LAMPIRAN D.pdf

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) System) 2.

Unit pembangkit steam pembangkit steam ( (Steam Steam Generation System) System)

3. Unit penyedia udara instrument ( ( Instrument Instrument Air System) System) 4.

Unit pembangkit dan pendistribusian listrik ( Power Plant and Power Distribution System) 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 D.1 Kebutuhan Air Pendingin Pendingin No. Kebutuhan

1

Reaktor - 201 (RE-201)

2

Cooler - 301 (CO-301) Jumlah Kebutuhan Over Over des desi gn 10% Recovery 90% 90%

10% Make-up

Jumlah

19.519,0599 10.323,7399 29.842,7998 32.827,0798 29.544,3718 3.282,7080

Satuan

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

D-2

b. Total kebutuhan untuk umpan boiler. Tabel D.2. Kebutuhan air umpan boiler No.

Kebutuhan

1

Heater (HE-101)

2

Heater (HE-102)

Jumlah Satuan

246,7153 38,1180

Jumlah Kebutuhan Over Over des desi gn 10%

284,8333 313,3166

Recovery 90%

256,3500

Make-up 10%

31,3317

kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam kg/jam

c. Kebutuhan air umum ( general uses) 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 untuk general uses No

1

Kebutuhan

Jumlah

Satuan

2.0100

m3/hari

Air untuk karyawan & kantor = 15 L/orang/hari Jadi untuk 134 orang diperlukan air sejumlah

2

Air Untuk Laboratorium

3

Air untuk Bengkel

4

Air Untuk Kebersihan dan Pertamanan

1.5000 0.5000 5.0000

0,3760

m3/jam

373,1020

kg/jam

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

= 3,7162 m 3/jam

m3/hari m3/hari

Total kebutuhan air dengan treatment

= 3.687,1417 kg/jam

m3/hari

9,0100

Total kebutuhan air bersih

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

m3/hari

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 ai r sungai. Jenis : Bak rektangular Jumlah air sungai = = = =

3.687,1416 kg/jam 3,7162 m 3/jam 981,7143 gal/jam 131,2361 ft 3/jam

Waktu tinggal 1 – 1 – 3 3 jam Diambil waktu tinggal 1,5 jam, sehingga dengan Over design 10 design 10 % maka Maka volume bak

= 1,1 x 1,5 jam x 32,8131 m 3/jam = 6,1317 m 3 = 216,5396 ft 3

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.ft 2

Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft 2

Dipilih bak beton dengan ukuran sebagai berikut : Asumsi:

kedalaman bak (t)

= 7 ft = 2,1336 m

Panjang/lebar (p/l)

= 3 : 1 – 5 5 : 1

Diambil p/l

=4:1

Luas bak (A) =

Qc QR

=

981,7143 gal/jam 500 500 gal/jam.ft 2

= 1,9634 ft 2

D-4

v 4d

l

=

l

216,5396 ft 3 = 4  7 ft = 2,7809 ft = 0,8476 m

p

= 4xl = 4 x 2,7809 ft = 11,1237 ft = 3,3905 m Asumsi turbidity

= 850 ppm

x ( suspended solid )

= 42 %

Drain

(Powell, 1954) (Powell, 1954, gambar 4)

= 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 m 3/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 m 3/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 Al 2(SO4)3, soda kaustik, dan klorin. Jenis

: Silinder tegak yang dilengkapi pengaduk. = 3,7160 m3/jam = 3.687,1416 kg/jam

Jumlah air sungai Over design 10 %.

Waktu tinggal dalam bak 20 – 60 menit

(Powell, 1954)

Diambil waktu tinggal 60 menit. = 1,1 × 3,7160 m 3/jam × 1 jam

Volume bak

= 4,0876 m 3 Dimensi bak silinder tegak dengan H/D = 1 V

= ¼ π D2 H

4,0876 m 3 Sehingga

= 0,7850 D 3

H=D

= 1,7333 m = 5,6865 ft Jumlah alum yang diijeksikan sebanyak 0,06 % dari air umpan. Kebutuhan alum

= 0,06 % × 3,7160 m 3/jam

= 0,0022 m 3/jam. Jumlah soda kaustik yang diijeksikan sebanyak 0,05 % dari air umpan. Kebutuhan soda abu = 0,05 % × 3,7160 m 3/jam = 0,0019 m 3/jam. Jumlah klorin yang diijeksikan sebanyak 1,2 % dari air umpan. Kebutuhan klorin

= 1,2 % × 3,7160 m 3/jam = 0,0446 m 3/jam

Diameter impeller (Di) = 1/3 D

Tinggi cairan (Z1)

= 0,5778 m = 1.8955 ft 4V =  D 2 = =

4  3,7160 m 3 /jam 3,14  (1,7333 m) 2 1,5757 m

D-6

= 5,1696 ft = Z1 × sg

WELH

= 1,5757 × 1,0020 = 1,5789 m = 5,1799 ft Putaran pengaduk (N) =

600  0,3048 WELH   Di 2  Di

Putaran pengaduk (N) =

600  0,3048  1,8955 ft

5,1799 ft 2  1,8955 ft

= 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 .

N  Di   2

NRe

=

=



35,9165  0,5778 2  992,1825 0,0413

= 288.023,4019

Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, 1993 hal 155 dengan menghubungkan N Re dan pengaduk jenis marine propeller 3 blade (4), didapatkan Bilangan Power (N p) sebesar 0,8. Sehingga power (P o) =

Np x p x N³ x D5 550  32,17 = 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 Na 2CO3.

Bentuk

Silinder vertikal

Kapasitas

4,0876 m 3

Dimensi

Diameter

= 1,7333 m

Tinggi

= 1,7333 m

Pengaduk

Marine propeller Diamater pengaduk = 0,5778 m Power

Jumlah

1 buah

= 0,5 hp

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. = 30 oC

Kondisi Operasi : Temperatur Tekanan Tipe

= 1 atm

: 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 2,2123 kg/jam = 26%

Suplai alum ke bak penggumpal

ρ alum

= 8,5088 kg/jam = 1,307 kg/m 3

Laju alir alum

=

8,5088 kg/jam 1,307 kg/m 3

= 0,0065 m 3/jam 1.

Menghitung Volume Tangki

Valum

= Jumlah alum x Waktu tinggal = 0,0065 m 3/jam x 24 jam

= 0,1562 m 3 Safety factor = 20 % Volume tangki

(Peter and Timmerhaus, 1991, Hal:37)

= 1,2 x V alum = 1,2 x 0,1562 m 3 = 0,1875 m 3

2.

Menghitung Diameter dan Tinggi Tangki

Rasio

yang dipilih = 1 sehingga :

Vtangki

=1/4 x π x D 2 x H = 1/4 x π x D 3

Vtangki

= 0,7821 D 3, 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

3.

= 71,5331 ft 3 = 2,0257 m3

Menghitung Tekanan Desain

H liquid

= (V liquid / V tangki) x H tangki = (0,1562 m 3 / 2.,0257 m 3) 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/m 3 = 81,5933 lb/ft 3

Dimana, Phidrostatis :

  H L  g/ g c 144

P hidrostatis

=

Maka, Pabs

= 0,1967 psi = 14,8967 psi

(Pers. 3.17, Brownell, 1959)

Tekanan desain 5-10 % diatas tekanan absolut (Coulson, 1988, Hal:637). Tekanan desain yang dipilih 10 % diata snya. Tekanan desain pada ring ke-1 (paling bawah) : Pdesain 4.

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

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 =

16,3863 psi kg/jam  54/2 in  0,125 (12,650  0,8)  (0,6 16,3863 psi)

ts = 0,1688 in Diambil tebal plate standar = 0,1875 in 5. Desain Atap OD

b = tingi dish

icr B

A O

A

f s

ID

t

a

r

C

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

D-11

Maka, th

=

16,3863  3,25  1,769  0,125 (2  12,650  0,8)  (0,2  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 t h = 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 

=

Daya motor yang dibutuhkan Efisiensi motor

Menghitung diameter pengaduk (D I)

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) =

600  0,3048 WELH 2  Di   Di

Dimana : Tinggi cairan (Z1)

= 0,6204 m = 2,0356 ft = Z1 × sg

WELH

= 0,6204 × 1,3070 = 0,8109 m = 2,6605 ft Jumlah pengaduk, n

= = 0,5912 ~ 1 buah

Sehingga diperoleh : Putaran pengaduk (N) =

600  0,3048  1,5000 ft

2,6605 ft 2  1,5000 ft

= 36,5464 rpm = 0,6091 rps



Menentukan power n umber (Np)

N p 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 .

N  Di   2

NRe

=

=



36,5464 rpm  (0,4572 m) 2 1,307 kg/m 3 0,054 kg/m.menit

= 184.905,3396

D-13

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

Menentukan daya motor yang dibutuhkan

Daya yang dibutuhkan =

Np x p x N³ x D5 550  32,17

= 0,0063 hP 

Menentukan daya motor yang digunakan

Efisiensi

= 80 %

Power motor

=

0,0063 hP 0,8

= 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 Power = 0,5 hp

Jumlah

1 buah

= 0,4572 m

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 Tipe

: 1 atm

: 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 m 3

Dimensi

Diameter

= 1,1588 m

Tinggi

= 1,1588 m

Pengaduk


Jumlah

1 buah

= 0,8128 m

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 Tipe

: 1 atm

: 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 m 3

Dimensi

Diameter

= 0,7851 m

Tinggi

= 0,7851 m

Pengaduk


Jumlah

1

Buah

= 0,5588 m

D-16

D.

Clarifier (CL – 101)

Fungsi : Mengendapkan gumpalan kotoran dari bak penggumpal Jenis

: Bak berbentuk kerucut terpancung dengan waktu tinggal 60 menit

= 3,7160 m3/jam = 3.686,9839 kg/jam Over design 10 % dengan waktu tinggal 1 jam Jumlah air sungai

Volume clarifier

= 1,1 × 3,7160 m 3/jam × 1 jam

Digunakan h

= 4,0876 m 3 = 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 D22 (y + h)/3

4.0876 m 3

= ¼ π D12 2,6052 – ¼ π 0,61D 12 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

Massa air sisa

= 0,1688 kg = (3.686,9839 – 0.1688) kg = 3.686,8151 kg/jam = 3,7159 m 3/jam

D-17

D1 h D2 y

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 m 3

Dimensi

Tinggi

= 3,0480 m

Diameter atas

= 5,4315 m

Diameter bawah

= 3,3132 m

Jumlah

1

Buah

D-18

Sand F il ter (SF – 101)

E.

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

Laju filtrasi

= 3,7159 m 3/jam = 3.686,8151 kg/jam = 16,3605 gpm = 2 – 4 gpm/ft2

Dipilih

= 4 gpm/ft2

Luas penampang, A : A

=

16,3605 gpm 4 gpm/ft 2

= 4.0901 ft 2 Diameter tangki : A

=

D

= =

Datandar

= 2,2826 ft = 27,3914 in = 84,000 in = 7 ft = 2,1336 m

Jari jari : r

=½D = ½ .7 ft = 3,5 ft

(Banchero, 1988)

D-19

Media filter terdiri atas: Antrachite Fine sand Coarse sand Activated carbon

Diameter efektif = 0,4-0,45 mm Diambil

( Powell, 1954)

= 0,45 mm = 0,0015 ft

Porositas

= 0,6

Spherisitas

= 0,75

Tinggi tumpukan media filter

= 2 - 4 ft

Diambil

= 2 ft

( Powell, 1954)

= 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

2.

= 36,0004 in

Menghitung Tebal dinding

Tekanan desain : Poperasi

= 14,696 psi

Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen :  g    g c  1  e2μ K Z /R  

R ρB 

T

2 μ K

PB

=

(Mc. Cabe and Smith, 1985)

Dimana: PB

= tekanan vertikal pada dasar tangki (psi)

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 = 106,0338 lb/ft 2

Diperoleh PB

=

0,7363 lb/in 2

Tekanan lateral yg dialami dinding tangki PL

= K.PB = 0,5 x 0,7363 = 0,3682 lb/in 2

Tekanan total (PT) = 14,696 + 0,7363 + 0,3682 = 15,8005 lb/in 2

P total

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

=

17,3806  42  0,125 (12.650  0,85)  (0,6 17,3806 )

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

D-21

3.

Menentukan Head dan Bottom OD

b = tinngi dish

icr B

A O

A

f s

ID

t

a

r

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 t s 0,1875 in diperoleh : r c

= 48 in

icr

= 3 in

sehingga: w

= = 1,7500 in

Menentukan tebal head dengan menggunakan persamaan (Brownell and Young, 1959,hal. 258): th

=

th

=

17,3806 psi x 42 in x 1,7500 (2 x 12.650 psi x 0,85)  (0,2 x 17,3806 psi)

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

 0,125 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)

r c

= 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 D 3 = 0,000049 (42) 3 = 0,0168 ft 3

Volume pada sf:

D-23

Vsf

  D 2  sf = 4   422  2 = 4 = 11.077,92 in 3 =

6,4108 ft3

Volume head : Vhead

= 0,0168 + 6,4108 = 6,4276 ft 3 = 0,1820 m 3

Volume shell, Vs : Hs

= 36,0004 in = 0,9144 m

Vs

  D 2  Hs = 4   (2,1336 m) 2  0,9144 m = 4 = 3,2677 m 3

Volume total filter : Vtotal

= Vs + Vhead = 3,2677 + (2 x 0,1820) = 3,6318 m 3

6. Backwashing

Internal back washing

= 8 jam

Kecepatan backwash

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

A

= 38,4680 ft 2

Kecepatan backwash

= 15 gpm/ft2 x 38,4680 ft 2 = 576,9750 gpm

(8-24 jam, Powell, 1954)

D-24

Air untuk backwash

= 0,5 -5%

(Powell, 1954)

= 4 % air yang disaring Air untuk backwash

Waktu backwash

Air tertinggal

= 4 % x 3,7159 m 3/jam x 8 jam = 1,1891 m 3 = 314.1208 gallon 314.1208 gal = 576,9750 gpm = 0.5444 menit = 0,0091 jam = 0,015% x air masuk = (0,015/100) x 3.7159 m 3/jam

Massa air out

= 0.00056 m 3/jam = 0,5530 kg/jam = massa air masuk – massa air tertinggal = 3,7159 m 3/jam – 0,00056 m 3/jam = 3,7153 m 3/jam = 3.686,2620 kg/jam

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

Sand F il ter

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 m 3

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 : 30 oC

Kondisi Operasi : Temperatur Tekanan Tipe Tangki

: 1 atm

: 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

Menampung air keluaran sand filter sebanyak 3,7153 m 3/jam

Kapasitas

177,9265 m 3

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


Jumlah

1

Buah

D-26

G. Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP – 105)

Fungsi

: Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi : 30oC

Kondisi Operasi : Temperatur Tekanan Tipe Tangki

: 1 atm

: 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 30 oC dan pada tekanan atmosferik selama 1 shift (8 jam) Bentuk


Kapasitas

360,2880 m 3

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


Jumlah

1 Buah

D-27

H . H ot Basin (HB – 01)

Fungsi

: Menampung air yang akan didinginkan di cooling water .

Tipe

: Bak beton berbentuk rektangular

Jumlah air masuk

= = = = Waktu tinggal 1 – 8 jam

32.827,0798 kg/jam 33,0857 m 3/jam 8740,3246 gal/jam 1.168,4115 ft 3/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 m 3/jam = 39,7029 m 3 = 471,0679 ft 3

Luas permukaan bak (A) = Qc/OR

(http://water.me.vccs.edu/)

Keterangan: A

= Luas permukaan bak (ft 2)

Qc

= Laju Alir (gal/jam)

OR

= Overflowrate, 500-1000 gal/jam.ft2

Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft 2 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 ft 2 l

=

l

=

D-28

p

= 3,8368 ft = 1,1695 m = 4xl = 4 x 3,8368 ft = 15,3471 ft = 4,6779 m

Tabel D.13. Hot Basin (HB – 101) Alat

H ot Basin

Kode

HB – 101

Fungsi

Menampung air proses yang akan didinginkan di cooling water .

Bentuk

Bak rektangular

Kapasitas

39,7029 m 3

Dimensi

Panjang

= 4,6779 m

Lebar

= 1,1695 m

Kedalaman

= 2,4384 m

Jumlah

1 Buah

D-29

I.

Tangki Inhibitor Natrium Posfat (Na 3PO4) (TP-106)

Fungsi

: Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke cooling tower

Tipe tangki

: Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (f lat bottom) dan head berbentuk torrispherical

Kondisi operasi

: Tekanan Temperatur

= 101,1500 kPa = 1 atm = 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

Bentuk Dimensi

Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke cooling tower Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical 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 Temperatur

: 101,1500 kPa = 1 atm : 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

Bentuk Dimensi

Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke cooling tower Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical 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.

Cooli ng 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 30 o 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, T 1

= 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 Temperature approach

= T2 – Twb = 8 oC

Cooling range

= 71,6 oF

= 46,4 oF

= 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 ft 2 = 6,7669 m 2 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 m 3

Tinggi

= = = 2,4447 m = 8,0205 ft

3) Menghitung daya motor penggerak Fan Cooling Tower Fan Hp = 0,031 hp/ft 2

(Fig. 12.15, Perry's Handbook, 1997)

Tenaga yang dibutuhkan

= luas cooling tower × 0,031 hp/ft 2

Efisiensi fan

= 72,8360 ft 2 × 0,031 hp/ft 2 = 2,2579 hp = 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

Inhibitor

= 0,05% x 33,0857 m 3/jam = 0,0165 m 3/jam = 0,01% x 33,0857 m 3/jam = 0,0033 m 3/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 m 3/jam x (113 – 86) = 0,7593 m 3/jam 

Water drift loss (Wd) = 0,002 x Wc = 0,002 × 33,0857 m 3/jam = 0,0662 m 3/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 m 3/jam

Wm

= We + Wd + Wb = (0.7593 + 0.0662 + 0.0949) m 3/jam = 0.9204 m 3/jam

D-34

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

Cooli ng 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 m 3

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 m 3

Dimensi

Panjang

= 4,9062 m

Lebar

=

Kedalaman

= 2,4384 m

Jumlah

1 Buah

1,2265 m

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


Dimensi

Tutup atas Tekanan Desain Bahan konstruksi

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

Bentuk conical 16,5366 psi 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 Tipe

= 1 atm

: 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 m 3

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 Ex changer (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 m 3/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

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

= 6-8

Kapasitas resin

= 0,75 eq/L = 16,35 kgrain CaCO 3/ft3 resin = 16,3500 kg/m 3

Maksimum flow = 8 gpm/ft2 Densitas resin, ρ = 0,95 kg/L = 59,3066 lb/ft 3

Jumlah mineral yang dihilangkan : = kation hilang x jml.air x total kation inlet x siklus regenerasi = 2,6617 kgrain CaCO 3 Kebutuhan volume resin = Luas permukaan resin = Tinggi bed resin

2,6617 = 0,1628 ft3 = 0,0046 m 3 16,35

1,5294 8 =

= 0,1912 ft 2 = 0,0178 m 2

0,0046 0,0178

= 0,2596 m = 0,8515 ft

D-39

Diameter tangki, D

=

4  0,0178 ft 2 3,14

= 0,4935 ft = 0,1504 m = 75 % × tinggi bed resin (untuk ekspansi saat

Ruang kosong

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 = (0,1947 + 0,6941) m

Tinggi tangki total

= 0,8888 m = 2,9160 ft

2.


Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen:

PB =

 g   g  c  1  e2μ K Z /R  

R ρ B 

Dimana:

T


2 μ K

PB


ρB


μ

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

K

= rasio tekanan, 0.3 -0.6 dipilih, K

ZT

= 0,5

= tinggi total bahan dalam tangki, = 2,2773 ft

R

= jari-jari tangki = 1/2 D,

e

= 0.2467 ft = 2,7183

D-40

Diperoleh PB = 35,6725 lb/ft 2 = 0,2477 psi Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL)

= K × PB

Poperasi

= 0,1239 psi = (0,2477 + 0,1239) psi = 0,3716 psi = 14,7000 psi

Pdesign

= 1,1 x (Poperasi + PT)

Tekanan total (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 Pdesain

t s 

= 17,0000 in = 16,5787 psi

16,5787 17,0000  0,125 (12,650 x 0,8)  (0,6 x16,5787 )

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 : r c

= 30 in

icr

= 2 in

W

=

th

=

= 1,7182 in

= 0,1672 in Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in Untuk tebal dinding head = 3/16 in,

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 di sh (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 ft 3

Kebutuhan teknis

= 1,1192 lb regenerant = 110% × kebutuhan teoritis = 1,2311 lb = 0.5584 kg



Waktu regenerasi

Densitas regenerant

= 1.021,6000 kg/m 3 = 8,5257 lb/gallon

Flowrate regenerasi

= 5 gpm/ft²

Waktu pencucian

= 10 menit

Flowrate air pencuci

= 5 gpm/ft²

(Powell, 1954)

(Powell, 1954)

D-42

Volume regeneran

= kebutuhan teknis / densitas regeneran = 0,5584 kg regeneran/1021,6 kg/m 3 = 0,00055 m 3 = 0,1444 galon

Waktu regenerasi

=

Volume regeneran flowrate  luas re sin

= 0,1511 menit Waktu pembilasan

= 5 menit

Total waktu

= 15,1511 menit

Tabel D.20. Spesifikasi Cation Exchanger Alat

Cation Ex changer

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


Jumlah

2

Buah

D-43

P.

Anion Exchanger (AE-101)

Fungsi : Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air Tipe

1.

: Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion

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

Kapasitas resin

(Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) = 1,2 eq/L = 26,16 kgrain CaCO 3/ft3 resin

Maksimum flow

= 7 gpm/ft2

densitas resin, ρ

= 0,67 kg/L = 41,8267 lb/ft 3

Jumlah mineral yang dihilangkan : = 100% x 0,0036 kg/gal x 1,5294 gpm x 480 menit = 2.6617 kgrain CaCO 3 Kebutuhan volume resin = Luas permukaan resin = Tinggi bed resin

=

Diameter tangki, D =

Ruang kosong

2,6617 26,16

1,5294 7 0.0029

0.0203

= 0,1017 ft3

= 0,0029 m 3

= 0,2185 ft2 = 0,0203 m 2 = 0,1419 m

4  0,0203 m 2 3,14

= 0,1608 m = 0,5276 ft = 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 vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen:

PB =

 g   g  c  1  e2μ K Z /R  

R ρ B 


T

Dimana:

2 μ K

PB


ρB


μ

= koefisien friksi, 0,35 - 0,55 dipilih, μ

K

= rasio tekanan, 0.3 -0.6 dipilih, K

ZT

= 0,4

= 0,5

= tinggi total bahan dalam tangki, ft

R = jari-jari tangki 1/2 D = 0,2638 ft Diperoleh PB = 36,1339 lb/ft 2 = 0,2509 psi Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL)

= K × PB

Tekanan total (PT)

= 0,1255 psi = (0,2509 + 0,1255) psi

Poperasi

= 0.3764 psi = 14,7000 psi

Pdesign

= 1,1 x (Poperasi + PT) = 1,1 x (14,7000 + 0.3764) = 16,5840 psi

D-45

3.

Menghitung Tebal dinding

P .r i

t

f .  0 ,6 .P

c

(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%

c

= 0,125 in

ri

= 7,8125 in

Pdesain

t s 


= 17,0847 psi

16,5840  7,8125  0,125 (12,650 x 0,8)  (0,6 x16,5840 )

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 t s = 0,1875 in diperoleh : r c

= 15 in

icr

= 1 in

w  t h 

1 4

  

r c 

. 3 



icr 

P .r c .w

2 f   0,2 P

= 1,7182 in

c

= 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 di sh (b)

b  rc 

rc  icr 2   ID 2  icr 

2

(Brownell and Young,1959.hal.87)

D-46

b = 2,7693 in



Tinggi H ead (OA)

OA

= th + b + sf

(Brownell and Young,1959.hal.87) Young,1959.hal.87)

= (0,1875 + 2,7693 + 2) in = 4,9568 in 5. Regenerasi Regenerasi resin 

Kebutuhan regenerant

(Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) Regenerant yang yang digunakan adalah NaOH konsentrasi 70 % vol. Kapasitas regenerant = 4,375 lb regenerant /ft³ /ft³ resin Kebutuhan teoritis

= Kapasitas regenerant × × Kebutuhan volume resin

Kebutuhan teknis

= 4,375 lb regenerant /ft³ /ft³ resin × 0,1017 ft 3 = 0,4451 lb regenerant = 110% × kebutuhan teoritis = 0,4897 lb regenerant = 0.2221 kg regeneran



Waktu regenerasi

Densitas regenerant Densitas regenerant

= 8,7162 lb/gallon

Flowrate regenerasi

= 5 gpm/ft²

Waktu pencucian

= 10 menit

Flowrate air pencuci

= 5 gpm/ft²

Vol Regeneran

= kebutuhan teknis / densitas regeneran

(Powell, 1954)

(Powell, 1954)

= 0,2221 kg regeneran/1044,4311 regeneran/1044,4311 kg/m 3 = 0,000212655 m 3 = 0,0562 gallon

Waktu regenerasi

=

Vol .regeneran flowrate  luas re sin

=

0,0562 gal ga l ga l / min 5 gal min ft 2  0,2185 ft 2

= 0,0514 menit

D-47

Waktu pembilasan

= 5 menit

Total waktu

= 15,0514 menit

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

Ani on E xchange xchangerr

Kode

AE – AE – 101 101

Fungsi

Menghilangkan ion-ion negatif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air

Bentuk

Silinder tegak (vertikal) dengan

head berbentuk

torisperical . Dimensi

Diameter shell Diameter shell (D)

= 0,3969 m

Tinggi shell Tinggi shell

= 0,8760 m

Tebal shell Tebal shell (t (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 flat bottom) bottom) dan atap (head (head ) berbentuk torrispherical

Kondisi operasi

: Tekanan Temperatur

= 101,1500 kPa = 1 atm = 30 oC = 86 oF

Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Dispersant (TP107), 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) bottom) dan head berbentuk berbentuk torrispherical

Kapasitas

0.0692 m 3

Dimensi

Diameter shell Diameter shell (D)

1,5240 m

Tinggi shell Tinggi shell (Hs)

1,5240 m

Tebal shell Tebal shell (t (ts)

0,1875 in

Tebal head (t (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 m 3/jam Waktu tinggal : 15 menit = 0,25 jam

Safety factor = 20%

(Peter and Timmerhaus,1991,hal. 37)

Vair

= 0,3474 m 3/jam x 0,25 jam

Vtangki

= 0,0868 m 3 = 1,2 × 0.0868 m 3/jam = 0,1042 m 3/jam

2.

Menentukan dimensi tangki

Volume tutup atas Torispherical Flanged and Dished Head Vd

= 0,1039

Vtangki

= ¼ π D2 H + 0,1039 D 3 + 0,1039 D 3

Vtangki

= 4,1348 D 3

Diambil H/D

=5

D = 0,2932 m = 0,9619 ft = 11,5428 in Diameter standar :

3.

D=

3,0000 ft

= 36,0000 in

= 0,9144 m

Hs =

15,0000 ft

= 180,0000 in

= 4,5721 m


Tekanan desain dihitung dengan : Pabs

= Poperasi + Phidrostatis

D-50

= 14,7 psi +

Pabs

= 14,7 psi +

  (h  1) 144

61,9399 lb/ft 3  15 - 1 144

= 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 =

P .d c 2.( f . E  0,6 P )

Dimana :

(Brownell & Young,1959.hal.256)

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%


C = 0,125 in ri = 18 in ts =

22,7941  18 ((12650  0,8) - ( 0,6  22,7941))

= 0,1656 in Dipakai ts standar 3/16 in = 0,1875 in OD

= ID + (2 x ts)

+ 0,125 in

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

t h



0,885. P .r c

f .  0.1 P



c

= 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 m 3

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


Jumlah

1

Buah

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/m 3 = 61,9379 lb/ft 3

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

=

G ρ

=

3.687,1417 992,1825

= 3,7162 m 3/jam = 0,001 m 3/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 G 0,52 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 in 2

Menentukan Bilangan Reynold (N Re)

Bilangan reynold (N Re) dapat dihitung dengan persamaan : NRe

=

ρ x ID x v μ

(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

=

=

4Q  D 2 4 x 0,00100 3,14 x (0,0779 ) 2

= 0,21 m/s

Bilangan reynold, N Re : NRe

=

992,1825 x 0,0779 x 0,21 0,0008

= 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 F ri ction loss

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

v12 v 22 v12 = 4f  K ex  K c  K f ID 2 2 2 2 ΔL v 2

D-56

Jika kecepatan v, v1, v2 sama, maka (Geankoplis, 1983. pers.2.10-19) : 2

 ΔL  v =  4f  K ex  K c  K f   ID  2

Σ F

a. Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa. 2

 A 2  V 2  = 0,55 1   A1  2 α

hc

(Geankoplis, 1983. pers.2.10-16)

V2 = K c 2α 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

V2 = K c 2α = 0,55

0,21 2 2 1

= 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

∆L

= 500 m

(Gambar.2.10-3, Geankoplis,1983)

D-57

Sehingga friksi pada pipa lurus : = 4 f

F f

ΔL V 2


ID 2

= 4  0,0045 

500 0,0779



0,212 2

= 2,5475 J/kg

c. Friksi pada sambungan (elbow) Diketahui : Jumlah elbow

=3

K f

= 0,75

(tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

h f

V2  =  K f   2 


 0,212  = 3  0,75    2  = 0,0496 J/kg

d. Friksi karena pipa tee Jumlah tee = 0 K f = 1

 V 2  h f =  K f    2  = 0,0000 J/kg

e. Friksi karena ekspansi 2

K ex

 A  = 1  1   A2 

A2

= luas penampang yang lebih kecil

A1

= luas penampang yang lebih besar

A2/A1

=0

K ex

=1

D-58

(0,21) 2 V 2 = K ex = 1 2  (2  1)

he

= 0,0221 J/kg

f.

Friksi pada valve Globe valve wide = 1 = K f = 9,5

(Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

Gate valve wide

(Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

h f =



= 2 = K f = 0,17

V2   2 

K f 


0,212 = (1 x 9,5 + 2 x 0,17) x 2 = 0,217 J/kg Total friksi : ΣF

= hC + Ff + hf , tee + hf , elbow + h e + 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

=

V22  V12 2α

 g Z 2  Z1  

p 2  p1 ρ

 F

Diketahui : Z1

= -2 m (asal pemompaan dari sungai)

Z2

= 5 m (tujuan pemompaan)

P1

= 1 atm (101.325 N/m 2) , untuk fluida ditempat terbuka (Alfa Laval Pump Handbook, 2001)

P2

= 1 atm (101.325 N/m 2), untuk tangki terbuka (Alfa Laval Pump Handbook, 2001)

v1

= v2

= 0,21 m/s

ρ

= 992,1825 kg/m 3



=1

D-59

g

= 9,806 m/s 2

ΣF

= 2,8483 J/kg

Sehingga :

-Ws

2 2 = 0,21  0,21  9,806 5  (2)  101.325  101.325  2,8483 2 1 992,1825

= 71,4483 J/kg Dari Gambar 10.62, Coulson,1983, hal 380 untuk Q = 3,7162 m 3/jam, maka efisiensi pompa (  ) = 68 %.

Wp

=

=

 Ws η


71,4483 0,68

= 105,071 J/kg

Maka dapat diketahui besar daya yang digunakan pompa : Power = G x Wp = 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, NPSH A > 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 Specific gravity

= 14,6960 psi =

61,9379 lb/ft 3 62,5 lb/ft 3

= 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

 N Q0,5   NPSHR =  S  

4/3

(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


Kapasitas

15,8924 gpm

Efisiensi Pompa

68%

Dimensi

NPS

= 3 in

Sch

= 40 in

Power motor

7,5 hp

NPSHA

6,0308 m

Jumlah

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 Fungsi

Pompa Memompa air keluaran BS-101 ke bak penggumpal (BP-101)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

15,8924 gpm

Efisiensi Pompa

68%

Dimensi

NPS

= 3 in

Sch

= 40 in

Power motor

1,5 hp

NPSHA

8,1658 m

Jumlah


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


Bahan Konstruksi


Kapasitas

0,0238 gpm

Efisiensi Pompa

35%

Dimensi

NPS

= 0,1250 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

6,4564 m

Jumlah


D-63

d. Pompa Utilitas 4 (PU-104)


Pompa

Fungsi

Memompa klorin dari tangki penyimpanan klorin (TP-102) ke BP-01.

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

0,1554 gpm

Efisiensi Pompa

35%

Dimensi

NPS

= 0,125 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

8,4516 m

Jumlah


e. Pompa Utilitas 5 (PU-105)


Pompa

Fungsi

Memompa NaOH dari TP-103 ke BP-01 dan anion exchanger (AE – 101).

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

0,007gpm

Efisiensi Pompa

35 %

Dimensi

NPS

= 0,125 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

8,8759 m

Jumlah


D-64

f.



Pompa

Fungsi

Memompa air keluaran BP-101 ke clarifier (CF101)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

15,8924 gpm

Efisiensi Pompa

68%

Dimensi

NPS

= 3 in

Sch

= 40 in

Power motor

1,5 hp

NPSHA

7,6658 m

Jumlah


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


Bahan Konstruksi


Kapasitas

15,8924 gpm

Efisiensi Pompa

68%

Dimensi

NPS

= 3 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

6,0854 m

Jumlah


D-65

h. Pompa Utilitas 8 (PU-108)

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

i.

Alat

Pompa

Fungsi

Memompa air keluaran SF-01 ke tangki air filter (TP-104)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

15,8924 gpm

Efisiensi Pompa

68%

Dimensi

NPS

= 3 in

Sch

= 40 in

Power motor

2 hp

NPSHA

8,5964 m

Jumlah



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

Pompa Memompa air make-up steam, make-up air pendingin dan air hydrant ke CE-101, CT-101 dan hidrant

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

15,8924 gpm

Efisiensi Pompa

68%

Dimensi

NPS

= 3 in

Sch

= 40 in

Power motor

1,5 hp

NPSHA

9,2811 m

Jumlah


D-66

j.



Pompa

Fungsi

Memompa air keluaran dari TP-105 menuju area (domestik)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

0,0238 gpm

Efisiensi Pompa

40%

Dimensi

NPS

= 0,375 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

6,0950 m

Jumlah


k. Pompa Utilitas 11 (PU-111)


Pompa

Fungsi

Memompa air pendingin yang telah digunakan ke Hot Basin ( HB-101)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

145,6721 gpm

Efisiensi Pompa

80 %

Dimensi

NPS

= 3,5 in

Sch

= 40 in

Power motor

50 hp

NPSHA

9,9720 m

Jumlah


D-67

l.



Pompa

Fungsi

Mengalirkan air dari HB-101 ke cooling tower (CT-101)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

145,6721 gpm

Efisiensi Pompa

80 %

Dimensi

NPS

= 3,5 in

Sch

= 40 in

Power motor

20 hp

NPSHA

9,9720 m

Jumlah


m. Pompa Utilitas 13 (PU-113)


Pompa

Fungsi

Mengalirkan Na3PO4 dari TP-106 ke CT-101

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

0,231 gpm

Efisiensi Pompa

35 %

Dimensi

NPS

= 0,3750 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

8,1881 m

Jumlah


D-68

n. Pompa Utilitas 14 (PU-114)


Pompa

Fungsi

Memompa dispersan dari TP-107 ke CT-101

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

0,061 gpm

Efisiensi Pompa

35 %

Dimensi

NPS

= 0,25 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

9,4865 m

Jumlah


o. Pompa Utilitas 15 (PU-115)


Pompa

Fungsi

Memompa air dingin dari CT-101 ke cold basin (CB-101)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

145,6721 gpm

Efisiensi Pompa

70 %

Dimensi

NPS

= 3,5 in

Sch

= 40 in

Power motor

20 hp

NPSHA

9,9720 m

Jumlah


D-69

p. Pompa Utilitas 16 (PU-116)


Pompa

Fungsi

Memompa air dingin dari CB-01 ke unit-unit yang membutuhkan air pendingin

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

133,4271 gpm

Efisiensi Pompa

70 %

Dimensi

NPS

= 3,5 in

Sch

= 40 in

Power motor

20 hp

NPSHA

9,9720 m

Jumlah


q. Pompa Utilitas 17 (PU-117)


Pompa

Fungsi

Memompa air kondensat ke TP-108

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

1,0526 gpm

Efisiensi Pompa

55 %

Dimensi

NPS

= 1,5 in

Sch

= 40 in

Power motor

1,5 hp

NPSHA

5,2608 m

Jumlah


D-70

r. Pompa Utilitas 18 (PU-118)


Pompa

Fungsi

Memompa air kondensat yang telah digunakan dari TP-108 ke cation exchanger (CE-101)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

1,0526 gpm

Efisiensi Pompa

55 %

Dimensi

NPS

= 1,5 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

9,0635 m

Jumlah


s. Pompa Utilitas 19 (PU-119)


Pompa

Fungsi

Memompa asam sulfat dari TP-109 ke CE-101

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

0,0002 gpm

Efisiensi Pompa

35 %

Dimensi

NPS

= 0,125 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

5,2164 m

Jumlah


D-71

t. Pompa Utilitas 20 (PU-120)

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

Pompa

Fungsi

Memompa keluaran dari CE-101 ke anion exchanger (AE-101) (AE-101)

Jenis

Centrifugal pump, pump , single suction, suction, single stage

Bahan Konstruksi

Carbon Steel SA-283 Grade C Grade C

Kapasitas

1,5294 gpm

Efisiensi Pompa

60 %

Dimensi

NPS

= 1,5 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

9,9720 m

Jumlah


u. Pompa Utilitas 21 (PU-121)


Pompa

Fungsi

Memompa keluaran dari AE-101 ke deaerator 101 (DA-101)

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

1,5294 gpm

Efisiensi Pompa

60 %

Dimensi

NPS

= 2 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

9,4525 m

Jumlah


D-72

v. Pompa Utilitas 22 (PU-122)


Pompa

Fungsi

Memompa hidrazin dari TP-110 ke DA-101

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

1,5294 gpm

Efisiensi Pompa

35 %

Dimensi

NPS

= 0,25 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

8,7001 m

Jumlah


w. Pompa Utilitas 23 (PU-123)


Pompa

Fungsi

Memompa keluaran DA-101 ke TP-111

Jenis


Bahan Konstruksi


Kapasitas

1,2736 gpm

Efisiensi Pompa

60 %

Dimensi

NPS

= 2 in

Sch

= 40 in

Power motor

0,5 hp

NPSHA

9,5372 m

Jumlah


D-73

B. Unit Penyedia Steam a. Boiler (B - 410)

Fungsi alat

: Untuk membangkitkan steam membangkitkan steam

Tipe

: fire tube boiler

Tekanan

: 469,6 kPa

Temperatur

: 149,5 oC

Jenis steam

: Saturated Steam (Uap Steam (Uap Jenuh)

(Tabel. 4.8, Ulrich, 1984:109)

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 bakar fuel oil no. 6 Densitas = 970,3 kg/m 3

(Tabel . 6-3, Ulrich, 1984:332)

Kebutuhan bahan bakar sebagai berikut :

m f 

m s (h  h f ) eb x 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. 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

e b

= 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

=

627,9492 x(1.190,4571  309,2007 ) 0,8 x18.615,228 1

= 37,1594 lb/jam = 16,8554 kg/jam = 0,0722 m³/jam = 17,3764 liter/jam.

Hp boiler :

hp 

m f (h  h f )


970,3 x 34,5

= 1,0648 hp ~ 2 hp

Kapasitas boiler :

Q

m s (h  h f )


1000

= 553,3843 Btu/jam = 583,8513 kJ/jam

ρair , 30oC = 992,1825 kg/m 3 Heating surface : 1 hp boiler = 10 ft 2 heating surface total

= 10 x hp boiler = 10,648 ft 2 = 0,9892 m 2

D-75

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

Boiler

Kode

BO-101

Fungsi

Menghasilkan steam untuk keperluan proses

Tipe

Fire tube boiler

H eating sur face

10,648 ft 2

Kapasitas

553,3843 Btu/jam

Power

2 hp

D-76

C. Unit Penyediaan Udara I nstrument 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 m 3/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

Jumlah alat kontrol

= 54 buah

Kebutuhan udara

= 28 × 54 = 1512 L/min (90,7200 m 3/jam)

Overdesign

= 20%

Total udara pneumatik

= 108,864 m 3/jam

Kecepatan Molar Udara

Diketahui :

(Considin, 1993)

D-77

V

= 108,8640 m 3/jam

P

= 1 atm

T

= 30 oC (303,15 K)

R

= 8,314 kJ/kgmol.K

n

= =

PV RT

1  108,8640 82,057.103  303,15

= 4,367 kmol/jam = 126,7830 kg/jam

Menentukan temperatur keluaran kompressor, T 2

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

 P  = T1  2   P1 

m

(Coulson, 1983 hal 79)

Untuk kompresi: m

=

γ

=

  1


 Ep

Cp Cv

,

= 1,4 (udara) Sehingga: m

=

1,4 1 1,4  0,76

= 0,3760

D-78

T2

 2,36  = 303,15    1 

0, 3760

= 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 =

=

T1  T2 2Tc 303,1500  90418,64 2  232,4500

= 1,5530

Pc

= 37,2460 atm = 37,7400 bar

Pr mean =

=

P1  P2 2Pc 1,013  2,391 2  37,74

= 0,0451

Kapasitas panas udara (Chemcad 5.2.0) : Tmean

= =

T1  T2 2

303,15  418,6490 2

= 360,8990 K 2

C

o P

 (3.012 / T )   (1.484 / T )  = 28.958  9.390   7.580     sinh( 3.012 / T )   cosh(1.484 / T )  = 29.125,243 J/kmol.K = 29,125 kJ/kmol.K

2

D-79

Untuk Tr =1,5530 dan P r = 0,0451 Dari Fig. 3.2 (coulson, 1983 hal 63 ) maka: Cp - CoP

= 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 P r 0,045 maka : Z

=1

Dari Fig.3.9. (Coulson, 1983 hal 77) : Untuk Tr 1,6032 dan P r 0,0451 maka : x

= 0,2

Dari Fig.3.10. (Coulson, 1983 hal 78) : Untuk Tr 1,603 dan P r 0,045 maka : y

=1

m

=

 z  R  1   x  Cp  Ep 

=

1 8,314  1   0,2000   29,4252  0,76 


= 0,4280

T2

 2,3600  = 303,15    1,0000 

0 , 4280

= 437,8940 K = 164,7440 oC Power compr essor

-W

 n 1      z R T1 n  P2   n     =  1 M n 1  P1   

1 Y - m(1  X)


D-80

n

=

n

= 2,0570

-W

=


 2, 0570  1      1 8,314  303,15 2,0570  2,36   2,0570    1     0,043 2,0570 1  1   

= -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 Kode

Compressor CP – 01

Jenis Kapasitas Power

Centrifugal compressor 126,7830 kg/jam udara 1,5 hp

Bahan Konstruksi Jumlah

Cast iron 1 buah

D-81

D. Unit Penyediaan Listrik 1. Kebutuhan listrik a. Listrik Untuk Penerangan

Dari Chemical Engineer’s Handbook, 3 rd 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 =

aF UD

Keterangan : L

: lumen per outlet

a

: luas area, ft2

F

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

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 Luas

Area Bangunan

(m2)

(ft2)

F

Pos Keamanan Kantor GSG Mushola Klinik Kantin Control Room Laboratorium Gudang Bengkel

100 2000 1000 500 300 1000 500 500 1000 1000

1076.3910 21527.8200 10763.9100 5381.9550 3229.1730 10763.9100 5381.9550 5381.9550 10763.9100 10763.9100

20 20 10 10 20 10 35 35 35 5

Total

7900

85034,889

U

D

0.8000 0.8000 0.8000 0.8000 0.8000 0.51 0.8000 0.6 0.8000 0.6 0.8000 0.52 0.8000 0.53 0.8000 0.5 0.58 0.51 0.55 0.55

Lumen

53819.5500 927923.2759 263821.3235 122317.1591 146780.5909 263821.3235 392434.2188 392434.2188 905617.4279 126932.9009 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 :

3.595.901, 9890 1960

= 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

Proses Utilitas Area Pengembangan Jalan dan taman Areal Parkir

Luas (m2)

(ft2)

F

U

10000 107.639,1000 10 0.59 5000 53.819,5500 10 0.59 5000 53.819,5500 0 0 1500 16.145,8650 5 0.53 500

5.381,9550

22000

236.806,02

D

Lumen

0.8000 2.280.489,4068 0.8000 1.140.244,7034 0.8000 0,0000 0.8000 190.399,3514

10 0.49 0.8000

137.294,7704 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 =

3.748.428, 2320 10.000

= 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 Daya No

Nama Alat

Jumlah

Hp

watt

1 2 3 4 5 6

PP-101 PP-102 PP-103 PP-104 CP-101 BL-201

2 2 2 2 2 2

7,5000 7,5000 7,5000 7,5000 2,5000 0,5000

5592,7500 5592,7500 5592,7500 5592,7500 1864,2500 2,9500

Total

32,5000 24235,2500

D-84

c.

Kebutuhan listrik untuk utilitas

Tabel D.53. Kebutuhan listrik untuk alat utilitas Daya No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Nama Alat Unit Air & Steam : Boiler Compressor Fan CT-01 Motor BP-01 Motor tangki soda kaustik Motor tanki alum Motor tanki korin Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3 Pompa 4 Pompa 5 Pompa 6 Pompa 7 Pompa 8 Pompa 9 Pompa 10 Pompa 11 Pompa 12 Pompa 13 Pompa 14

Pompa 15 Pompa 16 Pompa 17 Pompa 18 Pompa 19 Pompa 20 Pompa 21 Pompa 22 Pompa 23 Total

Jumlah

1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 53

Hp

watt

30,0000 1,5000 30,0000 0,5000 0,5000 0,5000 2,5000 7,5000 1,5000 0,5000 0,5000 0,5000 1,5000 0,5000 2,0000 1,5000 0,5000 50,0000 20,0000 0,5000 0,5000 20,0000 20,0000 1,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000 0,5000

22371,0000 1118,5500 22371,0000 372,8500 372,8500 372,8500 1864,2500 5592,7500 1118,5500 372,8500 372,8500 372,8500 1118,5500 372,8500 1491,4000 1118,5500 372,8500 37285,0000 14914,0000 372,8500 372,8500 14914,0000 14914,0000 1118,5500 372,8500 372,8500 372,8500 372,8500 372,8500 372,8500

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 = 18.774,9415 Btu/lb

Efisiensi ()

= 80 %

ρ solar

= 870 kg/m3 = 54,3123 lb/ft 3

Kapasitas generator : Qgenerator =

= 0,5680 MW = 567,9915 kW = 1.938.102,4701 Btu/jam

Kebutuhan bahan bakar generator : Kebutuhan solar

= =

Qgenerator η  f  ρ

(Tabel 6.3, Ulrich,1984:332)

D-86

=2,3758 ft 3/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 m 3/jam

Waktu tinggal

= 10 hari

= 240 jam.

Banyaknya bahan baku air yang harus disimpan: Vsolar

= 0,0673 m 3 × 240 jam = 16,1461 m 3 = 570,1741 ft 3

Safety factor

= 20%

Vtangki

= 1,2 × Vsolar

(Peter and Timmerhaus,1991,hal. 37)

= 1,2 × 16,1461 m 3 = 19,3753 m 3 = 684,2089 ft 3 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 D 3 + ¼ π D2 sf

Atangki

= Ashell + Atutup = (¼ π D2 + π D H) + 0,842 D 2

D-87

Keterangan : D

= diameter tangki, in

sf

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

Menentukan rasio H s/D :

Berdasarkan Tabel 4-27 Ulrich 1984, dimana :

Hs <2 D

(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

=

Vtangki =

1.5D 1/4 x π x D 2 x Hs

19,3753 = 1/4 x π x D 2 x 1,5 D D3

= 16,4128 m 3

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 m 3 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 m 3) x 3,9624 m = 3,0627 m = 10,0482 ft = 120,5785 in

Dimana ρ = 54,3122 kg/m 3 = 3,3906 lb/ft 3

Dimana, Phidrostatis :

P hidrostatis =

  H L  g g c 144

(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

1 2

H liquid (ft)

10,0482 4,0482

P hidrostatis (psi)

P absolute (psi)

P desain (psi)

3,7899 1,5269

18,4899 16,2269

20,3388 17,8495

D-89

d.

Menentukan Tebal Plate

t s 

P d .di

2( f . E  0,6 P d )

 C

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

F)

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)

1 2 e.

0,2276 0,2150

ts standar (in)

0,2500 0,2500

Menentukan Panjang Plate

Untuk menghitung panjang shell , persamaan yang digunakan adalah : L=

π. Do - ( weld length)

12.n 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 t s) = 102,5 in n = 2 buah Butt welded = 0,1563 (Brownell and Young, Hal. 254)

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 :

min sin  

(Pers. 4.6, Brownell and Young, 1959)

D

430t

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

1,5 x10 6

f allowable =

t 1  yield point r 3

Keterangan : f allowable = compressive stress yang diizinkan, psi t

= tebal konis, in

r

= jari-jari lekukan (curvature), in

Dimana, r

=

6 D sin 

= 645 ft

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 



h

o

90

D 2

D = diameter tangki,ft r = jari-jari, in r 

90

6D sin 

   

sudut elemen konis dengan horizontal

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

Tinggi atap dapat dihitung dengan korelasi sudut pada gambar : tan θ =

H 1 D 2

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

LAMPIRAN D.pdf

Recommend Documents