.41 m -6.83 m -6.83 m



2. Vessel Filter (V - 201) Fungsi : Menyaring kotoran yang ikut terbawa Bentuk : Vertikal silinder + Torispherical head Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C Waktu tinggal : 1 jam Tekanan operasi : 1 atm : 14.696 psi Jumlah : 2 unit a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air



= =



-131985.63 Kg/jam 995.68 Kg/m3 Kapasitas air Densitas air -66.28 m3/jam



Faktor keamanan desain Vessel Filter sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x Volume air x 1 jam = 120% x -33.14 m3/jam x 1 jam = b. Dimensi tangki



-39.77



m3 =



-10505.377 gallon



Dimana,



-39.77



Vt Dt Ht m3



-50.66 m3 -50.66 m3 Dt R Ht Tinggi cairan



= Volume Tangki (m3) = Diameter Tangki (m) = Tinggi Tangki (m) = 1 x ᴫ x Dt2 x Ht 4 = Dt2 x Ht dimana : Ht = 1.5Dt = = = = = =



1.5 x Dt3 -3.23 m = -117.56 in -1.62 m -4.85 m -66.28 x -4.85 -39.77 -8.08 m



c. Tebal tangki Persamaan menghitung tebal tangki ts = PR + C SE - 0,6P menghitung tekanan hidrostatis : Phidrostatis = ρ (H - 1) 144 = -40.44 Pa = -0.0059 Psi P total = 14.696 + -0.006 = 14.6901 Psi Faktor design 10% dari tekanan total P design = 110% x 14.69 = 16.1591 Psi Tekanan perancangan jika lebih besar 30 psi dari tekanan operasi Tekanan design ( = 46.159 psia (tekanan yang digunakan karena lebih besar jika dibandingkan dengan 10%) R, jari-jari = -1.62 m = -63.629 in = = = = = 0.75



Allowable stress max (S) Joint Efficiency (E) Faktor korosi (C) ts Dipilih tebal standar =



12650 Psi (Brownell, tabel 13.1 hal.251) 0.8 (Buthod, hal 132) 0.125 (Buthod, hal 110) -0.29 + 0.125 -0.165 in in



d. Tebal head Jenis head yang dipilih adalah torispherical head Berdadsarkan tabel 5.7 Brownell, hal 90 untuk Tangki dengan OD = 228 in memiliki : 228 DO = icr = 13.75 = 180 r icr/r = 0.0764



Stress intenfication factor (W)



=



1 3 + icr 0.5 4 r



=



0.819 P rc W Tebal head kolom (th) = + 2SE - 0.2P = 0.0061 in Dipilih tebal standar = 0.5 in



C



maka didapatkan sf sebesar 1,5 - 3,5 (Brownel, tabel 5.4 hal. 87) maka sf = 2 ID korek= OD - 2ts = -119 in a = ID/2 = -59.5 AB = a - icr = -73.3 BC = rc - icr = 166.3 AC = (BC2 - AB2)0.5 = 149.2 b = rc - AC = 30.8 OA (tinggi head)= sf + b + tebal head



e. Total Tinggi Tangki Total Tinggi Tangki =



= =



33.3 in 0.8 m



Tinggi tangki + Tinggi head



=



-4.00 m



3. Tangki Clarifier (V -202) Fungsi : Mengendapkan kotoran air laut Bentuk : Vertikal silinder + Torispherical head + bagian bawah conis bersudut Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C Waktu tinggal : 24 jam Tekanan operasi : 1 atm



Jumlah Alfa



: : :



14.696 psi 3 unit 60 (Coulson Hal 817)



a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air =



-131986 Kg/jam 995.68 Kg/m3 Kapasitas air Densitas air = -44.19 m3/jam Faktor keamanan desain Clarifier sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x Volume air =



120% x



-14.73 m3/jam



=



-17.67



=



-624.17 ft3



m3 =



-4669.056 galon



b. Dimensi tangki Asumsi, Ls = 1.5 D d = 0.25 D Volume Tangki = Volume Conical + Volume Cylindrical V = (0,262 H (D2 + d2 +Dd)) + (πdi2)/4 Ls -624.17 = (0,262 x [((D-d)/2)tan Ɵ]x(D2 + d2 + Dd)+ (1,1775 D3) -624.17 = (0,057D3+0,0036D3+0,051D3)+1,178D3 -624.17 D d H



= = = =



1.37 D3 -7.695 ft -1.924 ft -11.542 ft



= -92.337 in = -23.084 in = -138.51 in



= -2.345 m = -0.586 m = -3.518 m



c. Tebal tangki Persamaan menghitung tebal tangki ts = PD + C 2SE - 0,6P (Pers13.12 Brownell & Young, hal 258) Phidrostatis = ρ (H - 1) 144 = -31.240 pa = -0.0045298 psia Tekanan yang ada (P) = P + Tekanan hidrostatis = 14.691 psia



Faktor design 10% dari tekanan total P design = 16.1606 Psia = 12650 Psi Allowable stress max (S) (Brownell, tabel 13.1 hal.251) = 0.8 Joint Efficiency (E) (Buthod, hal 132) = Faktor korosi (C) 0.125 (Buthod, hal 110) ts = -0.074 + 0.125 = 0.0513 in Dipilih tebal standar = 0.5 in d. Menentukan Eksternal Diameter (do) Do = di + 2ts Do = -91.34 in = -7.611 ft Brownell Tabel 5.7 Hal 90, didapat pendekatan do = 240 in Harga baru di menjadi D = do + 2ts = 241 in = 20.083 ft = 5.02083 ft = 60.25 in = 1.5304 m d conis e. Menentukan Tebal Tutup Bawah Berbentuk Conis ts = (P_D+D)/(((2xSxE)-(0.6xP_D))cos α)+C ts = 0.121 ts standar = 0.1875 in f. Menentukan Tinggi Hopper (tutup bawah) tan 60 = 1.73 h = [(D−d)/2] tan Ɵ = 13.03 ft = 3.9713 m g. Menentukan Tebal Head Jenis head yang dipilih adalah torispherical head Berdadsarkan tabel 5.7 Brownell, hal 90 untuk Tangki dengan OD = 180 in memiliki : 180 DO = 11 icr = = 170 r icr/r = 0.0647 Stress intenfication factor (W)



=



1 3 + icr 0.5 4 r 0.814



= P rc W Tebal head kolom (th) = + 2SE - 0.2P



C



= 0.203 in Dipilih tebal standar = 0.25 in maka didapatkan sf sebesar 1.5 - 2.25 (Brownel, tabel 5.4 hal. 87) maka sf = 2 a = ID/2 = -46.2 AB = a - icr = -57.2 BC = rc - icr = 159.0 AC = (BC2 - AB2)0.5 = 148.4 b = rc - AC = 21.6 OA (tinggi head)= sf + b + tebal head



e. Total Tinggi Tangki Total Tinggi Tangki = =



= =



23.9 in 0.6 m



Tinggi tangki + Tinggi head + T tutup bawah 1.1 m



Data literature (Perrys 7th, hal 18-72, Tabel 18-7) Clarifier typ = Water treatment Rake type = thixo post 3.7 m/h Over flow ra= 4. Tangki Sand Filter (V- 203) Fungsi : Menyaring partikel yang terbawa dari keluaran clarifier Bentuk : Vertikal silinder + Torispherical head Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C Waktu tinggal : 1 jam Tekanan operasi : 1 atm : 14.696 psi Jumlah : 3 unit a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air =



-131986 Kg/jam 995.68 Kg/m3 Kapasitas air Densitas air = -44.19 m3/jam Faktor keamanan desain Sand Filter sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x Volume air x 1 jam = 120% x -14.7 m3/jam x 1 jam =



-17.67



m3 =



-4669.056 galon



b. Dimensi tangki



Dimana,



Vt Dt Ht



-17.7 m3 -22.52 m3 -22.52 m3 Dt R Ht Tinggi cairan



= Volume Tangki (m3) = Diameter Tangki (m) = Tinggi Tangki (m) =



1 x ᴫ x Dt2 x Ht 4 = Dt2 x Ht dimana : Ht = 1.5Dt = 1.5 x Dt3 = -2.47 m = -89.716 in = -1.23 m = -3.70 m = -44.2 x -3.70 -17.7 = -9.25 m



c. Tebal tangki Persamaan menghitung tebal tangki ts = PR + C SE - 0,6P menghitung tekanan hidrostatis : Phidrostatis = ρ (H - 1) 144 = -32.50 Pa = -0.005 Psi P total = 14.696 + -0.0047 = 14.691 Psi Faktor design 10% dari tekanan total P design = 110% x 14.691 = 16.16 Psi Tekanan perancangan jika lebih besar 30 psi dari tekanan operasi Tekanan design (P) = 46.160 psia (tekanan yang digunakan karena lebih besar jika dibandingkan dengan 10%) R, jari-jari = -1.23 = -48.558 Allowable stress max (S) Joint Efficiency (E)



m in = 12650 Psi = 0.8



(Brownell, tabel 13.1 hal.251) (Buthod, hal 132)



= ts = = Dipilih tebal standar = 0.61 Faktor korosi (C)



0.125 -0.222 + -0.097 in in



(Buthod, hal 110) 0.125



d. Tebal head Jenis head yang dipilih adalah torispherical head Berdadsarkan tabel 5.7 Brownell, hal 90 untuk Tangki dengan OD = 180 in memiliki : 80 DO = 11 icr = = 170 r icr/r = 0.0647 Stress intenfication factor (W)



=



1 3 + icr 0.5 4 r 0.814



= P rc W Tebal head kolom (th) = + 2SE - 0.2P = 0.0349 in Dipilih tebal standar = 0.5 in



C



maka didapatkan sf sebesar 1,5 - 3,5 (Brownel, tabel 5.4 hal. 87) maka sf = 2 ID korek= OD - 2ts = -90.94 in a = ID/2 = -45.5 AB = a - icr = -56.5 BC = rc - icr = 159.0 AC = (BC2 - AB2)0.5 = 148.6 b = rc - AC = 21.4 OA (tinggi head)= sf + b + tebal head



e. Total Tinggi Tangki Total Tinggi Tangki =



= =



23.9 in 0.6 m



Tinggi tangki + Tinggi head



=



5. Tangki Penukar Kation (V - 204) Fungsi : Mereduksi kadar kation dalam air Bentuk : Vertikal silinder + Torispherical head Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C Waktu tinggal : 1 jam Tekanan operasi : 1 atm



-3.09 m



: :



Jumlah Vessel



14.696 psi 1 Unit



a. Propertis Resin Kation Dari tabel 16-19, perrys edisi 7 , didapaatkan data sebagai berikut : Type resin = Strong Acid Cation Kecepatan Min = 1 gal/min.ft2 Kecepatan Max



=



12



gal/min.ft2



Kecepatan dipilih Tinggi Bed Min



= =



10 24



gal/min.ft2 in = 2.3214 ft = 0.6096 m



b. Dimensi Tangki Resin Penukar Kation Laju alir massa = -131986 Kg/jam Densitas air = 995.68 Kg/m3 Volume air



=



Kapasitas air Densitas air = -132.56 m3/jam = -583.63 gpm Faktor keamanan desain tangki resin kation sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x -583.63 gpm = -700.4 gpm Luas tangki (A)



= = =



-159.1 m3/jam Volume air Kecepatan air -700.4 gal/menit 10



= Luas tangki (A)



=



-70.04 ft2



=



D2 D D D



= = = =



-70.04



gal/min.ft2 ft2



1 ᴫ D2 4 1 ᴫ D2 4 -89.22 ### ft ### m #VALUE! in



Direncanakan, tinggi tangki = 5 x tinggi bed Tinggi tangki (H) = 5 x tinggi bed



Volume resin



= = = = =



5 x 2.32 ft 11.61 ft 3.54 m 1 ᴫD2H 4 #VALUE! ft3



c. Kapasitas volume tangki Volume tangki = A x H = -70.04 x 11.61 = -812.89 ft3 = -6080.436



galon



d. Tebal tangki Persamaan menghitung tebal tangki ts = PR + C SE - 0,6P menghitung tekanan hidrostatis : Phidrostatis = ρ (H - 1) 144 = 17.55 Pa = 0.0025 Psi P total = 14.696 + 0.0025 = 14.698 Psi Faktor design 10% dari tekanan total P design = 110% x 14.698 = 16.168 Psi Tekanan perancangan jika lebih besar 30 psi dari tekanan operasi Tekanan design (P) = 46.168 psia (tekanan yang digunakan karena lebih besar jika dibandingkan dengan 10%) R, jari-jari = ### m = ### in = 12650 Psi Allowable stress max (S) (Brownell, tabel 13.1 hal.251) = 0.8 Joint Efficiency (E) (Buthod, hal 132) = 0.125 Faktor korosi (C) (Buthod, hal 110) ts = ### + 0.125 = ### in Dipilih tebal standar = 0.82 in e. Tebal head Jenis head yang dipilih adalah torispherical head



Berdadsarkan tabel 5.7 Brownell, hal 90 untuk Tangki dengan OD = 240 in memiliki : 240 DO = icr = 14.438 = 180 r icr/r = 0.0802 Stress intenfication factor (W)



=



1 3 + icr 0.5 4 r 0.821



= P rc W Tebal head kolom (th) = + 2SE - 0.2P = ### in Dipilih tebal standar = 0.5 in



C



maka didapatkan sf sebesar 1,5 - 3,5 (Brownel, tabel 5.4 hal. 87) maka sf = 2 ID korek= OD - 2ts = ### in a = ID/2 = ### AB = a - icr = ### BC = rc - icr = 165.6 AC = (BC2 - AB2)0.5 = ### b = rc - AC = ### OA (tinggi head)= sf + b + tebal head f. Total Tinggi Tangki Total Tinggi Tangki =



=



### in =



Tinggi tangki + 2 x Tinggi head



=



### m



### m



6. Tangki Penukar Anion (V - 205) Fungsi : Mereduksi kadar anion dalam air Bentuk : Vertikal silinder + Torispherical head Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C Waktu tinggal : 1 jam Tekanan operasi : 1 atm : 14.696 psi Jumlah Vessel : 1 Unit a. Propertis Resin Anion Dari tabel 16-19, perrys edisi 7 , didapaatkan data sebagai berikut : Type resin = Strong Base Anion Kecepatan Min = 1 gal/min.ft2 Kecepatan Max



=



7



gal/min.ft2



Kecepatan dipilih Tinggi Bed Min



= =



5 30



gal/min.ft2 in = 2.9017 ft =



0.762 m



b. Dimensi Tangki Resin Penukar Anion Laju alir massa = -131986 Kg/jam Densitas air = 995.68 Kg/m3 Volume air = Kapasitas air Densitas air = -132.56 m3/jam = -583.63 gpm Faktor keamanan desain tangki penukar anion sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x -583.63 gpm = -700.4 gpm= -159.070 Luas tangki (A) = Volume air Kecepatan air = -700.4 gal/menit 5 gal/min.ft2 Luas tangki (A) ###



=



-140.1 ft2



=



1 ᴫ D2 4 1 ᴫ D2 4 -178.44 ### ft ### m #VALUE! in



ft2



=



D2 D D D



= = = =



Direncanakan, tinggi tangki = 5 x tinggi bed Tinggi tangki (H) = 5 x tinggi bed = 5 x 2.90 ft = 14.51 ft = 4.42 m Volume resin = 1 ᴫD2H 4 = #VALUE! ft3 c. Kapasitas volume tangki Volume tangki = A x H = -140.07 x 14.51 = -2032.23 ft3 = -15201.091 galon



d. Tebal tangki Persamaan menghitung tebal tangki ts = PR + C SE - 0,6P menghitung tekanan hidrostatis : Phidrostatis = ρ (H - 1) 144 = 23.66 Pa = 0.0034 Psi P total = 14.696 + 0.0034 = 14.699 Psi Faktor design 10% dari tekanan total P design = 110% x 14.699 = 16.169 Psi Tekanan perancangan jika lebih besar 30 psi dari tekanan operasi Tekanan design (P) = 46.169 psia (tekanan yang digunakan karena lebih besar jika dibandingkan dengan 10%) R, jari-jari = ### m = ### in = 12650 Psi Allowable stress max (S) (Brownell, tabel 13.1 hal.251) = 0.8 Joint Efficiency (E) (Buthod, hal 132) = 0.125 Faktor korosi (C) (Buthod, hal 110) ts = ### + 0.125 = ### in Dipilih tebal standar = 1.02 in e. Tebal head Jenis head yang dipilih adalah torispherical head Berdadsarkan tabel 5.7 Brownell, hal 90 untuk Tangki dengan OD = 240 in memiliki : 240 DO = icr = 14.438 = 180 r icr/r = 0.0802 Stress intenfication factor (W)



=



1 3 + icr 0.5 4 r 0.821



= P rc W Tebal head kolom (th) = + 2SE - 0.2P = ### in Dipilih tebal standar = 0.625 in



C



maka didapatkan sf sebesar 1,5 - 3,5 (Brownel, tabel 5.4 hal. 87) maka sf = 2 ID koreksi= OD - 2ts = 238.75 in a = ID/2 = 119.4 AB = a - icr = 104.9 BC = rc - icr = 165.6 AC = (BC2 - AB2)0.5 = 128.1 b = rc - AC = 51.9 OA (tinggi head)= sf + b + tebal head



f. Total Tinggi Tangki Total Tinggi Tangki =



= =



54.6 in 1.4 m



Tinggi tangki + 2 x Tinggi head



=



7.19 m



7. Bak Penampung Air Sanitasi (BA - 203) Fungsi : Menyimpan air sanitasi Bentuk : Persegi Bahan : Beton bertulang Waktu tinggal : 1 jam Jumlah : 1 unit a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air =



2520 Kg/jam 995.68 Kg/m3 Kapasitas air Densitas air = 2.53 m3/jam Faktor keamanan desain tangki air sanitasi sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume bak = 120% x Volume air x 1 jam = 120% x 2.53 m3/jam x 1 jam =



3.04



m3



b. Dimensi Bak Penampung Direncanakan panjang dan lebar bak adalah 2 kali tinggi bak penampung sehingga, dimensi bak penampung : V = P x l x t V = 2t x 2t x t V = 4t3



3.04 t3 t P l



= 4t3 = 0.7593 = 0.91 m = 1.82 m = 1.82 m



8. Tangki Air Pendingin (BA - 204) Fungsi : Menyimpan air pendingin Bahan : Beton bertulang Waktu tinggal : 1 jam Jumlah : 1 unit a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air



-137982.24 Kg/jam 995.68 Kg/m3



=



Kapasitas air Densitas air = -138.58 m3/jam Faktor keamanan desain tangki penampungan air pendingin sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x Volume air x 1 jam = 120% x -138.58 m3/jam x 1 jam =



-166.30 m3



b. Dimensi Bak Penampung Direncanakan panjang dan lebar bak adalah 2 kali tinggi bak penampung sehingga, dimensi bak penampung : V = P x l x t V = 2t x 2t x t V = 4t3 -166.30 t3 t P l



= 4t3 = = = =



-41.57 -3.46 m -6.93 m -6.93 m



9. Tangki Air Umpan Boiler (BA - 205) Fungsi : Menyimpan air umpan boiler



Bahan Waktu tinggal Jumlah



: Beton bertulang : 1 jam : 1 unit



a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air =



956.60 Kg/jam 995.68 Kg/m3 Kapasitas air Densitas air = 0.96 m3/jam Faktor keamanan desain tangki umpan boiler sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x Volume air x 1 jam = 120% x 0.96 m3/jam x 1 jam =



1.15



m3



b. Dimensi Bak Penampung Direncanakan panjang dan lebar bak adalah 2 kali tinggi bak penampung sehingga, dimensi bak penampung : V = P x l x t V = 2t x 2t x t V = 4t3 1.15 t3 t P l



= 4t3 = 0.2882 = 0.66 m = 1.32 m = 1.32 m



10. Tangki Air Pemadam dan Air Cadangan (BA - 206) Fungsi : Menyimpan air pemadam dan air cadangan Bahan : Beton bertulang Waktu tinggal : 1 jam Jumlah : 1 unit a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air =



2520 Kg/jam 995.68 Kg/m3 Kapasitas air Densitas air



= 2.53 m3/jam Faktor keamanan desain tangki air pemadam dan air cadangan sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume bak = 120% x Volume air x 1 jam = 120% x 2.53 m3/jam x 1 jam =



3.04



m3



b. Dimensi Bak Penampung Direncanakan panjang dan lebar bak adalah 2 kali tinggi bak penampung sehingga, dimensi bak penampung : V = P x l x t V = 2t x 2t x t V = 4t3 3.04 t3 t P l



= 4t3 = 0.7593 = 0.91 m = 1.82 m = 1.82 m



11. Tangki Deaerator (V -206) Fungsi : Menghilangkan gas Oksigen, CO2, dan CO yang terlarut dalam air umpan boiler Bentuk : Silinder horizontal + Ellipsoidal head Bahan : Carbon Steel SA-283 Grade C Waktu tinggal : 1 jam Tekanan operasi : 1 atm : 14.696 psi Suhu operasi : 90 °C Jumlah Tangki : 1 Unit a. Kapasitas tangki Laju alir massa = Densitas air = Volume air =



956.60 Kg/jam 965.34 Kg/m3 (Geankoplis, A.2-3) Kapasitas air Densitas air = 0.99 m3/jam Faktor keamanan desain tangki daerator sebesar 20%, sehingga diperoleh volume tangki Volume tangki = 120% x Volume air x 1 jam



=



120% x



0.99 m3/jam x



1 jam



= 1.19 m3 = 314.13482 galon Proses deaerasi dilakukan dengan cara air diumpankan ke deaerator, sedangkan b. Dimensi tangki Tinggi shell : Diameter (Hs : D = 3 : 2) Tinggi head : Diameter (Hh : D = 1 : 4) Volume tangki = Volume shell + Volume head 1.19 m3



=



1.19 m3



=



1.19 m3



=



π . D² . H + π . D³ 4 12 3.14 D² 1.5 D + 3.14 D³ 4 12 1.18 D³ + 0.26 D³



1.19 m3



=



1.44 D³



D³ D R Tinggi shell Tinggi head Tinggi tanki Tinggi cairan



(Wallas, p.671)



= 0.83 m3 = 0.94 m = 36.94 in = 0.47 m = 18.47 in = 1.41 m = 55.42 in = 0.23 m = 9.24 in = Tinggi shell + Tinggi Head = 1.64 m = 64.65 in = 0.99 x 1.64 m 1.19 = 1.37 m



c. Tebal tangki Persamaan menghitung tebal tangki ts = PR + C SE - 0,6P menghitung tekanan hidrostatis : Phidrostatis = ρ (H - 1) 144 = 4.30 Pa = 0.00062 Psi P total = 14.696 + 0.0006242 = 14.697 Psi Faktor design 10% dari tekanan total P design = 110% x 14.697 = 16.166 Psi Tekanan perancangan jika lebih besar 30 psi dari tekanan operasi



Tekanan design (P) =



46.166 psia (tekanan yang digunakan karena lebih besar jika dibandingkan dengan 10%) R, jari-jari = 0.47 m = 18.4718 in = 12650 Psi Allowable stress max (S) (Brownell, tabel 13.1 hal.251) = 0.8 Joint Efficiency (E) (Buthod, hal 132) = 0.125 Faktor korosi (C) (Buthod, hal 110) ts = 0.0851 + 0.125 = 0.2101 in Dipilih tebal standar = 0.25 in d. Tebal Head Tebal head (th) ditambah dengan faktor korosi PD th = + C 2SE - 0,2P = 0.209 in Dipilih tebal head standar :



0.250 in (Brownell, 1959) p.87



12. Boiler (BR - 201) Boiler dirancang untuk memenuhi kebutuhan steam 120°C pada tekanan 303.975 kPa, dimana Hl = 503.7 Kj/Kg = 216.55 Btu/lbm Hv = 2706 Kj/Kg = 1163 Btu/lbm ΔHvl = 2202.3 Kj/Kg = 946.82 Btu/lbm Laju alir massa = 869.64 Kg/jam Densitas air = 965.34 Kg/m3 Volume air



= Laju alir massa Densitas air = 0.90 m3/jam



= 21.62 m3/hari Asumsi, Selama steam mengalir dari boiler terjadi kehilangan panas, maka harus maka ditambahkan 10% kebutuhan steam Kebutuhan steam = 110% x 869.64 Kg/jam = 956.60276 Kg/jam = 2108.9265 lbm/jam a. Kebutuhan bahan bakar boiler



mf



=



ms x (Hv-Hl) exF



(Sauselein,1981)



Dimana, mf = Massa bahan bakar yang dibutuhkan ms = Massa steam yang dihasilkan Hv = entalpi steam pada P dan T tertentu hl = Entalpi Lquid e = Efisiensi Boiler (80%) F = Nilai kalor bahan bakar Bahan bakar yang dipakai adalah solar, dengan nilai kalor nya adalah F = 19800 Btu/lbm (Biomass energy data book -2011) mf = 2108.92645 x 1163 - 216.55 80% x 19800 mf = 126.059556 lbm/jam b. Menentukan daya (Hp) boiler Untuk menentukan daya boiler, dapat mengkonversi panas menjadi daya melalui persamaan dibawah ini :



(Sauselein,1981) BHP



= 2108.9265 x 1163.4 - 216.55 970 x 34.5 = 59.668 Hp



c. Heating surface boiler Dipilih, 1 Hp = 10 ft2 A



d. Kapasitas boiler Q



=



10 ft2 x 59.668 Hp 1 Hp = 596.67813 ft2 = 55.431399 m²



=



ms x (Hv - Hl) 1000



Q = 2108.9265 x 1163.4 - 216.55 1000 = 1996.7834 Btu/jam = 2106.7263 kJ/jam



13. Cooling Tower (CT - 201) Fungsi : Mendinginkan air Bentuk : Mechanical Draft Cooling Tower Bahan : Carbon steel SA-266 Type C Waktu tinggal : 1 jam Tekanan operasi : 1 atm : 14.696 psi Jumlah : 1 unit a. Kondisi operasi Suhu air masuk menara (TL1)



=



45



°C



Suhu air keluar menara (TL2)



= 30 °C Massa air yang didinginkan = 0.00 Kg/jam Densitas air yang didinginkan = 965.34 Kg/m3 Volume air = Kapasitas air Densitas air = 0.00 m3/jam = 0.000 gpm = 0.00 L/s Digunakan udara sebagai pendingin, dengan relative humidity 70% Suhu udara masuk (Tdb1) = 27 °C Suhu udara keluar (Tdb2) = 38 °C Dari Psycometric chart (Felder, 8.4-1 hal. 385) diperoleh nilai Udara masuk, Twb1 = 20 °C Humidity (H1) Udara keluar, Twb2



=



0.0155



=



14



Kg H2O/Kg udara kering



°C



Humidity (H2)



Kg H2O/Kg udara kering = 0.03 Maka setiap udara kering membawa H2O sebesar H2O yang terbawa



= Humidity (H2) - Humidity (H1) = 0.03 - 0.0155 = 0.0145 Kg H2O/Kg udara kering



b. Kehilangan akibat penguapan (We) We = 0.00085 x Wc x (T1-T2) (Perry, 12-20) Dimana, We : Kehilangan akibat penguapan Wc : Jumlah air yang didinginkan (m3/jam) T1 : Temperatur air keluar



T2 We



= =



: Temperatur air masuk 0.00085 x 0.0 x 45 0.00 m3/jam



c. Kehilangan air di drift Wd = 0.0002 x Wc Wd = 0.0002 x 3 = 0.00 m /jam



-



30



x



1.8



(Perry, 12-20) 0.00



d. Kehilangan air karena blow down Wb = We - (cycle -1)Wd cycle -1 Dimana, cycle = cycle of concentration/ ratio antara padatan terlarut pada air recicurlasi terhadap air makeup biasanya rasio cycle 2 - 5 (Perry, hal 12-20) dipilih cycle = 4 Wb = 0.00 - 4 - 1 x 0.00 4 - 1 3 = 0.00 m /jam e. Kebutuhan air make up cooling tower Wm = We + Wd + Wb Wm = 0.00 + 0.00 + 0.00 = 0.00 m3/jam f. Dimensi cooling tower Dipilih kecepatan air = 2 gpm/ft2 Luas cooling tower = Volume air Kecepatan air = 0.000 gpm 2 gpm/ft2 A = 0 ft2 Direncanakan, panjang tower = 2 x lebar tower A = 2L x L 0 = 2L2 L = 0.00 ft = 0.00 m P = 0 ft = 0.00 m g. Daya motor penggerak fan cooling tower Standard performance cooling tower = 90% Dari figur 12-8 perry hal didapatkan nilai fan power sebesar :



Fan Horse Power



=



0.044 Hp/ft2



(fig. 12-8d, Perry 12-19)



Daya cooling tower



= A x 0.044 Hp/ft2 = 0 x 0.044 = 0.00 Hp Effisiensi fan yang diambil 75%, maka daya fan Daya fan = Daya cooling tower Effisiensi fan Daya fan



=



0.00 75% = 0.00 Hp = 113 Hp Effisiensi motor diambil 85%, maka daya motor penggerak Daya motor = Daya fan effisiensi motor = 113.00 85% = 132.94 Hp = 133 Hp