1
PRA RENCANA PABRIK KARBON AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA (Berkapasitas 2000 ton/tahun)
LAPORAN TUGAS AKHIR
Merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (Strata -1)
OLEH Beantonia R. Go’o Siga
0305010003
Caetano Da Costa
0405010004
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TRIBHUWANA TUNGGADEWI MALANG 2008
2
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena berkat rahmat dan karunia-Nya, akhirnya penyusunan skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini dibuat dengan maksud sebagai salah satu persyaratan program sarjana S-1 pada jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik–Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang, dengan judul “Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif dari Tempurung Kelapa Berkapasitas 2000 ton/tahun”. Dalam penyelesaian laporan ini saya mendapat bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu sudah selayaknyalah pada kesempatan ini penyusun menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar–besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Wani Hadi Utomo, Rektor Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang, yang telah memberikan ijin kepada penyusun untuk belajar di Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. 2. Nawir Rasidi, ST.,MT, Dekan Fakultas Teknik yang telah memberikan ijin kepada penyusun untuk belajar di Universitas Tribhuwana Tunggadewi Malang. 3. Ibu Abrina Anggraini ST.,MT, sebagai Ketua Program Studi Teknik Kimia sekaligus Dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan skripsi ini. 4. Ir. Achmad Chumaidi, MT, Dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan skripsi ini. 5. Orang tua yang telah memberi dukungan baik material maupun spiritual. 6. Teman- teman semua, terutama mas Ryanto dan Caetano Da Costa yang selalu mendukung saya dalam menyelesaikan skripsi ini 7. Semua pihak yang terlibat baik secara langsung maupun tidak langsung dalam penulisan laporan ini. Walaupun bantuan dan bimbingan dari segala pihak telah didapat dalam proses penyusunan skripsi ini, namun penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, mengingat keterbatasan pengetahuan, pengalaman serta kemampuan penulis. Akhir kata, penulis mengharapkan kiranya skripsi ini dapat digunakan sebaik-baiknya bagi semua pihak yang memerlukannya.
Malang, Maret 2008 Penulis
i
3
ABSTRAK
Karbon aktif adalah suatu bahan padat berpori yang merupakan hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon.
Karbon aktif dapat diproses
melalui proses karbonisasi dan aktifasi. Pabrik karbon aktif direncanakan berdiri di Mbay Flores NTT. Dari hasil perhitungan analisa ekonominya diperoleh nilai TCI = Rp. 38.828.033.139, BEP = 48,82%, POT = 2,25 tahun, IRR = 32,07%, ROI sebelum pajak = 49,30% dan ROI setelah pajak = 34,32%. Berdasarkan hasil analisa ekonomi diatas, maka pabrik karbon aktif dengan kapasitas 2000 ton/tahun layak untuk didirikan.
ii
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Saat
ini
industri
karbon
aktif
didalam
negeri
mengalami
perkembangan yang cukup pesat. Dari data yang dikeluarkan dari pusat statistik ekspor karbon aktif setiap tahunnya cenderung meningkat begitu pula dengan konsumsi dalam negeri sehingga berdasarkan data tersebut pabrik didirikan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan ekspor. Produksi karbon aktif pertama kali di Indonesia dilakukan pada tahun 1982 oleh PT Intan Prima Karbon Industri, karbon aktif yang dihasilkan dalam bentuk butiran dan serbuk dengan kapasitas produksinya sebesar 9000 ton. Sehingga saat ini sudah ada 14 perusahaan yang menerjuni bidang industri ini dengan kapasitas produksi seluruhnya mencapai 49.460 ton per tahun. Disamping memenuhi kebutuhan luar negeri ke berbagai negara seperti Singapura, Amerika Serikat, Jerman, Inggris dan beberapa negara Eropa lainnya, untuk pasar lokal ditujukan ke industri air mineral, oil dan gas, MSG, citric acid dan lain sebagainya. Hal ini mengakibatkan jumlah produsen yang terus bertambah, disamping kapasitasnya yang terus bertambah pula.
2
1.2. Sejarah dan Perkembangan Produk Karbon aktif telah dikenal sebelum perang dunia I. Pertama kali pada tahun 1873 digunakan untuk absorbsi gas. Pada permulaan abad ini karbon aktif telah digunakan terutama untuk penjernihan dari produk–produk kimia, obat-obatan dan industri makanan. Pada waktu yang sama karbon aktif juga digunakan dalam penjernihan air minum. Dalam tahun–tahun belakangan ini kegunaan karbon aktif semakin berkembang untuk mengatasi masalah polusi lingkungan, penggunaannya dengan gas seperti untuk memindahkan organik vapor dan juga untuk recovery solvent khususnya di dunia industri, penggunaan karbon aktif telah banyak digunakan dalam dekolorisasi (penghilangan) larutan
berwarna dan juga dalam pemurnian gula.
(Agustin, 1986). Perkembangan industri di indonesia dalam penggunaan karbon aktif sudah cukup banyak digunakan di dunia industri dalam maupun luar negeri baik di sektor pangan maupun non pangan. Penggunaan dalam industri pangan : 1. Pemurnian minyak Bahan pemucat yang paling baik untuk menghilangkan warna minyak adalah arang aktif. Selama proses pemucatan selain menyerap warna, arang aktif juga akan menyerap gas dan peroksida yang merupakan kerusakan oksidatif pada minyak.
3
2. Pemurnian gula Selain untuk menghilang zat warna, karbon aktif juga dapat menyerap senyawa nitrogen sehingga proses penyaringan menjadi lebih sempurna. Busa yang timbul proses penguapan akan berkurang, serta akan mempercepat proses kristalisasi. 3. Penjernihan air Pemakaian klorin sebagai desinfektan pada penjernihan air akan menimbulkan bau dan rasa yang tidak enak yang ditimbulkan oleh reaksi antara klorin dengan mikroorganisme. Untuk mencegah hal ini, maka pada tahapan proses yang terakhir dapat dipakai karbon aktif. 4. Bahan makanan lain Arang aktif digunakan dalam bahan makanan yang tidak dapat dimurnikan dengan pengkristalan dan destilasi bahan kimia. Arang aktif memperbaiki warna dan rasa dari makanan. Penggunaan dalam industri non pangan : 1. Industri Kimia dan Farmasi Arang aktif dipergunakan untuk menurunkan bahan–bahan kimia seperti asam sitrat, asam gallat, asam glutamat dll. 2. Pemurnian Pelarut Pelarut yang sudah digunakan dalam suatu proses akan terkarbonisasi. Bahan asing dalam pelarut dapat diserap oleh arang aktif, misalnya bahan asing dalam minyak goreng dan larutan pematangan (curing) daging.
4
3. Memurnikan suatu zat yang dapat diserap Arang aktif digunakan untuk mendapatkan zat dalam bentuk terurai. Selain itu arang aktif digunakan untuk memurnikan penicillin, vitamin dan hormon. 4. Katalis dan Reaksi Arang aktif dapat digunakan sebagai katalis, misalnya dalam pembentukan sulfuryl klorida dan klorin. 1.3. Perkembangan Produksi Pada tahun 2000 pemanfaatan kapasitas produksi karbon aktif meningkat 39% hingga produksinya mencapai 19.075 ton. Namun pada tahun 2001 produksi mulai menurun menjadi 13.829 ton dan menurun lagi menjadi 10.256 ton. Sejak tahun 2003 mulai kembali meningkat menjadi 13.000 ton dengan laju pertumbuhannya 26,8% per tahun, hingga saat ini produksi karbon aktif mencapai 19.000 ton dengan laju pertumbuhan rata–rata per tahunnya sebesar 17%. Kenaikan kapasitas produksi ini disebabkan oleh adanya lonjakan ekspor yang cukup besar. Tabel 1.1. Perkembangan Produksi Karbon Aktif tahun 2000–2005 Tahun Produksi (ton) 2000 19075 2001 13829 2002 10256 2003 13000 2004 14000 2005 16500 Sumber : Deperindag
5
Sudah ada lebih dari 14 perusahaan yang telah beroperasi, dengan kapasitas produksi yang terkecil diproduksi oleh PT. Shinamjaya Abadi sebesar 1.000 ton. Berdasarkan literatur sampai tahun 2004 belum ada investor yang mengajukan permohonan ijin investasi untuk mendirikan pabrik karbon aktif, sehingga diperkirakan sampai tahun 2006 belum akan ada pendirian pabrik baru. Dengan perkiraan tidak ada pabrik baru yang berdiri, maka produksi karbon aktif di dalam negeri akan tetap. 1.3.1. Perkembangan Impor Karbon aktif telah diproduksi di dalam negeri, namun hingga saat ini Indonesia masih terus melakukan impor komoditas walaupun jumlahnya tidak sebanyak tahun sebelumnya dengan pertumbuhan rata– ratanya 15,6% per tahun. Hal ini disebabkan untuk grade–grade tertentu produsen karbon aktif belum dapat memproduksinya. Tabel 1.2. Perkembangan Impor Karbon Aktif tahun 2000 - 2005 Tahun Impor (ton) 2000 1689 2001 2453 2002 3484 2003 1581 2004 2770 2005 877 Sumber : Deperindag
6
1.3.2. Perkembangan Ekspor Karbon Aktif tahun 2000–2005 Tabel 1.3. Perkembangan Ekspor Karbon Aktif tahun 2000-2005 Tahun Ekspor (ton) 2000 12325 2001 8435 2002 6576 2003 11283 2004 10204 2005 12103 Sumber : Deperindag 1.3.3. Perkembangan Konsumsi Turunnya supply karbon aktif pada tahun 2002 dipengaruhi oleh turunnya impor karbon aktif sebesar 54,6% dan juga menurunnya kapasitas produksi karbon aktif sebesar 26%. Tetapi di tahun berikutnya konsumsi karbon aktif mulai meningkat. Berikut perkembangan konsumsi karbon aktif di Indonesia Tabel 1.4. Perkembangan Konsumsi Karbon Aktif di Indonesia Tahun 2000–2005 Tahun Produksi (ton) 2000 19075 2001 13829 2002 10256 2003 13000 2004 14000 2005 16500
Impor (ton) 1689 2453 3484 1581 2770 877
Ekspor (ton) 12325 8435 6576 11283 10204 12103
Konsumsi (ton) 8439 7847 7164 3298 6566 5274
7
1.4. Penentuan Kapasitas Produksi Nilai import karbon aktif berdasarkan tabel 1.2. mengalami kenaikan rata-rata import sebesar 54 %, sehingga perkiraan kebutuhan import pada tahun 2008 sebesar 444,7 kg dan nilai eksport berdasarkan tabel 1.3 mengalami kenaikan rata-rata eksport sebesar 15,6 %, sehingga perkiraaan eksport tahun 2008 sebesar 14544,3 kg. Sedangkan berdasarkan tabel 1.1 produksi karbon aktif di Indonesia mengalami kenaikan rata-rata sebesar 39 %, sehingga diperkirakan produksi karbon aktif yang sudah ada pada tahun 2008 sebesar 19.000 kg. Walaupun produksi karbon aktif mengalami peningkatan, namun konsumsi karbon aktif juga mengalami peningkatan seperti yang terlihat pada tabel 1.4, kenaikan rata-rata konsumsi karbon aktif sebesar 26 %, sehingga perkiraan konsumsi karbon aktif sampai dengan tahun 2008 sebesar 6417,7 kg. Dalam menentukan peluang dari pabrik yang akan berdiri tahun 2008, untuk lebih jelasnya sebagai berikut : Rumus : I + P1 + P2 = K + E Dimana : I
: import (kg/thn)
P1
: produksi pabrik yang sudah ada (kg/thn)
P2
: peluang produksi pabrik yang akan dirancang (kg/thn)
K
: konsumsi produk (kg/thn)
E
: ekspor produk (kg/thn)
8
Maka : (I + P1) + P2 = (K + E) P2
= (K + E) – (I + P 1) = (6417,7 + 14544,3) – (444,7 + 19000) = 1517,3
Dari hasil diatas, terlihat pada tahun 2008 yaitu tahun rencana berdirinya pabrik baru, peluang pasar dalam negeri hanya 1517,3 ton, oleh karena itu berdasarkan kapasitas ekonomi, maka direncanakan akan didirikan pabrik karbon aktif dengan kapasitas 2.000 ton/tahun dengan orientasi ekspor dunia pada tahun –tahun awal pendirian pabrik.
9
BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES
2.1. Pengertian Seleksi dan Uraian Proses Seleksi dan uraian proses merupakan suatu bagian dalam perencanaan pendirian suatu pabrik dimana pada bagian tersebut akan dipilih dan diseleksi beberapa alternatif proses yang memungkinkan. Pemilihan proses akan diuraikan tentang bagaimana memilih proses dengan memperhatikan parameter segi teknis dan segi ekonomis. Segi teknis meliputi proses dan kondisi operasi, sedangkan segi ekonomis meliputi biaya operasi. 2.2. Tujuan Seleksi dan Uraian Proses Tujuan seleksi dan uraian proses adalah untuk mendapatkan proses yang terbaik diantara beberapa alternatif proses yang memungkinkan baik dari segi teknis maupun segi ekonomis. 2.3. Komponen-komponen Kelapa 2.3.1. Kelapa Kelapa adalah satu komoditi yang banyak diusahakan oleh masyarakat karena manfaatnya cukup besar dalam memenuhi kebutuhan setiap hari. Indonesia merupakan negara penghasil kelapa kedua di dunia setelah di filipina, namun penggunaan kelapa tersebut pada umumnya sangat terbatas yaitu dagingnya dibuat kopra sebagai bahan baku industri minyak goreng dan juga dibuat santan untuk keperluan rumah tangga.
10
Varietas tanaman kelapa yang dikenal kurang lebih ada 100 macam. Tanaman ini mulai berbuah pada umur 6-7 tahun, sedangkan pada beberapa jenis mulai berbuah pada umur 4 tahun. Produksi penuh dicapai pada umur 10 tahun, ini berlangsung sampai umur 50 tahun. Pohon kelapa dikatakan tua pada umur 80 tahun dan biasanya akan mati pada umur 100 tahun. Buah kelapa terdiri dari sabut, tempurung, daging buah dan air daging. 2.3.2. Tempurung Kelapa Sebagai contoh di dunia industri arang tempurung kelapa dipakai sebagai bahan baku pembuatan arang aktif (karbon aktif). Tanaman ini banyak memberi manfaat, sebab semua bagian dapat dimanfaatkan untuk bermacam–macam kebutuhan. Misalnya dari daging buah dijadikan lemak untuk makanan manusia, sabut banyak digunakan pada industri kerajinan, tempurung untuk bahan bakar dan lain–lain. Buah kelapa terdiri dari sabut, tempurung, daging buah dan air buah. Adapun komposisi buah kelapa sebagai berikut : Tabel 2.1. Komposisi buah kelapa Bagian buah (buah tua)
Jumlah berat (%)
Sabut
35
Tempurung
12
Daging buah
23
Air buah
25
11
2.3.3. Arang Tempurung Kelapa Arang adalah suatu bahan padat yang berpori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengandung unsur C. Sebagaian besar dari pori-porinya masih tertutup dengan hidrokarbon dan senyawa organik lainya. Komponennya terdiri dari : “fixed Carbon”, abu, air nitrogen dan sulfur. Arang tempurung (coconut shell charcoal) adalah arang yang dibuat dengan cara karbonisasi dari tempurung atau batok kelapa. Arang tempurung yang baik adalah berwarna hitam seragam dan jika dipatahkan atau dihancurkan, maka pada pinggiran bekas patahannya tidak mengkilap. Sedangkan tempurung yang terlalu lama pembakarannya (hangus) maka arang itu mudah hancur dan bila dijatuhkan pada benda keras akan berbunyi nyaring. Komposisi arang tempurung yang baik adalah sebagai berikut : Tabel 2.2. Komposisi Arang Tempurung Arang Tempurung Air Zat yang menguap Abu Fixed Carbon
% Max 6,24 Max 5,46 Max 0,54 Max 87,76
2.3.4. Arang Arang adalah suatu bahan padat yang berpori–pori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengandung unsur C atau Carbon. Sebagian besar dari pori–porinya masih tertutup oleh hidrokarbon, ter dan
12
senyawa oganik lain. Komponennya terdiri dari “fixed carbon”, abu, air, nitrogen dan sulfur. Pada prinsipnya semua jenis botani (tumbuh–tumbuhan) dapat dijadikan bahan baku pembuat arang. Akan tetapi kualitas arang yang dihasilkan tidak terlepas dari jenis bahan baku dan teknik atau proses pembuatannya. Pada umunya bahan baku pembuatan arang dari jenis berikut ini : 1) Jenis kayu : bakau, leban, jambu klutuk, karet, kopi , kayu hutan yang keras dan lain–lain. 2) Jenis bambu : berdasarkan pengalaman semua jenis bambu dapat dijadikan arang. 3) Jenis limbah : kayu limbah industri, sisa atau limbah pertanian, limbah perkebunan (tempurung dan sabut kelapa, cangkang dan pelepah kelapa sawit, sekap padi, tongkol jagung, rumput , ranting dan jerami). 4) Jenis buah (arang hias) : pisang, rambutan, durian, manggis dan sebagainya Semua jenis arang adalah hitam warnanya, namun demikian dapat disebutkan beberapa jenis arang yang ada, yaitu: 1) Arang biasa (arang hitam) : cukup keras, menghasilkan energi panas yang tinggi, tidak berasap.
13
2) Arang putih (arang bincho) : sangat keras, menghasilkan energi panas yang tinggi, tidak berasap, berdenting seperti besi. Tidak semua jenis bahan baku bisa diproduksi menjadi arang putih. 3) Arang briket (arang hitam yang digiling, direkat dan dibentuk sesuai keinginan hasil industri atau pabrik). 4) Arang batangan (arang kayu utuh dan panjang, biasa dijual dalam bentuk batangan). 5) Arang serbuk (arang yang sudah dijadikan serbuk untuk alasan kegunaan tertentu atau arang yang memang dibuat dari bahan baku serbuk). 6) Arang aktif (arang hitam yang diaktivasi untuk peningkatan kualitas dan tujuan pemanfaatannya). Tidak semua arang yang diproduksi dan dipasarkan adalah arang yang berkualitas tinggi. Arang dapat dikategorikan sebagai arang berkualitas tinggi apabila memenuhi hal–hal berikut ini : 1) Bahan baku yang terpilih (keras, tidak lapuk). 2) Di proses dengan teknik pembakaran yang baik dan benar (melalui tahap–tahap : pengeringan, karbonisasi selulosa, hemi selulosa dan lignin dan diakhiri dengan tahap penyempurnaan). 3) Perlakuan setelah menjadi arang (pengeluaran dari klin dan penyimpanan). 4) Mempunyai kandungan fixed carbon diatas 75%. 5) Berkadar air rendah (maksimal 8%)
14
6) Kandungan abu kurang dari 5% 7) Kandungan volatile mater (gas-gas terbang) kurang dari 15%. 8) Tidak tercemari oleh sampah, batu, pasir dll 9) Fisik arangnya keras, mengkilat dan berdenting bunyinya 10) Tidak berasap ketika bara apinya sudah menyala 11) Nyala bara apinya dapat bertahan lebih panjang (tidak mudah terbakar habis). 2.4. Karbon Aktif Bahan baku arang bisa berasal dari bahan nabati atau hasil ikutannya dan hasil ikutan dari hewani, diantaranya serbuk gergaji, ampas tebu, tempurung kelapa, tongkol jagung dan sebagainya. Karbon aktif atau arang aktif adalah arang yang sudah diaktifkan sehingga pori-porinya terbuka dan dengan demikian daya serapnya tinggi. Sebagai bahan pengaktif dipergunakan bahan kimia dan gas. Unsur karbon adalah suatu zat inert, tidak larut dalam air, basa, asam encer dan pelarut organik. Pada suhu tinggi atom C bergabung dengan oksigen membentuk karbon monoksida dan karbon dioksida. Bahan kimia yang baik digunakan sebagai pengaktif adalah : Ca(OH) 2, Ca3(PO4)2, “Cyanida”, HNO 3, H3PO4, NaOH, Na2SO4, ZnCl2, Na2 SO3 dan lain-lain. Arang yang baik mutunya adalah arang yang mempunyai kadar karbon tinggi dan kadar abu serta air yang rendah. Disamping itu aktifasi arang dapat dilakukan dengan menggunakan steam pada suhu 9000C-12000C.
15
2.4.1. Sifat – sifat bahan dan produk 2.4.1.1. Sifat Bahan Baku Tempurung kelapa : Kelembaban : 8% Lignin : 29,4% Selulosa : 26,6% Pentosa : 27,7% Lain-lain : 8,3% 2.4.1.2. Sifat Bahan Pembantu H2O (uap air) : Berat molekul : 18 Titik didih
: 1000C
pH
: 6-7
2.4.1.3. Sifat Produk Karbon aktif : Bentuk
: granular dan powder
Berat jenis : 0,2-0,55 g/cc Ukuran partikel : 230 mesh Luas permukaan dalam : 929 m 2/g Densitas : granular 1800-2000 kg/m3 dan powder 400-700 kg/m3 Berwarna hitam, tidak berbau dan tidak berasa
16
Mempunyai daya serap
yang jauh lebih
besar
dibandingkan dengan arang yang belum mengalami aktifasi. 2.5. Seleksi Proses Ada dua tingkatan proses dalam pembentukan karbon aktif, yaitu karbonisasi (pengarangan) dan aktifasi dari arang yang dibentuk. 2.5.1. Proses karbonisasi Tahap karbonisasi merupakan tahap yang sangat penting dalam proses pembuatan arang. Selama berlangsungnya proses karbonisasi maka temperatur di dalam klin akan terus meningkat secara natural dan akan diperoleh arang yang berkualitas tinggi. 2.5.2. Proses Pengaktifan Arang Pada prinsipnya pengaktifan arang dapat dilakukan dengan dua cara yaitu secara kimia ataupun dengan cara oksidasi gas. 1. Pengaktifan Secara Kimia Pada proses pengaktifan secara kimia, tahap pengarangan dan pengaktifan berlangsung dalam satu tahap. Bahan baku yang telah digiling, direndam dalam larutan pengaktif selama 12-24 jam. Setelah bahan ditiriskan kemudian dilakukan pengarangan. Pada suhu tinggi bahan pengaktif masuk diantara pelat-pelat heksagonal dari kristalit-kristalit arang sehingga dapat membuka permukaan arang yang tertutup.
17
2. Pengaktifan Secara Oksidasi Gas Pengaktifan dengan cara ini terdiri dari dua fase, yaitu fase pembentukan pori dan fase pengaktifan. Fase pembentukan pori terjadi saat pengarangan bahan baku yang dilakukan pada suhu 4000C-10000C.
Pengarangan
diatas
suhu
10000C
akan
menghasilkan arang dengan modifikasi sifat yang sukar diaktifkan. Sedangkan arang yang dihasilkan pada suhu pengarangan di bawah 10000C sangat efektif untuk diaktifasi, tetapi arang ini akan dilapisi oleh hasil pemecahan senyawa karbon yang kembali mengembun. Untuk membersihkan permukaan arang dari senyawaan ini dapat dilakukan dengan mengalirkan gas pengoksid pada suhu 9000C-12000C. Pada suhu dibawah 9000C aksi oksidasi uap air ataupun CO2 sangat lambat, sedangkan diatas 12000 C akan terjadi penurunan daya serap arang aktif yang dihasilkan. Pengaktifan dengan gas pengoksid lemah seperti uap air dan CO2 reaksinya berjalan secara endotermis, sehingga aktifasi yang terjadi kurang efektif karena kurangnya panas. Proses pengaktifan arang dengan uap air menurut Courouleau dan Bonson dalam Hassler (1974) sangat baik dilakukan pada suhu 9000C-12000C. Selama pengaktifan dengan gas-gas pengoksid, pelat-pelat karbon kristalit yang tidak teratur akan mengalami pergeseran yang menyebabkan permukaan kristalit atau celah terbuka sehingga gasgas inert pengaktif dapat mendorong residu-residu hidrokarbon
18
seperti senyawa ter, fenol, metanol dan senyawa lainnya yang menempel pada permukaan arang. Cara yang sangat efektif untuk mendesak residu-residu tersebut adalah dengan menyemprotkan gas pengoksid pada permukaan materi korban. Tabel 2.4. Seleksi Proses Pengaktifan Permasalahan Bahan baku Hasil Produksi Kualitas Proses Peralatan
Proses kimia Murah (H3PO4, H2SO 4 dan asam Nitrat) Tinggi Rendah Jarang digunakan dan sukar Cukup sulit Investasi mahal
Proses Oksidasi gas Murah (uap air) Tinggi Tinggi Banyak digunakan dan Mudah Sederhana Investasi rendah
Dilihat dari seleksi proses pengaktifan diatas maka untuk pra rencana pabrik karbon aktif ini digunakan proses oksidasi gas atau proses secara fisika. Aktifasi fisika yaitu proses menggunakan gas aktifasi misalnya uap air atau CO2 yang dialirkan pada arang hasil karbonisasi. 2.6. Deskripsi Proses Arang tempurung dibuat dengan pemanasan tempurung pada suhu 10000C didalam reaktor pembakaran. Karbon aktif diperoleh dari pembakaran tempurung kelapa yang telah melalui proses aktifasi pada suhu 12000C dengan memakai superheated steam sebagai zat aktif. C + H2O → CO + H2 C + 2H2O → CO + 2H2
19
Pembakaran tempurung kelapa dilakukan dalam tungku pembakaran. Gas-gas yang dihasilkan berupa CO, CO2, H2, CH4 dan etilen. Dibuang ke udara melalui cerobong asap. Disamping itu tempurung kelapa terurai menjadi arang dalam tungku pembakaran pada suhu 1000 0C. Lalu dilakukan pengecilan ukuran arang dengan menggunakan ball mill dan diayak dengan vibrating screen 60 mesh. Kemudian arang diangkat ke furnace (tungku pembakaran) untuk proses pengaktifan arang. Proses
pengaktifan
arang
dilakukan
dengan
menggunakan
superheated steam pada suhu 12000C dan tekanan 1 atm. Steam akan menembus arang yang menyebabkan permukaan partikel-partikel arang menjadi aktif (memiliki luas permukaan adsorben yang luas). Hasil dari proses pengaktifan arang disebut karbon aktif. Setelah itu karbon aktif didinginkan didalam rotary cooler hingga suhu karbon yang keluar menjadi 400C, kemudian produk ditampung didalam bin.
20
BAB III NERACA MASSA
Kapasitas produksi
: 2000 ton/tahun
Operasi
: 330 hari
Basis perhitungan
: 1 jam operasi
Satuan
: kg/jam
3.1. Rotary Kiln- 01 (RK-01) Fungsi: Karbonisasi tempurung kelapa menjadi arang.
21
Komponen Tempurung Udara Kering Gas 1 Gas 2 Arang Total
Masuk (Kg) 5 9 997,472 99,501 2,992 1000,464 99,501 1099,964
10 296,183 296,183
Keluar (Kg) 7 109,697 691,093 100,790 1099,964
3.2. Spray Fungsi
: Proses pendinginan tiba-tiba. 11
10
Komponen Arang Air Total
sc
Masuk (Kg) 10 11 296,183 44,427 340,610
12
Keluar (Kg) 12 296,183 44,427 340,610
3.3. Rotary Dryer Fungsi: Untuk mengambil air yang terkandung didalam arang
8 2,992 2.992
22
14
13 12
15 ROTARY DRYER UDARA PANAS
Komponen Arang Air Total
16 Masuk (Kg) 12 13 296,183 2,992 44,427 340,610 2,992 343,602
Keluar (Kg) 12 13 296,183 2,992 Arang Air 44,427 Total 340,610 2,992 343,602
3.4. Ball Mill Fungsi: Untuk memperkecil ukuran arang menjadi 230 mesh/0,5 mm
BALL MILL
17
19
18
23
Komponen Arang Air Total
Masuk (Kg) 17 19 296,183 15,589 2,221 0,117 298,404 15,706 314,11
Keluar (Kg) 18 311,772 2,338 314,11
3.5. Vibrating Screen (VS-01) Fungsi: Untuk memisahkan arang yang berukuran dibawah dan diatas 230 mesh/0,5 mm. 18
19
VIBRATING SCREEN
20
Komponen Arang Air Total
Masuk (Kg) 18 311.772 2,338 314,11
Keluar (Kg) 20 296,183 2.221 298,404
19 15,589 0,117 15,706 314,11
3.6. Rotary Kiln (RK-02) Fungsi
: Untuk proses aktifasi arang menjadi arang aktif
24
20
21
23
ROTARY KILN 2
22 Komponen Fixed Karbon Volatile Matter Ash H2O H2OSteam CO H2 Arang Aktif Total
Masuk (Kg) 20 21 257,679 23,695 14,809 2,221 298,404 298,404 298,404 596,808
Keluar (Kg) 22 23 23,695 14,809 2,221 290,674 12,025 0,859 252,525 252,525 344,283 596,808
3.7. Rotary Cooler (RC-01) Fungsi
: Untuk proses pendinginan arang aktif 27
26 22 24 ROTARY COOLER
28
25
25
Komponen C.aktif Udara Total
Masuk (Kg) 22 25 24 252,525 2,551 458,316 252,525 458,316 2,551 713,392
Keluar (Kg) 28 27 252,525 458,316 252,525 458,316 713,392
26 2,551 2,551
26
BAB IV NERACA ENERGI
Basis perhitungan
: 1 jam
Satuan
: KJ
Keadaan
: Steady state
4.1. Rotary Kiln-01 (RF-01) Bahan yang masuk Tempurung pada suhu
: 30 0C = 303 K
Udara pada suhu
: 1000 0C = 1273 K
Bahan yang keluar Produk pada suhu
: 800 0C = 1073 K
Flue gas pada suhu
: 254,82 0C = 527, 82 K
Komponen Tempurung Udara Heating Value Gas 1 Gas 2 Arang ∆Hc l ∆Hc 2 Dekomposisi Panas hilang Total
Min (Kg) 997,472 99,501
2,992
Mout (Kg)
109,697 691,093 299,174
4.2. Spray Masuk : Tair Tarang
= 30 0C = 303 K = 800 0C = 1073 K
Hin (kkal) 1595,955 25576,528 4105594,294 843,971 4133610,747
Hout (kkal) 6899,986 57176,475 84397,072 42403,881 18347,324 3097663,861 826722,149 4133610,747
27
Komponen Arang Air Total
Massa (Kg) 296,183 296,183 592,366
Cp (kkal/Kg.K) 0,364 1,000 -
Hin (kkal) 83553,101 1480,913 85034,014
Keluar : T out = 41,786 0C = 314,768 K
Komponen Arang Air yg terserap Air yg terbuang Total
Massa (Kg) 296,183 44,427 148,091 448,701
Cp (kkal/kg.K)
Hout (kkal)
0,303 1,002 1,002 -
1504,406 747,008 2490,025 4741,439
Neraca Energi Komponen Masuk Keluar Penguapan air Panas hilang Total
Input (kkal) 85034,014 85034,014
Output (kkal) 4741,439 63285,772 17006,803 85034,014
4.3. Rotary Dryer Spesifikasi udara dan bahan dalam dryer : Temperatur udara masuk (tG1)
= 120 0C
= 248 0F
Temperatur umpan masuk (t1)
= 41,786 0C
= 107,214 0F
Temperatur umpan keluar (t2)
= 60 0C
= 140 0F
Temperatur udara keluar
= 135 0F
= 57,222 0C
Neraca energi
: Cp udara masuk
= 0,252 kkal/kg.K
Cp udara keluar
= 0,247 kkal/kg.K
28
Komponen
Input (kkal) 2266,610 38619,078 40885,688
Masuk Keluar Penguapan Udara panas
Output (kkal) 3313,707 24758,068 12813,913 40885,688
4.4. Ball Mill Masuk
: Tin1
= 60 0C
Trata-rata1
= 316 K
Tin2
= 47,272 0C
Trata-2
309,136 K
Keluar
: Tref
= 333 K
= 320,272 K
= 298 K
Tout = 52,627 0C = 325,627 K Neraca Energi Komponen Masuk 1 Masuk 2 Keluar Panas hilang Total
Input (kkal) 3281,351 109,341 3390,692
Output (kkal) 2712,553 678,138 3390,692
4.5. Vibrating Screen Masuk
Keluar
: Tin
= 52,627 0C
Trata-rata
= 311,813 K
: Tref
= 298 K
= 325,627 K
Tout1
= 47,272 OC = 320,272 K
Tout2
= 47,272 OC = 320,272 K
Trata
= 309,136 K
29
Neraca Energi Komponen Masuk 1 Masuk 2 Keluar Panas hilang Total
Input (kkal) 2712,553 2712,553
Output (kkal) 2061,540 108,502 542,511 2712,553
4.6. Rotary Kiln-02 (RK-02) Bahan yang masuk Arang pada suhu
: 47,272 OC = 320,272 K
Steam pada suhu
: 1200 0C
= 1473 K
Produk pada suhu
: 1000 0C
= 1273 K
Flue gas pada suhu
: 285,169 0C = 558,169 K
Bahan yang keluar
Neraca energi Komponen Fixed Carbon Volatile matter Ash H 2OSteam CO H2 Arang Aktif ∆Hreaksi Penguapan air Panas hilang Total
Massa (Kg) 257,679 23,695 14,809 298,404 12,025 0,859 252,525 2,221
Hin (kkal) 1750,411 156,735 88,395 174540,936 2794,612 179331,088
4.7. Rotary Cooler Bahan yang keluar Udara pada suhu
: 40 0C
= 313 K
: 800 0C
= 1073 K
Hout (kkal) 1886,371 1051,837 37645,807 772,749 766,716 90852,273 1522,564 44832,772 179331,088
30
Bahan yang Masuk Suhu rata-rata Caktif
= (1273 + 298) / 2
= 786 K
Suhu rata-rata Udara
= (303+298) / 2
= 301 K
Neraca Energi
Komponen Masuk Keluar Total
Input (kkal) 92824,7284 92824,728
Output (kkal) 92824,7282 92824,728
31
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN 5.1. Crusher (CR) Fungsi
: Untuk menghancurkan tempurung kelapa
Tipe
: Dogle Jaw Crusher
Ukuran
: 4 x 6 in
Putaran
: 275 rpm
Jaw motion
: ½ in
Power
: 3 Hp
Settling
: ½ in
Jumlah alat
: 1 unit
5.2. Vibrating Screen (VS) Fungsi
: Memisahkan partikel ukuran 20-40 mesh
Jenis
: Single deck high speed vibrating screen NoVo, Derrik
Luas screen
: 0,65 ft2
5.3. Hopper (H) Fungsi
: Menampung sementara bahan baku yang akan dikarbonisasi
Bentuk
: Kerucut
T design
: 30 0C
Pdesign
: 1 atm
Bahan
: Carbon Steel SA-283 grade C
Volume
: 0,069 m3
32
Tinggi hopper : 0,229 m Tebal hopper : 0,125 in 5.4. Bucket Elevator (BE) Fungsi
: - Untuk mengangkat tempurung kelapa yang keluar dari hopper (BE-01) - Untuk mengangkat arang dari rotary dryer ke ball mill (BE-02) - Untuk mengangkut arang yang akan diaktifkan dari rotary kiln (BE-03)
Type
: Centrifugal – Discharge Elevator
Ukuran
: 6 x 4 x 4,5 in
Bucket spacing : 14 in Tinggi
: 25 ft
Kecepatan
: 225 ft/mnt
Lebar belt
: 7 in
Power
: 1 Hp
5.5. Rotary Kiln (RK) Fungsi
: Karbonisasi tempurung kelapa menjadi arang
Jenis
: Direct – Heat Rotary Kiln
Kapasitas
: 24 ton/hari
Bahan
: Cast iron
Jumlah
: 1 unit
33
Kondisi operasi : Temperatur padatan masuk
: 30 0C
Temperatur padatan keluar
: 800 0C
Tekanan
: 1 atm
Diameter
: 2,1336 m
Panjang
: 21,336 m
Tebal
: 5/16 in = 0,265 m
Daya
: 15 Hp
Kecepatan putaran
: 4 rpm
Waktu retensi
: 47,5 menit
5.6. Cyclone Cyclone - 01 Fungsi
: Memisahkan arang yang keluar terbawa dalam udara pengering keluar kiln.
Laju volumetrik udara
: 0,014 m3/menit
Kecepatan udara masuk
: 15 m/dtk
Cyclone - 02 Fungsi
: Memisahkan arang yang keluar terbawa dalam udara pengering keluar dryer
Laju volumetrik
: 0,266 m3/menit
Kecepatan udara masuk
: 15 m/detik
34
Cyclone – 03 Fungsi
: Memisahkan padatan yang terbawa keluar udara pengering
Laju volumetrik udara
: 0,548m3/menit
Kecepatan udara masuk
: 15 m/dtk
5.7. Blower Blower - 01 Fungsi
: Mengalirkan udara ke dalam rotary kiln
Massa udara
: 45, 228 lb/jam = 0,7538 lb/menit
Densitas udara
: 6,0257 kg/m3 = 0,3762 lb/ft3
Laju volumetrik
: 2,004 ft3/menit
Bahan
: Carbon steel SA 283 grade C
Daya blower
: 1 Hp
Blower – 02 Fungsi
: Mengalirkan udara ke dalam rotary dryer
Massa udara
: 3551,675 lb/jam = 59,195 lb/menit
Densitas udara
: 1,8608 kg/m3 = 0,1162 lb/ft3
Laju volumetrik
: 509,5824 ft3/menit
Bahan
: Carbon steel SA 283 grade C
Daya Blower
: 2 Hp
Blower – 03 Fungsi
: Mengalirkan udara ke dalam rotary cooler
Massa udara
: 1008,295 lb/jam = 16,805 lb/menit
35
Densitas udara
: 1,4348 kg/m3 = 0,0896 lb/ft3
Laju volumetrik
: 187,554 ft3/menit
Bahan
: Carbon steel SA 283 grade C
Daya Blower
: 5 Hp
5.8. Fan Fan - 01 Fungsi
: Mengeluarkan udara panas dari Rotary Kiln
Densitas udara
: 0,6555 kg/m3
Laju volumetrik
: 94,562 ft3/menit
Bahan
: Carbon steel SA 283 grade C
Daya fan
: 1 Hp
Jumlah udara masuk
: 99,501 kg/jam = 1,658 kg/menit
Fan – 02 Fungsi
: Mengeluarkan udara panas dari rotary dryer
Jumlah udara masuk
: 1612,461 kg/jam = 26,874 kg/menit
Densitas udara
: 1,0598 kg/m3
Laju volumetrik
: 918,917 ft3/menit
Bahan
: Carbon steel SA 283 grade C
Daya fan
: 3 Hp
Fan – 03 Fungsi
: Mengeluarkan udara panas dari rotary cooler
Jumlah udara masuk
: 458,316 kg/jam = 7,6386 kg/menit
Densitas udara
: 0,3296 kg/m3
36
Laju volumetrik
: 818,425 ft3/menit
Bahan
: Carbon steel SA 283 grade C
Daya fan
: 3 Hp
5.9. Screw Conveyor Screw Conveyor - 01 Fungsi
: Mengangkut arang dari rotary kiln-1 ke rotary dryer
Feed masuk
: 296,183 kg/jam = 0,296 ton/jam
Dari Perry’s tab.7-6 hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kecepatan screw
: 40 rpm
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
Screw Conveyor – 02 Fungsi
: Mengangkut arang dari ball mill ke bucket elevator
Feed masuk
: 296,183 kg/jam = 0,296 ton/jam
Dari Perry’s tab.7-6 hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
37
Kecepatan screw
: 40 rpm
Feed section diameter
: 6 in
Power
: 0,43 Hp
Screw Conveyor – 03 Fungsi
: Mengangkut arang dari ball mill ke bucket elevator
Feed masuk
: 296,183 kg/jam = 0,296 ton/jam
Dari Perry’s tab.7-6 hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kecepatan screw
: 40 rpm
Feed section diameter
: 6 in
Power
: 0,43 Hp
Screw Conveyor – 04 Fungsi
: Mengangkut karbon aktif dari Rotary Cooler ke Bucket Elevator
Feed masuk
: 252,525 kg/jam = 0,25 ton/jam
Dari Perry’s tab.7-6 hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kecepatan screw
: 40 rpm
38
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
Screw Conveyor – 05 Fungsi
: Mengangkut karbon aktif ke unit pengemasan
Feed masuk
: 252,525 kg/jam = 0,25 ton/jam
Dari Perry’s tab.7-6 hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kecepatan screw
: 40 rpm
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
5.10. Rotary Dryer (RD) Fungsi
: Menguapkan kandungan air dalam umpan sampai kandungan air produk yang diinginkan
Type
: Rotary Dryer
Toperasi
: 120 0C
Poperasi
: 1 atm
Diameter
: 2,44 ft
Bahan konstruksi
: Cast Iron
Jumlah
: 1 unit
Luas penampang
: 4,673 ft2
Panjang dryer
: 19,35 ft
39
Kecepatan putaran
: 10 rpm
Waktu tinggal
: 7,09 jam
Jumlah flight
: 8 buah
Tinggi flight
: 0,24 ft
Tenaga
: 4 Hp
5.11. Ball Mill Fungsi
: Menghaluskan arang yang akan diaktifasi di Rotary Kiln-02
Jenis
: Ball Mill
Panjang
: 6 ft
Diameter
: 4,5 ft
Power
: 95 Hp
Mill Speed
: 24 rpm
Ukuran bola (Db)
: 2,486 in
5.12. Rotary Cooler (RC) Fungsi
: Mendinginkan karbon Aktif
Diameter
: 2,609 ft
Panjang
: 20,79 ft
Jumlah
: 1 unit
Kecepatan
: 12 rpm
Waktu tinggal
: 2,24 jam
Jumlah flight
: 6 buah
Jarak antar flight
: 4,134 ft
40
Bahan
: Cast iron
Daya
: 3 Hp
5.13. Silo Fungsi
: Menampung sementara karbon aktif
Jenis
: Silo dengan tutup datar dan tutup berbentuk kerucut terpancung (Hopper)
Jumlah
: 1 unit
T desain
: 1 atm
Suhu operasi
: 30 0C
Volume silo
: 58,182 m3
ID
: 0,7358 m
Tinggi bin
: 10,308
Tinggi hopper
: 0,9206 m
Tinggi silo
: 11,8728 m
Tebal silo
: 1/3 in = 0,008 m
Bahan konstruksi
: SA – 238 grade C
41
BAB VI PERANCANGAN ALAT UTAMA
Nama alat
: Rotary Kiln
Jenis
: Direct – Heat Rotary Kiln
Fungsi
: Untuk mengaktifasikan karbon menjadi karbon aktif
Prinsip Kerja : Rotary kiln berupa silinder yang berputar pada bearing dan sedikit membentuk sudut terhadap horizontal. Feed masuk dari ujung silinder yang lebih tinggi dengan bantuan perputaran shell dan slope dari silinder dan material akan keluar dari ujung yang lainnya. Udara panas yang dihasilkan masuk kedalam silinder dengan bantuan blower. Untuk selanjutnya flue gas dari dalam silinder dengan bantuan exhaust dialirkan ke dalam cyclone dimana kemungkinan partikel halus dapat ditampung. Pengaliran feed rate dan udara panas dilakukan secara berlawanan arah (counter current). Kondisi Operasi : Kecepatan alir feed
= 596,808 kg/jam
Kecepatan alir produk
= 253, 023 kg/jam
Air yang diuapkan
= 2.221 kg/jam
Suhu feed
= 47,272 0C
Suhu produk
= 10000C
Suhu udara pemanas masuk
= 1200 0C
Suhu udara pemanas keluar
= 285,169 0C
42
Kecepatan udara panas
= 108.969,3706 kg/jam = 10.009,745 lb/jam
Tahap-tahap perancangan rotary kiln meliputi : a) Perencanaan dimensi rotary kiln dan bahan konstruksinya b) Perencanaan penggerak untuk pemutar rotary kiln c) Perencanaan poros penyangga dan roll suporting d) Perencanaan kelengkapan rotary kiln 6.1. Perencanaan Dimensi Rotary Kiln dan Bahan Konstruksinya 6.1.1. Perencanaan diameter, panjang dan tebal Rotary Kiln a) Mencari diameter rotary kiln D = (
Mc ) ½ ........................... (Perry’s edisi 3 hal 833) xG 4
Dimana : MC
: Laju flue gas (lb/jam) = 10.009,745 lb/jam
G
: Laju flue gas = 200 - 10.000 lb/jam ft2 = 400 lb/jam ft2.......(Perry’s ed 7 hal 12-55)
D
:(
10009,745 1/2 ) = 5,65 ft 0,785 * 400
Diameter dalam kiln = 5,65 ft = 1,7221 m Isolasi yang dipakai adalah asbestos dengan tebal isolasi 2,5” = 0,0635 m. Sehingga : Diameter dalam kiln
= di + 2 ts = 1,7221 + 2 (0,0635) = 1,8491 m = 6,0665 ft
43
b) Mencari panjang rotary kiln L = Lt x Nt ..................................(Perry’s ed.7 hal 12-54) Dimana : L
: Panjang Rotary Kiln
Lt
: 0,1 x Cp x G 0,84 x D = Panjang transfer unit
Nt
: Jumlah transfer unit
Cp
: Panas spesifik udara pada t rata-rata 1473 558,169 = 1015,585 2
= G
: Laju flue gas = 400 lb/jam ft2
Lt
: 0,1 x 0,252 x (400) 0,48 x 5,65 = 21,82 ft
L
: 21,82 x 1,742 = 38,01 ft = 12 m
Check L/D antara 4-10 ............................. (Perry’s ed.7 hal 12-54) Hasil perhitungan : L D
=
38,01 5,65
= 6,73 Maka ukuran rotary kiln memenuhi (harga diantara range L/D). Untuk mencegah kehilangan panas yang berlebih, maka bagian luar rotary kiln diberi lapisan isolasi. c) Mencari tebal rotary kiln Mencari tebal sheel Shell dari rotary kiln terbuat dari carbon steel SA 240 Grade M tipe 316 mempunyai stress allowable 12.650 psi (Brownel, hal 343),
44
sedangkan untuk lasnya menggunakan double welded but jiont 0,8 (Hesse, hal 84). t
=
P xD +C ( 2 S .e 0,6P )
Dimana : P
: Tekanan
D
: Diameter Kiln = 5,65 ft = 67,8 in
S
: Allowable stress
C
: faktor korosi = 1/16
Tensile stress yang diijinkan dengan rumus : S = Su x fm x fr x fa x fs Dimana : Su = Altimate strenght = 75.000 psi fm = material faktor = 0,97
(Hesse hal 81)
fr dan fa = 1 fs = faktor korosi yang berhubungan dengan safety faktor (0,25) (Hesse, hal 84. tabel 4-2) Maka : S = 75.000 x 0,97 x 1x1 x 0,25 = 18187,5 psi Rotary kiln bekerja pada tekanan 1 atm = 14,7 psia
stell = 489 lb/ft3 Tekanan hidrostatik =
x L 489 x 38,01 = = 129,0756 psia 144 144
45
Tekanan total (P)
= P hidrostatik + P atmosfer = 129,0756 + 14,7 = 143,7756 psia
Sehingga : 143,7756 x 6,0665 1 + ( 2 x18187,5 x 0,8) ( 0,6 x 143,7756) 16
ts
=
ts
= 0,03 +
ts
=
1 16
1,48 in ( diambil t = 3/16 in) 16
diameter luar shell : do
= di + 2 ts = 6,0665 + 2.
3 16
= 6,4415 ft Mencari berat rotary kiln a.
Berat silinder
Ws
= (π/4) x (D22-D12 ) x L x ρ
Dimana : D2 : Diameter luar silinder steel = 5,65 + 2 (0,25/12) = 5,69 ft D1 : Diameter dalam silinder steel= 5,65 ft L : Panjang rotary kiln = 38,01 ft ρ: Densitas steel = 489 lb/ft3
46
Sehingga : Ws
= (π/4) x (D22-D12 ) x L x ρ
Ws
= (3,14/4) x (5,692-5,652) x 38,01 x 389 = 7265,636 lb = 3295,692 kg
b. Berat isolasi Wi = (π/4) x (D32 -D22) x L x ρ Bahan yang digunakan adalah asbestos dengan ρ sebesar 13 lb/cuft . D3
(Perry’s ed.6th hal. 3-260)
: Diameter luar isolasi = 6,11 ft
Maka : Wi
= (π/4) x (D32-D22 ) x L x ρ
Wi
= (3,14/4) x ((6,11)2 – (5,69)2) x 38,01 x 13 = 1922,516 lb = 872,054 kg
c. Berat flight Wf = n x L x h x t x ρ Dimana : n : Jumlah flight = 0,6D –D = 6 buah
(Perry’s, hal. 20-33)
h : Tinggi flight = D/8 – D/12 = 0,75 ft t : Tebal flight, ditetapkan = 3/16 in = 0,01563 ft ρ: 489 lb/cuft L
: 38,01 ft
47
Maka : Wf
=nxLxhxtxρ = 6 x 38,01 x 0,75 x 0,01563 x 489 = 1306,975 lb = 592,844 kg
d. Berat material Wm
= Laju feed x time of passage =
54,707 lb/menit x 12,88 60
= 11,744 lb = 5,327 kg Berat shell yang merupakan beban merata : W
= Ws + Wi + Wf + wm = 7265,636 + 1922,516 + 1306,975 + 11,744 = 10506,87 lb = 4765,916 kg
e. Berat gear Wg
= (π/4) x (D2-d2) x b x ρ
Dari persamaan ukuran gear dan pinion didapat : b : Lebar permukaan gear = 7,96 in D: Diameter gear = 108 in d : Diameter shell rotary kiln = 5,69 ft ρ: Densitas cast iron = 450 lb/cuft
(Perry’s, hal.3-95)
48
Maka : Wg
= (π/4) x (D2-d2) x b x ρ = (3,14/4) x ((108)2 – (5,69)2) x 7,96 x 450 = 11393,674 lb = 5168,17 kg
f. Berat riding ring Wr
= 2 x (π/4) x (D2-d2) x b x ρ
Dimana : ρ: Densitas cast iron = 450 lb/cuft
(Perry’s, hal.3-95)
b : Gear riding ring = 7,69 in d : Diameter luar shell rotary kiln = 5,69 ft D : Diameter riding ring = d + 2 = 7,69 ft (Perry’s hal. 20-40) Maka : Wr
= 2 x (π/4) x (D2-d2) x b x ρ = 2 x (3,14/4) x ((7,69)2 – (5,69)2 x (7,69/12) x 450 = 12540,94 lb = 5688,57 kg
Berat total rotary kiln : Wt
= Ws + Wi + Wf + Wn + Wg + Wr = 7265,636 + 1922,516 + 1306,975 + 11,744 + 11393,674 = 34441,485 lb = 15622,657 kg
49
6.1.2. Perencanaan putaran rotary kiln Rotary kiln beroperasi pada peripherial speed antara 30-150 ft/menit. Dalam perancangan diambil peripherial = 90 ft/menit (Perry ed, 7 hal 12-56) Persamaan : N
=
V * D
Dimana : N
= Putaran Rotary Kiln (rpm)
V
= Peripherial Speed (ft/menit)
D
= Diameter luar rotary kiln
N
=
90 * 6,11
= 4,69 rpm N x D = 25-30.
(Perry ed, 3 hal 8-32)
N x D = 4,69 x 6,11 = 28,66 (harga N memenuhi) 6.1.3. a. Perencanaan time of passage dan slope Penentuan time of passage adalah untuk mengetahui lama perjalanan material dalam rotary kiln dapat ditentukan dengan persamaan : θ=
0,19L N x D xS
(Perry ed 7 hal 12-60, pers.12-58)
50
Dimana : θ: time of passage L : panjang kiln N : putaran kiln D : diameter kiln S : slope dari kiln = ¼ - ¾ in/ft =
(Perry ed 7 hal.12-56)
2 0,1667 in/ft = ft/ft = 0,0417 4 4
Tan = 0,0417 → ά= 2,3880 Maka : θ=
=
0,19L N x D xS 0,19 x 38,01 4,69 x 6,4415 x 0,0417
= 5,7330 menit b. Menghitung Sudu-sudu (Flight) Dari Perry,ed. 6 hal.20-33, diketahui : Jumlah flight = 0,6 D-D Tinggi flight = ( Diameter
D D ) ( ) 12 8
= 0,3 -2 m
Perancangan : Jumlah flight
= 0,8 D = 0,8 x 6,0665 ft = 4,85 = 5 buah
51
Tinggi radial flight = D 8 = 6,0665 8 = 0,7583 ft Jarak antara sudu-sudu (L) = D sin ½ Dimana : L = jarak antara sudu-sudu (ft)
= sudut apit fisik pusat D = diameter (ft) Maka : =
0 30 0 = 360 5 = 720 jumlah sudu
L = D sin ½ = 6,0665 x sin ½ (720) = 3,5657 ft 6.2. Perencanaan Penggerak untuk Memutar Rotary Kiln Rotary kiln dipasang secara horizontal dan miring dengan slope 2,3880 yang berputar pada bearing. Sebagai penggerak digunakan gear drive, yaitu roda gigi yang digerakkan oleh pinion dan pinion digerakan oleh suatu motor. Bahan konstruksi yang digunakan untuk roda gigi adalah cast iron dengan stress yang diijinkan 8000 psi (Hesse, tabel 51 hal 430). Perencanaan penggerak ini meliputi : Perencanaan ukuran gear dan pinion Tenaga yang dibutuhkan untuk memutar Rotary Kiln Batas muatan gear drive 6.2.1. Perencanaan Ukuran Gear dan Pinion Ukuran perencanaan dari gear dan pinion terlebih dahulu ditentukan :
52
Jumlah gigi dari gear yang digunakan dengan persamaan hubungan antara pitch diameter dari gear dan pinion pitch. Pd
=
Sehingga :
Pc
Dg =
Dg =
Ng * Pc
Ng ........................ (Hesse pers 15-1 hal 420) Pd
Dimana : Dg
= Diameter pitch dari gear : 108 in
Ng
= Jumlah gigi dari gear
Pc
= Circular pitch (2 in)
Pd
= Ratio jumlah gigi dalam gear terhadap diameter
(Hesse hal 420)
pitch : 1,57 Ng
= Dg x Pd = 108 x 1,57 = 169,56 ~ 170 buah
Jadi jumlah gigi yang digunakan pada gear = 170 buah Menentukan putaran pinion Direncanakan pinion mempunyai gigi 35 buah Dp =
Np * Pc ......................... ......
(Hesse, hal 433)
(Hesse, pers. 15-1 hal 420)
Dimana : Dp
= Diameter pitch dari pinion (in)
Np
= Jumlah gigi dari pinion (35 buah)
Pc
= Circular pitch (2 in)
(Hesse hal 420)
53
Maka : Dp
=
35 * 2 = 22,3 in
Putaran dari pinion np =
Dg x ng Dp
Dimana : np
= Putaran dari pinion
ng
= Putaran dari gear ( 4,69 rpm)
maka : np
=
108 x 4,69 22,3
= 22,7 rpm Menentukan pitch line velocity dari gear dan pinion Untuk pitcg line velocity dari gear adalah : Vm =
* N * rpm 12* Pd
Dimana : N = jumlah gigi dari gear = 170 buah rpm = putaran dari gear = 4,69 rpm maka : Vm =
3,14 *170 *4,69 12*1,57
= 132,88 ft/menit Untuk pitch velocity dari pinion : Vm =
x N x rpm 12 x Pd
(Hesse, hal.433)
54
Dimana : N ; jumlah gigi dari pinion = 35 buah Rpm : putaran dari pinion = 22,7 rpm Maka : Vm
=
3,14 x 35 x 22,7 12 x 1,57
= 132,54 ft/menit Menentukan safe strength gear dan pinion Fs =
S * K * b *Y Pd
(Hesse, pers 15-15 hal.431)
Dimana : s
= Stress yang diijinkan = 8000 psi untuk cast iron
k
= Faktor kecepatan
b
= Lebar permukaan pinion dan gear (in)
γ
= Faktor permukaan gigi
untuk commercially cut metalic dengan pitch line velocity 1000 ft/menit (Hesse hal 431) mempunyai faktor kecepatan : K =
600 600 Vm
=
600 600 132,48
(Hesse pers. 15-35 hal.431)
= 0,819 Lebar permukaan, b =
9 ,5 12,5 12,5 sampai Pd Pd Pd
Diambil b
12,5 Pd
=
(Hesse, hal. 430)
55
Maka b
=
12,5 = 7,96 in 1,57
Faktor permukaan gigi (γ ): Digunakan tipe gigi 14 ½ in Involute, maka : 2,15 N Untuk pion dengan jumlah gigi, N = 35 buah, maka :
γ = 0,39 -
(Hesse, hal.430)
2,15 N 215 = 0,39 = 0,3286 buah 35 Untuk gear dengan jumlah gigi, N = 170 buah, maka :
γ = 0,39 -
2,15 N 215 = 0,39 = 0,3774 buah 170 Jadi safe strength dari pion :
γ = 0,39 -
Fs
=
8000 *0,819 *7,96 * 0,3286 1,57
= 10918,193 lb Jadi safe strength dari gear : Fs
=
8000 *0,819 *7,96 * 0,3774 1,57
= 12539,167 lb Menentukan tenaga yang dapat ditransmisikan oleh gear drive dan pinion : Hp
=
Fs *Vm 33.000
(Hesse, hal.430)
56
Untuk pinion : Hp
=
Fs *Vm 33.000
=
10918,193*132,54 = 43,85 33000
Untuk gear : Hp
=
Fs *Vm 33.000
=
12539,167 *132,54 = 50,36 33000
6.2.2. Tenaga yang dibutuhkan untuk memutar Rotary Kiln Berdasarkan hal 20-33, Perry’s ed.6, tenaga untuk fan, penggerak rotary kiln dan penggerak conveyor berkisar antara 0,5 D2 kW – 1,0D2 kW. Diambil P = 0,5 D2 kW, sehingga : P = 0,5 (5,65)2 = 15,96 kW P = 21,40 Hp ≈21 HP 6.2.3. Menentukan Batas Muatan gear Drive Untuk mengetahui apakah beban total yang diterima gear drive memenuhi syarat, maka dapat dihitung batas muatan gear drive dengan persamaaan : Fw
= Dp x b x Q x W
(Hesse, Pers. 15.16 hal.432)
Dimana : Fw
: Batas muatan (lb)
Dp
: Diameter pitch dari gear yang lebih kecil (in)
57
Q : Velocity ratio factor =
=
2 * Ng Ng Np
(Hesse pers. 15.17 hal 432)
2 *170 = 1,658 170 35
B
: Lebar permukaan
W
: Konstanta kombinasi material (bahan pinion dan gear adalah cast iron, maka W = 190) (Hesse tabel 15.2 hal 432)
Sehingga : Fw
= Dp x b x Q x W = 22,3 x 7,69 x 1,68 x 190 = 54022,340 lb
Jumlah total muatan yang diterima (yang akan digerakkan) oleh gear drive adalah 35595,98 lb. Total muatan yang diterima masih kecil dari batas muatan, maka ukuran-ukuran dari gear dan pinion dapat digunakan (memenuhi). 6.3. Perencanaan Poros dan Roll Supporting Dalam perencanaan ini digunakan 4 buah roll supporting dengan 4 buah poros (bersudut 300). Berat beban total = 35595,98 lb, sehingga tiap penyangga menerima beban vertikal sebesar : Pv
=
35595,98 = 8898,995 lb 4
Sedangkan beban yang diterima roll supporting (P1) adalah :
58
P1
=
Pv = 9987,648 lb cos 30
Untuk faktor keamanan ditambah 10%, maka : P1
= 1,1 x 9987,648 = 10986,413 lb
Direncanakan jenis poros terbuat dari bahan forgedor hot rolled steel (20% carbon content) dengan 36.000 psi, (Hesse, hal.467). Disini juga yang berputar adalah roll supporting yang diikatkan tegak pada poros sehingga poros ikut berputar bersama roll supporting. Panjang antar poros diambil : 24 in Untuk menentukan diameter poros digunakan persamaan :
5,90 * (K * T ) D
2
(B * M )2 S
0 ,5
1 3
……… (Hesse,pers.16-4 hal.466)
Dimana : D
: Diameter poros (in)
T
: Torque = 0 (tak ada tarikan)
K
: Faktor gabungan (beban tetap) = 1
B
: Faktor moment karena beban tetap = 1.5
S
: Stress yang diijinkan 30% dari elastic limit = 0,3 x 36.000 = 10.800 psi
M
: Moment (lb in)
Moment : RA = RB =
W 10986,413 = = 5493,206 lb 2 2
M = RA x 0,5 x 24
59
= 5493,206 x 0,5 x 24 = 65918,480 lb Sehingga :
D
5,90 * ( K * T )
D
5,90 * (1 * 0)
2
(B * M ) 2 S
2
0 ,5
(1,8 * 65918) 2 10.800
1 3
0 ,5
1
3
= 0,0077 in Dari perhitungan diatas, maka dipilih poros dengan diameter 0,0077 in, panjang antar poros = 24 in. Bahannya forged or hot rolled (20% carbon content) Berat poros
=
* d 2 * L * 4
=
* (0.0077) 2 * 24 *0,283 4
= 0,00032 lb Berat roll support (direncanakan bahan cast iron) : D
: Diameter = 12 in
b
: Lebar riding ring = 7,96 in
ρ
: Densitas cast iron = 450 lb/ft3 = 0,2604 lb/in3
Jadi beban roll support : =
*G * ( D 2 b 2 ) * 4
3,14 * 7,96 *(12 2 7,96 2 ) * 0, 2604 = 4 = 131,3 lb
60
6.4. Perencanaan Bearing dan Housing Fungsi bearing (bantalan) adalah untuk menumpu poros roll supporting. Direncanakan bantalan jenis roll bearing. Beban yang diterima roll support
= 10986,413 lb
Berat poros
=
0,00032 lb
Berat roll support
=
131,3 lb
Berat total beban
= 11117,713 lb
Sebuah bantalan menerima beban seberat =
P
Putaran roll support (n)
=
D1 D2
=
11118,858 = 5059,429 lb 2
5059,429 = 22486,352 lb 0,225
xN
Dimana : N
: Putaran riding ring = 4,69 rpm
D1
: Diameter riding ring = 7,69 ft
D2
: Diameter roll support = 12 in
Maka : n
=
7,69 * 12 x 4,69 = 36,06 rpm 12
Lioh
=
1000000 x Lio 60* n
Lio
=
60 * n * Lioh = (C/P)p 1000000
61
Dimana : Lioh
: Basic rating life operation hours (20000-30000) = 20000
Lio
: Basic rating life in millions of revelations
C
: Basic dynamic load rating (N)
P
: Evivalent of the life evation = 10/3 untuk roller bearing
n
: Rationel speed = 36,06 rpm
Sehingga : 60 * 36,06 * 20000 = 43,27 1000000
Lio
=
Lio
C
C
P 10
3
p
C P ( Lio * P p
(43,27 * 22468,352
10
(Sularso, pers 4.52)
3
= 69631,0802 N 6.5. Kelengkapan Rotary Kiln Merencanakan Hopper : Diketahui : Perencanaan aliran umpan
= 5700 kg/jam = 12566,22 lb/jam
Ρumpan
= 145 lb/ft3 12566,22 lb/jam 86,6636 ft 3 /jam 3 145 lb/ft
Laju volumetrik
=
Waktu tinggal
= 15 menit = 0,25 jam
Digunakan faktor keamanan 20 % Kapasitas
=
86,6636 ft 3 /jam x 60 detik x 1,2 1,7333 ft 3 3600 detik
62
Direncanakan corong yang digunakan berbentuk kerucut dengan sudut 60o dan bukan 50 cm (1,6404 ft) V
=
1,7333 =
π 3 3 x Di D o 1 24 tan α 2
3,14 3 3 x Di 1,6404 o 24 tan30
Di
= 2,2934 ft
H
=
=
0,5D i 0,5D o tan 30
o
0,5x2,29340,5x1,6404 tan 30
o
Maka direncanakan corong dengan ukuran : Di
= 2,2934 ft
H
= 0,5655 ft
0,5655 ft
63
BAB VII INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA
Untuk mendapatkan kualitas dan kuantitas produksi yang diinginkan, maka perlu adanya alat untuk mengontrol jalannya proses. Selain itu, peranan sumber daya manusia juga sangat penting dalam menentukan suatu produksi. Dengan pertimbangan tersebut, maka perlu adanya suatu bagian yang berfungsi untuk mengontrol peralatan dan keselamatan kerja. 7.1. Instrumentasi Instrumentasi
merupakan
bagian
yang sangat
penting
dalam
pengendalian suatu proses produksi. Hasil dengan kondisi tertentu dari suatu peralatan proses dapat diperoleh dengan kondisi tertentu pula. Hal ini dapat dicapai dengan bantuan instrumentasi. Pengendalian proses meliputi keseluruhan unit pabrik maupun hanya unit pabrik yang benar-benar harus diperlukan secara cermat dan akurat. Variabel-variabel yang dikendalikan adalah tenaga, suhu, laju alir dan tinggi permukaan cairan. Pengendalian proses dapat dilakukan secara manual maupun otomatis. Pengendalian secara manual dapat dilakukan apabila pengendalian proses sepenuhnya ditangani oleh tenaga manuasia, sedangkan pengendalian secara otomatis dilakukan jika tidak mungkin dilakukan secara manual yaitu dimana pengendalian dilakukan dengan menggunakan alat-alat kontrol yang bisa bekerja dengan sendirinya.
64
Pengendalian otomatis ini mempunyai keuntungan antara lain : Keselamatan kerja lebih terjamin Hasilnya dapat dipertanggungjawabkan Ketelitian cukup tinggi dan lebih akurat Mendorong manusia secara umum untuk lebih meningkatkan kemampuan dirinya. Tujuan pemasangan alat instrumentasi adalah : Untuk menjaga keamanan operasi suatu proses dengan jalan menjaga variabel proses berada dalam batas operasi aman. Untuk mendapatkan rate produksi yang diinginkan Untuk menjaga kualitas produksi Mempermudah pengoperasian alat Keselamatan dan efisiensi kerja lebih terjamin Adapun instrumentasi yang digunakan dalam Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif adalah : 1. Temperatur Controller (TC) Pada Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif ini, peralatan proses yang menggunakan TC adalah : Rotary Kiln-01, Rotary Kiln-02 dan Rotary Dryer. Alat ini dipasang untuk mengontrol suhu didalam alat agar tetap dalam keadaan konstan.
65
2. Pressure Controller (PC) Pada Pra rencana pabrik karbon aktif ini, peralatan proses yang menggunakan PC adalah : Rotary Kiln. Alat ini dipasang untuk mengontrol tekanan didalam alat agar tetap dalam keadaan konstan. 3. Flow Controller (FC) Pada pra rencana pabrik karbon aktif ini, semua peralatan menggunakan FC. Alat ini dipasang pada alat proses untuk mengontrol laju alir liguid atau gas dalam peralatan proses yang berlangsung. 4. Level Indikator Pada Pra rencana pabrik karbon aktif ini, peralatan proses yang menggunakan LI adalah : Hopper. Alat ini dipasang pada alat proses untuk mengetahui tinggi bahan yang ada dalam peralatan tersebut. 5. Ratio Flow Controller Pada pra rencana pabrik karbon aktif ini, perlatan proses yang menggunakan RFC adalah : rotary kiln dan rotary dryer. Alat ini dipasang pada alat proses untuk mengendalikan perbandingan bahan masuk dalam alat proses agar sesuai dengan jumlah yang ditentukan. 7.2. Keselamatan Kerja Secara Umum Keselamatan kerja merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam suatu proses perancangan pabrik, dalam penentuan konsep kerja, disiplin kerja, tingkat efisiensi dan lainya. Keselamatan kerja menyangkut keseluruhan proses produksi dan distribusi, baik barang maupun jasa. Dalam hal ini, bahaya dapat ditimbulkan oleh peralatan kerja, proses, bahan dan dari
66
tenaga kerja sendiri. Hal-hal tersebut sedapat mungkin dapat dicegah dan dikendalikan dengan pengadaan sarana penunjang keselamatan, baik berupa teknologi baru yang tepat guna, peralatan canggih, disiplin kerja serta metode penanganan bahan yang tepat. Tetapi faktor utama dari keselamatan kerja adalah manusia itu sendiri. Keselamatan kerja dalam pabrik meliputi : 1. Pencegahan kecelakaan (cidera, cacat,kematian) 2. Penanganan bila terjadi kecelakaan (kuratif) 3. Tanggung jawab moral dari pabrik untuk memelihara kesejahteraan seluruh karyawan dan lingkungan disekitar lokasi pabrik serta kelestarian lingkungan. 7.2.1. Tujuan Keselamatan Kerja Dalam setiap industri yang mengelolah bahan-bahan kimia, keselamatan kerja mendapat perhatian yang sangat besar dari perusahaan. Tujuan keselamatan kerja menurut UU No.1 tahun 1970 (menurut UU perburuhan), adalah : 1. Melindungi tenaga kerja atas hak keselamatannya dalam melakukan pekerjaan hidup dan meningkatkan produksi serta produktifitas kerja. 2. Menjamin keselamatan setiap orang yang berada di area kerja. 3. Memelihara sumber produksi dan untuk menggunakannya secara aman dan efisien.
67
Sehingga dengan mengetahui karakteristik penting dari seluruh bahan yang digunakan dan dihasilkan oleh pabrik, keselamatan kerja dapat tercapai dengan baik. 7.2.2. Dasar Hukum mengenai Kerja dan Keselamatannya 1. UUD 1945 pasal 27 ayat 2 Tiap-tiap warga negara berhak atas pekerjaan dan penghidupan yang layak bagi kemanusiaan. 2. UU no.16/1996 Tentang pokok-pokok mengenai keselamatan kerja : a.
Pasal 9 Tiap tenaga kerja berhak mendapat perlindungan atas keselamatan kerja, kesehatan, kesusilaan, pemeliharaan moral kerja serta perlakuan yang sesuai dengan martabat manusia dan moral agama.
b.
Pasal 10 Pemerintah membina perlindungan kerja yang mencakup : Norma keselamatan kerja Norma kesehatan kerja Norma kerja Pemberian ganti rugi, perawatan dan rehabilitasi dalam hal kecelakaan kerja.
68
3. UU. No.1/1970 Tentang keselamatan dan kesehatan kerja, yang merupakan spesifikasi dari pasal 10 UU no. 16/1996. Menurut UU no. 1.1970, keselamatan kerja bertujuan untuk : 1. Melindungi tenaga kerja atas hak keselamatannya dalam melakukan
pekerjaan
demi
kesejahteraan
dan
meningkatkan produksi serta produktifitas nasional. 2. Menjamin keselamatan kerja setiap orang yang berada di tempat kerja. 3. Memelihara sumber produksi dan untuk menggunakannya secara aman dan efisien. 4. Undang-Undang No.3 tahun 1992 tentang jaminan sosial tenaga kerja Undang-Undang ini dimaksudkan untuk memberi perlindungan jaminan sosial kepada setiap tenaga kerja dengan mekanisme asuransi. Ruang lingkup jaminan sosial tenaga kerja dalam UndangUndang ini meliputi : 1. Jaminan kecelakaan kerja 2. Jaminan kematian 3. Jaminan hari tua 4. Jaminan pemeliharaan kesehatan
69
Hal
yang
menyangkut
perlindungan
tenaga
kerja
adalah
perlindungan keselamatan kerja, kesehatan, pemeliharaan modal kerja serta perlakuan yang sesuai dengan martabat manusia. Dengan
Peraturan
Perundangan
ditetapkan
syarat-syarat
keselamatan kerja untuk : Mencegah dan mengurangi kecelakaan Mencegah dan mengurangi biaya kebakaran Memberi kesempatan atau jalan menyelamatkan diri pada waktu kebakaran atau kejadian-kejadian lain yang berbahaya. Memberi pertolongan pada kecelakaan Memberi alat pertolongan diri pada para pekerja Mencegah dan mengendalikan timbulnya atau menyebarluasnya suhu, kelembaban debu, kotoran, asap, uap, gas, hembusan angin, cuaca dan lain sebagainya. Mencegah timbulnya penyakit akibat kerja baik fisik maupun non fisik, keracunan infeksi dan penularan. Memelihara kebersihan, kesehatan dan ketertiban. Memperoleh keserasian antara tenaga kerja, alat kerja, lingkungan, cara dan proses kerjanya. Mengamankan dan memelihara segala jenis bangunan. Mengamankan dan memperlancar pekerjaan bongkar muat, perlakuan dan penyimpanan barang. Mencegah terkena aliran listrik yang berbahaya
70
Menyesuaikan dan menyempurnakan pengamanan pada pekerjaan yang bahaya kecelakaannya menjadi bertambah tinggi. 7.2.3. Penerapan keselamatan dan kesehatan Kerja (K3) Keberhasilan Penerapan Keselamatan dan Kesehatan Kerja (K3) didasarkan atas kebijaksanaan pengelolaan K3 yang diambil oleh pimpinan perusahaan yang diantaranya adalah : Komitmen direktur utama Kepemimpinan yang tegas Organisasi K-3 didalam struktur organisasi perusahaan Sarana dan prasarana yang memadai Integrasi K-3 pada semua fungsi perusahaan Dukungan semua karyawan dalam melaksanakan K-3 Sasaran pencapaian pengelolaan K-3 adalah meminimalkan kecelakaan yang disertai adanya produktifitas yang tinggi sehingga tujuan perusahan dapat dicapai secara optimal. Perlindungan mempunyai tujuan agar tenaga kerja secara aman melakukan pekerjaannya sehari-hari untuk meningkatkan produksi dan produktifitas nasional. Tenaga kerja harus memperoleh perlindungan dari berbagai hal disekitarnya yang mungkin dapat menimpa dan mengganggu dirinya dalam melakukan pekerjaannya. Program K-3 perlu mendapatkan dukungan dari tenaga kerja itu sendiri, adapun kewajiban dan hak tenaga kerja itu adalah : Memberikan keterangan apabila diminta oleh pegawai atau ahli PK3
71
Memakai alat-alat perlindungan diri Mentaati syarat-syarat K3 yang diwajibkan Meminta pengurus untuk melaksanakan syarat-syarat K3 yang diwajibkan Menyatakan keberatan terhadap pekerjaan dimana syarat-syarat K3 dari peralatan perlindungan diri tidak menjamin keselamatannya. 7.3. Sifat dan Bahaya Bahan berbahaya adalah bahan yang dapat menghasilkan gas, debu atau radiasi yang dapat menimbulkan iritasi, ledakan, korosi, keracunan dan bahaya lainnya atau merusak bahan lain selama pembuatan, pengolahan, pengangkutan, penyimpanan atau penggunaaan bahan tersebut. Penyakit akibat kerja disebabkan oleh berbagai faktor, antara lain : a. Faktor kimia termasuk debu dan uap logam b. Faktor fisik termasuk kebisingan/getaran, radiasi, penerangan, suhu dan kelembaban c. Faktor psikologis karena tekanan mental atau stres Berkaitan dengan hal diatas, perlu diketahui beberapa hal, yaitu : a) Sifat- sifat dari jenis bahan kimia yang digunakan b) Jenis bahaya yang dapat ditimbulkan oleh bahan kimia tersebut c) Cara penanganan bahan-bahan kimia tersebut d) Pencegahan dan cara pertolongan pertama bila terjadi kecelakaan yang ditimbulkan oleh bahan kimia tersebut
72
e) Lambang atau simbol yang digunakan sebagai peringatan atau pemberitahuan untuk menjamin keselamatan kerja para pekerja. f) Alat perlengkapan yang digunakan g) Penyimpanan yang melebihi kapasitas harus dihindari h) Proses produksi diatur sedemikian rupa sehingga kontak langsung pekerja dengan bahan berbahaya dapat dihindari seminimal mungkin. Dalam pabrik karbon aktif, ada beberapa ketentuan mengenai sifat-sifat bahan yang perlu diketahui untuk mencegah terjadi kecelakaan, yaitu : Karbon Aktif (padatan) Fungsi
: Produk utama
Kandungan utama
: Karbon
Sifat fisik dan kimia
:
Warna
: Hitam
Bentuk
: Granula atau bubuk
Termasuk bahan yang sangat abrasive, oleh karena adanya kontak dengan debu yang dihasilkan berpengaruh potensial terhadap kesehatan pekerja, antara lain : a. Kontak dengan mata Terjadi iritasi pada mata dan menyebabkan mata menjadi perih, berair dan merah. b. Paru-paru Jika kontak yang terjadi cukup lama sehingga debu yang dihasilkan banyak yang terhisap kedalam paru-paru dapat
73
menyebabkan iritasi terhadap sistem pernapasan, antara lain : pneumoconiosis yaitu menumpuknya debu dalam jumlah yang cukup banyak didalam paru-paru, pneumonitis atau radang paruparu, batuk dan nafas menjadi pendek. Penanganan : Mata : Basuh dengan air selama 15 menit, jika iritasi semakin parah segera dibawa kedokter. Pernapasan : Segera dipindahkan ke udara terbuka, jika korban tidak bernafas, segera berikan alat bernapasan dari mulut ke mulut.
Pencernaan : Jangan dipaksakan untuk dimuntahkan. Jika korban masih keadaan sadar, segera berikan 2-4 gelas susu atau air.
7.3.1. Bahaya dan Pencegahan Ada tiga jenis bahaya yang diakibatkan oleh bahan baku dan produk tersebut diatas , yaitu : Bahaya kebakaran akibat arus listrik. Untuk menghindari
adanya kebakaran akibat arus listrik,
diperhatikan hal-hal sebagai berikut : Untuk mencegah terjadinya bahaya kebakaran, maka disediakan beberapa peralatan pemadam kebakaran seperti fire box, fire hidrant foam, water spray jet dan prinkel dalam ruangan serta unit pemadam kebakaran.
74
Untuk mencegah menjalarnya api yang tepat apabila terjadi kebakaran maka dibuat konstruksi bangunan yang tahan api pada setiap bangunan fisik. Menggunakan isolasi pada jaringan listrik. Menggunakan alat pangkal petir. Pengawasan terhadap kabel terpasang. Pemasangan instalasi listrik tidak menghalangi jalur kerja. Pertolongan
pertama
terhadap
terjadinya
kebakaran
dapat
dilakukan dengan menyediakan alat pemadam kebakaran yang compatible dengan bahan yang terbakar, yaitu jenis : Alcohol- resistant foam Dry power Carbon dioxide Water spray jet Hal lain yang perlu diperhatikan juga adalah, menyediakan alat bantu pernapasan seperti nasker/tabung oksigen bagi petugas pemadam kebakaran. Bahaya ledakan Explosive limit adalah batas/range dimana komposisi uap terhadap campuran total uap dan udara dapat menyebabkan ledakan. Cara pencegahannya adalah dengan menjauhkan tangki penyimpanan dari panas (api) dan keausan yang dapat mengakibatkan kebocoran tangki serta memberlakukan larangan merokok di area pabrik.
75
Bahaya Iritasi, keracunan dan kesehatan Iritasi pada mata akan mengakibatkan perih bahkan dapat menyebabkan kebutaan. Sebaiknya disediakan cairan pencuci mata jika sewaktu-waktu terjadi kecelakaan. Iritasi juga bisa terjadi pada kulit sehingga perlu dihindari. Cara pencegahannya yaitu dengan membuat tempat penyimpanan tertutup dan diberi label yang jelas terutama jika bahan tersebut bersifat toxic (beracun). Petugas diharuskan memakai peralatan pelindung mata dan kulit, seperti kacamata dan baju produksi. 7.3.2. Tindakan Pencegahan Lainnya Sebagai tindakan pencegahan lain untuk menanggulangi bahaya yang mungkin timbul, dilakukan hal-hal sebagai berikut : Penyediaan alat pengaman, yaitu : Full masker untuk pekerjaan yang berhubungan langsung dengan bahan kimia lainnya. Helmet atau pelindung kepala yang digunakan di area produksi Sepatu pengaman khusus yang dipakai oleh karyawan dan tamu, yang berhubungan langsung dengan lapangan. Sarung tangan yang dipakai karyawan, gedung bahan baku, produk dan utilitas. Ear plug untuk melindungi telinga dari polusi suara
76
Sistem pemadam kebakaran disesuaikan dengan sirkulasi arus proses, sehingga bila terjadi kebakaran api dapat dilokalisir dengan cepat. Penyediaaan alat pemadam kebakaran yang diletakkan disekitar bangunan pabrik, dengan maksud untuk mencegah menjalarnya api bila terjadi kebakaran. Penerangan pada seluruh pabrik harus memadai dan pada keadaan darurat sistem harus dapat tetap bekerja. Pemipaan diatas tanah sedikitnya dipasang pada ketinggian 2 meter, sedangkan pemipaan didalam tanah diatur sedemikian rupa sehingga tidak menghalangi lalu lalang pekerja. Untuk pipa yang dialiri bahan yang mudah terbakar atau meledak, dipasang fire stop pada jarak tertentu dan diberi tanda. Pada daerah proses yang berbahaya, dipasang papan peringatan yang mudah terlihat oleh para pekerja. Menyediakan poliklinik agar dapat memberikan pertolongan medis yang tepat. Ventilasi yang baik pada ruangan, sehingga tidak terjadi akumulasi debu dari produk karbon aktif. Menyediakan bahan penyerap (absorbent) seperti pasir atau kapur untuk mengambil bahan yang tertumpah.
77
Meskipun dari segi perencanaan kemungkinan terjadi bahaya dibuat sekecil mungkin, namun faktor manusia dan kesadaran pekerja sangat berperan dalam usaha keselamatan kerja. Dari penelitian terhadap kecelakaan-kecelakan yang terjadi, ternyata faktor manusia dalam timbulnya kecelakaan sangat besar, yaitu sekitar 80-85 %, yang diakibatkan oleh kelalaian dalam mematuhi peraturan keselamatan kerja antara lain : Kegiatan yang menyimpang dari peraturan Tidak memanfaatkan peralatan keselamatan kerja Penggunaan alat yang tidak tepat atau salah Oleh karena itu, perlu dibuat peraturan yang jelas dan sangsi yng tegas. Selain itu disiapkan pula program pelatihan menghadapi bahaya. Dengan pelatihan yang periodik tentunya kesadaran karyawan akan keselamatan kerja dapat ditingkatkan. 7.3.3. Tindakan Kuratif (Pertolongan pada saat terjadi kecelakaan) Meskipun
tindakan
preventif
telah
dilakukan,
namun
kemungkinan terjadinya kecelakaan masih tetap ada. Oleh karena itu perlu juga diketahui cara pertolongan bila terjadi hal-hal yang tidak diinginkan. Karena bahaya yang ditimbulkan dari masing-masing bahan baku hampir sama, maka pada dasarnya pertolongan yang diberikan apabila terjadi hal-hal yang tidak diinginkan adalah sama. Pertolongan-pertolongan tersebut antara lain :
78
Menghirup bahan baku yang berbahaya Pertolongan yang diberikan apabila seseorang menghirup uap yang berbahaya adalah dengan memindahkan korban ke udara terbuka. Korban diberikan oksigen jika mengalami kesulitan bernapas. Apabila cairan bahan baku terkena kulit Pertolongan yang diberikan adalah dengan cepat-cepat dicuci dengan air sabun. Cairan terkena mata Pertolongan yang diberikan adalah dengan mencuci mata korban dengan cairan pencuci mata/ boorwater. Terdesak/ terhirup ke dalam mulut Pertolongan yang diberikan adalah dengan memberikan air bersih untuk berkumur, lalu diberikan juga untuk diminum.
79
BAB VIII SARANA PENUNJANG PRODUKSI (UTILITAS)
Sarana penunjang produksi (utilitas) merupakan bagian yang penting dalam kelancaran kegiatan operasional sebuah pabrik. Unit ini berperan dalam menunjang proses produksi secara keseluruhan. Untuk itu, diperlukan suatu perencanaan yang baik dalam merancang pemenuhan sarana penunjang produksi ini. Sarana penunjang produksi ini terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu: Unit penyediaan air Unit penyediaan listrik Unit penyediaan bahan bakar 8.1. Unit Penyediaan Air Air yang digunakan adalah air sungai yang masih banyak mengandung kotoran-kotoran, mineral, pasir dan ion-ion yang dapat merusak peralatan dan menyebabkan reaksi antara reaktan-reaktan yang terdapat dalam proses bila air tersebut langsung digunakan tanpa diolah terlebih dahulu. Kebutuhan air pada pabrik ini meliputi : 8.1.1. Air sebagai Umpan Boiler Steam adalah media pemanas yang digunakan dalam proses produksi, yaitu pada heater. Steam yang digunakan adalah superheated steam dengan temperatur 12000C.
80
Untuk menghasilkan steam ini, dibutuhkan air sebagai umpan boiler, dimana air ini harus terbebas dari ion-ion logam yang dapat menyebabkan kesadahan sehingga menimbulkan endapan dan kerak dapa boiler. Akibatnya mengurangi proses perpindahan panas atau dengan kata lain dapat menurunkan efisiensi boiler. Pembebasan
ion-ion
ini
dilakukan
dengan
cara
demineralisasi melalui tangki penukar ion. Air yang telah didemineralisasi di tampung dalam bak penampung umpan boiler. Kebutuhan air sebagai umpan boiler adalah sebesar 709,906 kg/jam pada saat start up dan 70,9906 kg/jam sebagai make up water. Air umpan boiler mempunyai syarat sebagai berikut : Total padatan (TDS)
= 3500 ppm
Alkalinitas terlarut
= 700 ppm
Padatan terlarut
= 300 ppm
Silika
= 60.100 ppm
Kesadahan
=0
Kekeruhan
= 175 ppm
( Data diambil dari Perrys hal. 9-76) Selain itu memenuhi persyaratan tersebut diatas, air umpan boiler harus bebas dari : Zat-zat yang menyebabkan korosi, yaitu gas-gas terlarut seperti O2 , CO2 H2S dan NH3
81
Zat-zat yang menyebabkan busa, yaitu zat organik, an organik dan zat terlarut dalam jumlah besar Untuk memenuhi persyaratan tersebut dan mencegah kerusakan boiler, sebelum menggunakan air umpan boiler harus diolah terlebih dahulu melalui : Demineralisasi,
untuk
menghilangkan
ion-ion
pengganggu Daerator, untuk menghilangkan gas-gas terlarut. 8.1.2. Air Sanitasi Air sanitasi digunakan untuk keperluan air minum karyawan, MCK, keperluan laboratorium, kantor dll menggunakan air sungai yang telah diolah dan ditampung dalam bak penampung air bersih. Standar air sanitasi yang harus dipenuhi yaitu : Syarat fisik meliputi ; tidak berbau, tidak berwarna, tidak berbusa, mempunyai suhu dibawah suhu udara dan pH netral Syarat kimia meliputi ; tidak beracun, tidak mengandung bakteri patogen yang dapat merubah sifat-sifat fisik air Maka total kebutuhan air yang akan diproses dapat dilihat pada tabel berikut :
82
Tabel 8.2. Total Kebutuhan Air No
Jenis
Start up (kg/jam)
Kontinu (kg/jam)
1
Boiler
709,906
-
2
Make up boiler
-
70,9906
3
Air sanitasi
618,3401
618,3401
4
Air pendingin
325,8008
-
5
Make up cooling tower
-
13,7814
∑
1654,0473
703,1121
8.2. Unit Pengolahan Air Proses pengolahan air sungai terdiri dari beberapa tahap seperti berikut : 1. Tahap penyaringan awal Penyaringan menggunakan alat screen yang berguna untuk menyaring kotoran-kotoran berukuran besar yang terbawa dalam aliran sungai. Air yang telah disaring tersebut ditampung dalam reservoir. 2. Tahap koagulasi dan flokulasi (bak pengadukan cepat) Dalam tahap ini, ditambahkan Al2(SO 4)3 atau asam sulfat yang berfungsi sebagai koagulan kedalam bak pengandukan cepat. Pada tahap ini disertai dengan pengadukan sehingga terbentuk. Flok-flok dengan ukuran yang lebih besar, yang kemudian akan dialirkan ke bak pengendap. Tujuan dari tahap ini adalah untuk membersihkan air dari partikel-partikel pengotor yang berukuran kecil seperti koloid (penyebab kekeruhan air), dengan cara pembentukan flok-flok atau partikel yang lebih besar sehingga mudah dan lebih cepat diendapkan.
83
3.Tahap Pengedapan Air yang berasal dari bak pengendap cepat dengan flok yang telah terbentuk didalamnya, dialirkan secara overflow ke bak pengendap, untuk mengendapkan flok-flok yang belum terendapkan dalam bak sebelumnya. Oleh karena itu, waktu tinggal dalam bak pengendap lebih lama bila dibandingkan waktu tinggal dalam bak pengadukan cepat. 4.Tahap Penyaringan Tahap ini merupakan tahap penyempurnaan dari tahap sebelumnya, dimana air dipompa dari bak pengendap ke tangki filtrasi yang bertujuan untuk menyaring sisa-sisa kotoran atau partikel padat tersuspensi dengan ukuran relatif kecil yang belum mengendap pada tahap sebelumnya. Alat yang digunakan adalah saringan pasir (sand filter) dengan media penyaring berupa kerikil dan pasir. Air yang keluar dari tangki ini akan ditampung dalam tangki penampung air bersih untuk kemudian dialirkan sebagian ke tangki demineralisasi. 5.Tahap Demineralisasi (pelunakan) Air yang telah bersih masih mengandung ion-ion tertentu yang menyebabkan kesadahan air sehingga harus dihilangkan terutama untuk air yang akan digunakan sebagai umpan boiler, dimana air tersebut harus bebas dari kesadahan sehingga dapat mencegah timbulnya kerak dan rusaknya peralatan. Air yang didemineralisasi adalah air untuk umpan boiler. Ion-ion yang tidak dikehendaki dalam
84
air sungai adalah ion negatif seperti CL-, SO42- dan PO42-. Ion-ion ini dihilangkan dengan cara pertukaran ion. DiagramPengolahanAir
Air Sungai
Screen
Reservior
BakPengaduk Cepat
BakPengendap I
BakPengendap II
BakAir Proses Tangki Filtrasi
BakUmpan Boiler
Tangki Demineralisasi BakAir Bersih
BakDomestik
8.3. Unit Persediaan Listrik Tenaga listrik yang digunakan untuk unit pabrikasi (sumber tenaga, penggerak, alat motor proses dan penggerak motor alat utilitas) dan unit no pabrikasi (perbengkelan, instrumentasi, penerangan, pendingin ruangan dan perkantoran). Kebutuhan listrik secara keseluruhan dapat dilihat pada tabel berikut
85
Tabel 8.4. Total kebutuhan Listrik No
Jenis Penggunaan
1
Listrik untuk alat proses
2
Listrik untuk utilitas
3
Listrik untuk peralatan penunjang ∑
Daya (hp/hari) 152,120 6,000 201,500 359,270
Secara keseluruhan listrik ini diperoleh dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) sebesar 295 kW/hari = 395,197 Hp/hari = 12,29 kWH. Sebagai cadangan jika setiap setiap hari diasumsikan terjadi pemutusan aliran listrik dari PLN selama 1 jam, maka disediakan 2 buah generator cadangan berbahan bakar solar dengan kapasitas sebesar 150 kW sebagai pembangkit tenaga listrik. 8.4. Unit Persediaan Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan dalam pabrik ini adalah solar. Solar ini dibutuhkan untuk : Bahan bakar boiler Bahan bakar generator Total kebutuhan solar sebesar 1980,834 liter/hari. Volume solar selama 14 hari adalah 27,7317 m3. solar ini ditampung dalam tangki bahan bakar.
86
BAB IX LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK
9.1. Lokasi Pabrik Keputusan untuk menentukan lokasi pabrik sangat penting, karena akan mempengaruhi kedudukan perusahaan. Faktor-faktor yang harus diperhatikan dapat dibagi menjadi 2 golongan besar, yaitu : Faktor utama Faktor khusus 9.1.1. Faktor Utama a. Bahan baku Hal-hal yang harus diperhatikan dari segi bahan adalah : Letak sumber bahan baku Kapasitas bahan baku Cara memperoleh dan membawanya ke pabrik Kualitas bahan baku yang ada b. Pemasaran Hal-hal yang harus diperhatikan mengenai daerah pemasaran adalah : Daerah dimana produk akan dipasarkan Daya serap pasar dan prospek dimasa yang akan datang Pengaruh saingan yang ada
87
Jarak daerah pemasaran dan cara mencapai daerah tersebut c. Utilitas Faktor utilitas menjadi sangat penting karena menyangkut proses produksi. Utilitas meliputi kebutuhan bahan bakar, air dan listrik. Bahan bakar digunakan untuk menggerakan generator atau alat yang menghasilkan panas seperti boiler. Untuk memenuhi kebutuhan air sehari-hari diambil dua sumber : air sungai dan air PDAM. Air sungai diolah terlebih dahulu pada unit utilitas untuk menghasilkan air yang berkualitas sesuai dengan ketentuan. Apabila dalam masa kemarau air sungai surut maka digunakan air PDAM untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Jadi air PDAM hanya bersifat cadangan. Air digunakan untuk sanitasi dan untuk kebutuhan proses (air pendingin). Sumber listrik diperoleh dari PLN, walaupun demikian generator sangat diperlukan sebagai cadangan yang harus siap bila setiap saat diperlukan karena listrik PLN tidak akan selamanya berfungsi dengan baik yang disebabkan pemeliharaan atau perbaikan jaringan listrik.
88
d
Keadaan Geografis dan masyarakat Keadaan geografis dan masyarakat harus mendukung iklim industri untuk menciptakan kenyamanan dan ketentraman dalam bekerja. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : Kesiapan masyarakat setempat untuk berubah menjadi masyarakat industri Keadaan alam seperti gempa bumi, banjir, angin topan dan lain-lain Kondisi tanah tempat pabrik berdiri
yang dapat
menyulitkan pemasangan konstruksi bangunan atau peralatan proses. 9.1.2. Faktor Khusus a. Tenaga Kerja Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : Mudah/sukarnya mendapatkan tenaga kerja disekitar pabrik Tingkat penghasilan tenaga kerja didaerah tersebut Perburuhan dan serikat buruh b. Transportasi Dalam hal ini yang harus diperhatikan adalah pengangkutan bahan bakar dan produk yang dihasilkan berkaitan dengan fasilitas-fasilitas yang ada, yaitu : Jalan raya yang dapat dilalui truk
89
Sungai
dan
laut
yang dapat
dilalui
oleh
kapal
pengangkutan Pelabuhan dan serikat buruh c. Karakteristik Lokasi Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : Susunan tanah, daya dukung terhadap pondasi bangunan pabrik, kondisi jalan serta pengaruh air Penyediaan dan fasilitas tanah untuk perluasan atau bangunan unit baru Harga tanah d. Faktor-faktor lingkungan lokasi pabrik Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah : Adat istiadat, kebudayaan daerah sekitar lokasi pabrik Fasilitas perumahan, sekolah, poliklinik dan tempat ibadah
90
Gambar 9.1. Peta Lokasi Pabrik Karbon Aktif
91
9.2. Tata Letak Pabrik Perencanaan tata letak bangunan pabrik, alat-alat proses, penyimpanan bahan baku dan produk pabrik harus direncanakan secara matang dan terpadu sehingga diperoleh koordinasi kerja yang efektif dan seefisien mungkin. Beberapa faktor yang diperhatikan dalam menentukan tata letak pabrik (plant lay out) antara lain : Kemudahan dalam operasi dan proses yang disesuaikan dengan kemudahan dalam memelihara peralatan serta kemudahan mengontrol hasil produksi. Distribusi utilitas yang tepat dan ekonomis. Keselamatan kerja. Memberikan kebebasan bergerak yang cukup leluasa diantara peralatan proses dan peralatan yang menyimpan bahan – bahan berbahaya. Adanya penyediaan lahan yang akan dipakai untuk perluasan pabrik dimasa mendatang. Masalah pengolahan limbah pabrik agar tidak menggangu lingkungan. Jalan dan bangunan yang ada. Tata letak pabrik terdiri atas beberapa bagian yaitu : Areal proses Areal proses merupakan tempat berlangsungnya proses pembuatan karbon aktif, tata letak alat disusun berdasarkan aliran proses yang ada. Daerah ini diletakkan pada lokasi yang dapat memudahkan suplai bahan baku dari tempat penyimpanan dan pengiriman produk ke areal
92
penyimpanan produk serta memudahkan pengawasan dan pemiliharaan alat – alat proses. Areal penyimpanan/Gudang Areal penyimpanan merupakan tempat penyimpanan bahan baku dan produk yang dihasilkan serta alat–alat proses (suku cadang). Penyimpanan bahan baku dan produk diletakan didaerah yang mudah dijangkau oleh peralatan pengakutan. Areal pemeliharan/Bengkel Areal ini merupakan tempat untuk melakukan kegiatan perawatan dan perbaikan peralatan sesuai dengan kebutuhan pabrik. Areal Utilitas /Sarana Penunjang Areal ini merupakan tempat untuk menyediakan keperluan dalam menunjang jalannya proses produksi. Berupa tempat penyediaan air, tenaga listrik, pemanas dan sarana pengolahan limbah. Areal Perkantoran dan Administrasi Areal ini merupakan pusat kegiatan administrasi perusahaan seharihari dalam mengatur pabrik serta mengatur kegiatan lainnya. Areal ini di tempatkan di bagian depan pabrik agar tidak menggangu kegiatan dan keamanan pabrik. Areal laboratorium Areal ini merupakan tempat untuk quality kontrol terhadap produk ataupun bahan baku, serta tempat untuk penelitian.
93
Fasilitas umum Fasilitas umum terdiri dari kantin, klinik pengobatan, lapangan parkir serta musholla sebagai tempat peribadatan. Fasilitas umum ini diletakan sedemikian
rupa sehingga
seluruh
karyawan
dapat
memanfaatkannya. Areal perluasan Areal ini merupakan lahan kosong yang disediakan untuk perluasan pabrik di masa yang akan datang. Perluasan dilakukan karena adanya peningkatan kapasitas produksi dimana perluasan yang dilakukan adalah dengan cara menambah alat proses. Adapun perincian luas tanah untuk bangunan pabrik adalah sebagai berikut :
94
Tabel 9.1. Perincian luas daerah pabrik No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Bangunan Pos keamanan Taman Area kantor Aula Toilet Perpustakaan Klinik Mushola Kantin Timbangan Parkir karyawan Parkir tamu Area bahan baku Kantor kepala pabrik Laboratorium Ruang kontrol Area gudang produk Ruang proses Bengkel Unit pemadam kebakaran Ruang generator Area pengolahan air Area perluasan pabrik Total
Luas (m2) 24 300 1100 144 64 81 64 100 64 72 200 200 400 50 450 64 6100 10.000 450 100 100 2100 2500 24.727
95
Gambar 9.2. Tata letak pabrik karbon aktif
U 22
16
19
15
17 21 18
20
13
23
14
10 4
6
7
3
8
11 1
2 Jalan raya
5
9
1
12
96
9.3 . Tata Letak Alat Proses Konstruksi yang ekonomis dan operasi yang efisien dari suatu unit proses akan tergantung kepada bagaimana peralatan proses disusun. Faktor– faktor yang dipertimbangkan dalam penyusunan tata letak alat adalah : Pertimbangan ekonomis Biaya konstruksi diminimumkan dengan jalan menempatkan peralatan yang memberikan sistem pemipaan sedekat mungkin diantara alat–alat proses,sehingga akan mengurangi daya tekan alat terhadap bahan/ campuran, yang kemudian akan mengurangi biaya variable. Kemudahan operasi Letak tiap alat diusahakan agar dapat memberikan keleluasan bergerak pada para pekerja dalam melaksanakan aktifitas produksi. Peralatan yang membutuhkan operator harus diletakkan pada posisi yang tepat dan sesuai, sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan/pengontrolan dan pengoperasian. Kemudahan pemeliharaan Kemudahan pemeliharaan alat juga dapat dipertimbangkan dalam penempatan alat –alat proses. Hal ini disebabkan karena pemeliharaan alat merupakan hal yang penting untuk menjaga alat agar beroperasi sebagaimana mestinya dan berumur panjang. Penempatan alat yang baik akan memberikan ruang gerak yang cukup untuk memperbaiki maupun untuk membersihkan peralatan.
97
Keamanan Alat – alat yang beropreasi pada temperatur tinggi perlu diisolasi untuk memperkecil resiko terjadinya hal–hal yang tidak diinginkan sehingga tidak membahayakan pekerja. Selain itu perlu disediakan pintu keluar cadangan atau darurat, sehingga memudahkan para pekerja untuk menyelamatkan diri jika terjadi sesuatu yang tidak diinginkan. Gambar 9.3. Tata Letak Alat Proses
5
Keterangan : 1. Crusher 4
6
2. Hopper 3. Rotary Kiln-01 4. Rotary dryer 5. Ball Mill 7
3
6. Rotary Kiln-02 7. Rotary cooler 8. Bin 2
8
1
98
BAB X STRUKTUR DAN ORGANISASI PERUSAHAAN
Bentuk,
struktur
dan
manajemen
suatu
perusahaan
sangat
berpengaruh terhadap tercapainya tujuan perusahaan. Ketiga unsur tersebut tidak dapat dipisahkan dalam mencapai tujuan perusahaan. Perusahaan adalah suatu unit kegiatan ekonomi yang diorganisir dan dijalankan atau dioperasikan untuk menyediakan barang dan jasa bagi masyarakat, dengan tujuan memperoleh laba atau keuntungan. Keberhasilan suatu perusahan didalam menjalankan kegiatan proses produksi sangat tergantung pada sistem pengelolaan (management) organisasi perusahaan meliputi : perencanaan, pelaksanaan dan pengendalian. Ketiga hal diatas harus dapat terkoordinasikan dengan baik. Disamping itu juga, harus diperhatikan
efektifitas
kerja,
untuk
mendapatkan
keuntungan
yang
maksimum bagi perusahaan, sehingga perusahaan akan berkembang terus dan dapat bersaing dengan perusahaan-perusahaan lain baik di dalam maupun di luar negeri. 10.1. Bentuk Badan Hukum Perusahaan Pabrik karbon aktif ini tergolong dalam kelompok swasta, karena sumber modal yang dipakai untuk pembangunan pabrik, pelaksanaan seluruh kegiatan produksi, pemasaran dan seluruh kegiatan didalam pabrik berasal dari modal sendiri dan pinjaman bank.
99
Mengingat begitu besarnya investasi yang dibutuhkan oleh pabrik karbon aktif yang akan didirikan ini, maka bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah suatu Badan Hukum yang didirikan oleh beberapa orang dimana badan hukum ini memiliki kekayaan hak dan kewajiban tersendiri terpisah dari pendiri, pemilik (pemegang saham) maupun pengurusnya (Direktur, komisaris). Adapun keuntungan dipilihnya bentuk Perseroan Terbatas ini, adalah ; Pengelolaan perusahaan dapat dilakukan lebih efisien serta profsional. Hal ini karena pembagian tugas dan tanggung jawab pengurus dan pemegang saham diatur secara jelas. Kekayaan perusahaan terpisah dari kekayaan pribadi pemilik saham. Kelangsungan hidup perusahaan relatif lebih lama, karena tidak tergantung pada satu pihak. Disamping itu pemegang saham dapat menjual sahamnya bila menghendaki berhenti sebagai pemegang saham. Pengelolaan perusahaan terpisah dari pemilik saham, sehingga tanggung jawab jalannya perusahaan berada ditangan pengelola (Dewan Direksi). Pemegang saham menanggung resiko perusahaan hanya terbatas sebesar dana yang disertakan di Perseroan Terbatas. Saham,
sebagai
diperjualbelikan.
tanda
kepemilikan
perusahaan
relatif
mudah
100
10.2. Struktur Organisasi Untuk mencapai efisiensi dan efektifitas perusahaan yang tinggi, diperlukan struktur organisasi perusahaan yang baik. Struktur organisasi ini dapat menentukan kelancaran aktifitas perusahaan sehari-hari dalam memperoleh keuntungan yang maksimal, dapat berproduksi secara kontinu dan berkembang secara pesat. Bentuk organisasi perusahaan menggambarkan hubungan antar unit yang ada dalam organisasi tersebut dan menunjukan garis wewenang yang ada. Sistem organisasi yang dianut perusahaan ini adalah sistem organisasi garis dan staff yang mempunyai beberapa keuntungan : Struktur organisasi sederhana dan jelas Memudahkan pengambilan keputusan Disiplin kerja dapat dipelihara dengan baik Pengarahan dan informasi dapat diperoleh dengan mudah dengan melihat garis dalam sistem yang bersangkutan. 10.3. Deskripsi Jabatan Dalam melaksanakan kegiatan usahanya, perseroan terbatas diatur oleh : 10.3.1. Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Rapat umum pemegang saham merupakan pemegang kekuasaan tertinggi. Rapat ini dilakukan sesuai dengan jangka waktu yang ditetapkan dalam akte pendirian perusahaam, yang umumnya dilakukan setahun sekali.
101
Pemegang saham adalah beberapa orang yang mengumpulkan modal untuk kepentingan pendirian dan berjalannya operasi perusahaan tersebut. Adapun tugas dan wewenang Rapat Umum Pemegang Saham adalah : Mengangkat dan memberhentikan Dewan Komisaris dan Dewan Direksi serta mengesahkan anggota pemegang saham bila ada yang bergabung maupun mengundurkan diri. Menetapkan pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan Dewan Direksi atas mandat yang dipercayakan kepada mereka. Mengesahkan anggaran pendapatan dan biaya yang dibuat oleh Dewan Direksi. Menetapkan laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan dan dipakai kembali untuk penambahan modal demi kemajuan perusahaan. 10.3.2. Dewan Komisaris Dewan komisaris ini dibentuk dan mempunyai tugas sebagai berikut : Memberikan pertanggung jawaban kepada Rapat Umum Pemegang Saham (RPUS) Menyetujui dan menilai program kerja Dewan Direksi yang diajukan Mengesahkan pengeluaran modal dan pembagian keuntungan Dapat mengangkat dan memberhentikan dewan direksi atas nama Rapat Umum Pemegang Saham.
102
Mengawasi pekerjaan direksi secara kontinu dan teratur Melaporkan hasil kerja secara rutin kepada pemegang saham 10.3.3. Staff Ahli Staff ahli terdiri dari tenaga-tenaga ahli yang bertugas membantu dewan direksi dalam menjalankan tugasnya baik yang berhubungan dengan teknik maupun administrasi yang sifatnya tidak rutin seperti : masalah hukum dan teknologi. Staff ahli ini bertanggung jawab langsung kepada dewan direksi sesuai dengan bidang keahlian masing-masing. Tugas staff ahli meliputi : a. Memberikan saran dalam perencanaan pengembangan perusahaan b. Mengadakan evaluasi bidang teknik dan ekonomi perusahaan c. Memberikan saran dalam bidang hukum 10.3.4. Dewan Direksi Dewan Direksi diangkat dan diberhentikan oleh rapat umum pemegang saham. Dewan direksi secara kesatuan bertanggung jawab dalam melaksanakan kebijaksanaan umum perusahaan yang telah ditetapkan oleh rapat umum pemegang saham (RUPS). Pembagian tugas antar anggota direksi diatur oleh rapat dewan direksi dibawah koordinator direktur. Dewan direksi terdiri dari direktur dan dibantu oleh empat manajer. 10.3.5. Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi dari kebijakan perusahaan yang memiliki wewenang dan tanggung jawab sebagai berikut :
103
Bertanggung jawab penuh atas jalannya kegiatan operasional perusahaan Bertanggung jawab atas kinerja perusahaan kepada rapat umum pemegang saham (RUPS) Menetapkan kebijakan operasional perusahaan Mengangkat dan memberhentikan karyawan Dalam menjalankan tugas, direktur dibantu oleh empat orang manager, yaitu : 9. Manager Produksi dan Teknik, yang membawahi : a. Bagian Produksi terdiri dari: Staff proses Staff utilitas Staff quality control Staff penelitian dan pengembangan Staff gudang b. Bagian Teknik, terdiri dari : Staff pemeliharaan Staff instrumen Staff mesin 6.
Manager Pemasaran dan distribusi, membawahi: a. Bagian Pemasaran b. Bagian Distribusi
104
7.
Manager Personalia, membawahi : a. Bagian Personalia, terdiri dari : Staff kepegawaian Staff pendidikan dan latihan b. Bagian Umum, terdiri dari : Staff rumah tangga dan kesejahteraan Staff keamanan Staff humas c. Bagian Keamanan dan Keselamatan Kerja (K3) Staff K3
8. Manager Keuangan, membawahi: a. Bagian keuangan b. Bagian akunting c. Bagian pembelian Staff import Staff pembelian lokal 10.3.6. Manager Produksi dan Teknik Bertanggung jawab kepada Direktur Pimpinan tertinggi dalam divisi engineering dan produksi Merumuskan kebijaksanaan operasional pabrik Mengawasi dan menjaga kontinuitas kerja operasional pabrik
105
a. Kepala Bagian produksi Bertanggung jawab kepada manager produksi dan teknik Mengawasi dan bertanggung jawab atas kelancaran produksi Bertanggung jawab atas kelancaran fungsional unit-unit sarana penunjang (utilitas) Membawahi bagian penelitian dan pengembangan Mengawasi persediaan bahan baku dan penyimpanan hasil produksi serta transportasi hasil produksi Bertanggung jawab atas pemerikasaan mutu produk Membuat laporan rutin dari kegiatan dibagian produksi dan mengadakan evaluasi terhadap kegiatan yang dijalankan b. Kepala Bagian Teknik
Bertanggung jawab kepada manager produksi dan teknik
Bertanggung jawab terhadap pemeliharaan peralatan pabrik
Melakukan perbaikan serta menjaga kelancaran mesin dan peralatan produksi lainnya
Membuat laporan rutin dan evaluasi dari kegiatan dibagian pabrik
10.3.7. Manager pemasaran dan distribusi Bertanggung jawab kepada direktur Berwenang untuk melakukan pemasaran hasil produksi dan mendistribusikannya
106
a. Kepala bagian Pemasaran
Bertanggung jawab kepada manager pemesaran dan keuangan
Menetapkan peraturan-peraturan operasional pemasaran dan pembelian
Bertanggung jawab atas seluruh kegiatan pemasaran yang dilakukan perusahaan yang termasuk promosi
Menentukan daerah pemasaran hasil produksi
Mengelola seluruh kegiatan yang berhubungan dengan pemasaran dan penjualan produk
b. Kepala bagian Produksi
Bertanggung jawab kepada manager pemasaran dan distribusi.
Menetapkan dan menentukan daerah penyebaran dan penyaluran barang-barang produksi sehingga jalur produksi lancar dan aman sampai ke konsumen.
10.3.8. Manager Keuangan Manager keuangan mempunyai wewenang untuk merencanakan anggaran belanja dan pendapatan perusahaan serta melakukan pengawasan terhadap keuangan perusahaan. Manager keuangan membawahi : a. Kepala bagian keuangan, mempunyai wewenang : Mengawasi dan mengatur setiap pengeluaran untuk membeli bahan baku dan pemasukan dari penjualan produk.
107
Mengatur dan melakukan pembayaran gaji karyawan Mengatur dan merencanakan pembelian barang inventaris b. Kepala bagian akunting, mempunyai wewenang : Bertanggung jawab kepada manager keuangan Melakukan pengelolahan data terhadap seluruh kegiatan perusahaan yang berhubungan dengan keuangan Membuat laporan keuangan setiap bulan dan setiap tahun Membuat laporan neraca laba/rugi c. Kepala bagian pembelian, mempunyai wewenang : Melakukan transaksi pembelian terhadap bahan baku Melakukan pengecekan harga pembelian bahan baku 10.3.9. Manager Personalia dan Umum Bertanggung jawab kepada direktur Membawahi bagian personalia dan umum Menetapkan peraturan-peraturan operasional personalia Melaksanakan tata laksana seluruh unsur dalam organisasi a. Kepala bagian personalia Bertanggung jawab kepada manager personalia Mengatur dan mengelola kegiatan pelatihan bagi karyawan baru Menangani permasalahan yang timbul dari karyawan yang berkenaan dengan perusahaan
108
Mengatur segala hal yang berkenaan dengan kepegawaian, seperti pengaturan jadwal kerja, cuti karyawan dan lainlain. b. Kepala bagian umum Bertanggung jawab atas sistem transportasi karyawan dan distribusi kendaraan operasional pabrik Bertanggung jawab atas kebersihan lingkungan, gedung, taman dan lokasi pabrik Bertanggung jawab atas urusan rumah tangga (konsumsi makanan karyawan dan MCK) Bertanggung jawab atas keamanan pabrik secara menyeluruh Bertanggung jawab kepada manager personalia dan umum c. Kepala bagian K3 Bertanggung jawab terhadap segala hal yang berkenaan dengan keamanan dan keselamatan kerja pada setiap unit produksi. 10.3.10. Sekretaris Sekretaris merupakan asisten direktur maupun manager yang bertugas menyusun agenda kegiatan (rapat atau pertemuan bisnis), sebagai notulis dalam rapat dan pertemuan-pertemuan formal yang diadakan, mengatur surat menyurat yang berhubungan dengan kepentingan dan kegiatan perusahaan.
109
10.3.11. Kepala Seksi Bertanggung jawab untuk memimpin bagiannya agar berjalan dengan baik Mengadakan pengawasan dan evaluasi atas semua kegiatan dalam bidangnya dan melaporkan kepada kepala bagian secara berkala. 10.4. Kepegawaian 10.4.1. Pengaturan Jadwal Kerja Waktu operasi pabrik adalah sebagai berikut : Dalam satu hari
: 24 jam
Dalam satu minggu
: 7 hari kerja
Dalam satu tahun
: 330 hari kerja
Sisa hari yang bukan hari libur digunakan untuk perbaikan atau perawatan dan shut down. Jam kerja seluruh karyawan disesuaikan dengan peraturan SPSI (Serikat Pekerja Seluruh Indonesia) yaitu 40 jam seminggu. Karena proses produksinya berlangsung selama 24 jam, maka karyawan dibagi menjadi 2 kelompok yang mempunyai jam kerja sebagai berikut : 1. Karyawan non shiff Karyawan non shiff adalah para karyawan yang tidak menangani proses produksi secara langsung. Yang termasuk karyawan non shiff yaitu : Direksi, Staff, Ahli, Manager, Kepala bagiam, Kepala
110
seksi serta bawahan berada dikantor. Karyawan non shiff dalam satu minggu akan bekerja selama lima hari mulai hari senin sampai dengan hari jum’at, dengan pembagian kerja sebagai berikut : Jam kerja : Hari senin-jum’at
: jam 08.00-17.00
Jam istirahat : Hari senin-kamis
: jam 12.00-13.00
Hari jum’at
: jam 11.30-13.00
2. Karyawan Shiff Merupakan karyawan yang bekerja dari hari senin sampai hari minggu, pada hari besar dan libur yang diatur secara bergilir. Waktu kerjanya diatur secara bergantian dalam 24 jam dengan pembagian waktu 3 shiff. Masing-masing bekerja selama 8 jam. Sistem kerja yang dilakukan dibagi dalam 4 kelompok, sehingga bila tiga kelompok sedang bekerja pada hari itu, kelompok yang satu lagi libur. Pergantian shiff dilakukan tiap 4 hari sekali dan setelah itu libur 2 hari jika kelompok tersebut mendapat shiff malam. Hal ini dilakukan untuk mengefektifkan kinerja para karyawan. Yang termasuk karyawan shiff antara lain bagian produksi dan seksi keamanan.
111
Karyawan Produksi dan Teknik : Shiff I
: Pukul 06.30-14.30
Shiff II
: Pukul 14,30-22.30
Shiff III
: Pukul 22.30-06.30
10.4.2. Fasilitas bagi Karyawan Selain upah yang dibayarkan serta pengaturan jadwal kerja yang sudah dibuat sedemikian rupa, perusahaan juga menyediakan fasilitasfasilitas lain demi kesejahteraan karyawan, yaitu sebagai berikut : 1) Jaminan Keselamatan Kerja Perusahaan menyediakan fasilitas keselamatan kerja untuk karyawan berupa perlengkapan, seperti : Helm atau topi pengaman Kaca mata pelindung Sarung tangan khusus Sepatu khusus di lapangan 2) Jaminan Asuransi Perusahaan mengikutsertakan seluruh pegawainya dalam program Jaminan Sosial Tenaga Kerja (JAMSOSTEK) sesuai dengan ketetapan yang dibuat oleh pemerintah. 3) Tunjangan hari raya dan bonus tahunan 4) Fasilitas cuti tahunan sebanyak 12 hari kerja per tahun 5) Fasilitas olah raga 6) Fasilitas kegiatan ibadah yaitu masjid
112
7) Fasilitas kesehatan yaitu klinik dengan dokter dan perawat. 10.4.3. Penggolongan dan Jumlah Tenaga Kerja Tabel 10.1. Penggolongan dan Jumlah Tenaga Kerja Berdasarkan jenjang pendidikan No
Jabatan
Jenjang pendidikan S1 – S3 S1 – S3 S1 – S3 S1 – S3 S1 D3 – S1 D3 – S1
1 2 3 4 5 6 7
Komisaris Utama Direktur Manajer Staff Ahli Kepala Bagian Sekretaris Direktur Sekretaris Manajer
8 9 10 11 12 13
Karyawan Shift Bagian Proses D3 Bagian Utilitas D3 Bagian QC (Quality Control) D3 Bagian Keamanan SMU - D3 Bagian pemeliharaan SMU - D3 Bagian Gudang SMU
14 15
Jumlah 1 1 4 2 8 1 4 8 8 4 12 4 4
Karyawan Non-Shift
16 17 18 19 20 21
Karyawan Litbang Karyawan pemasaran dan penjualan Karyawan Bagian Distribusi Karyawan Bagian Import Karyawan Bagian Lokal Karyawan Bagian Keuangan Karyawan Bagian Akunting Karyawan Bagian Kepegawaian
22 23 24 25 26 27 28
Karyawan Bagian Humas Karyawan Bagian Rumah Tangga Karyawan Bagian Diklat Karyawan K3 Dokter Perawat Sopir
D3 – S1 D3 – S1
2 1
D3 – S1 D3 – S1 D3 – S1 D3 D3 – S1 D3 D3 – S1 D3 – S1 D3 – S1 D3 – S1 D3 – S1 D3 – S1
2 2 2 1 1 2
SMU – D3
2 1 2 1 2 2
113
Tabel 10.2. Penggolongan Dan Jumlah Tenaga Kerja Berdasarkan Jabatan Seksi
Unit Proses Utilitas QC Gudang Litbang
Produksi
Teknik Pemeliharaan Pemasaran Distribusi Pembelian
Keuangan & Akunting Personalia
Impor Lokal Keuangan Akunting Kepegawaian Diklat Humas
Umum
Jumlah
Kabag
Staf
1 1 1 1 1 1
8 8 4 4 2
1 1
Rumah Tangga Transportasi Keamanan Dokter Perawat K3 8
Sub Jumlah
26
5 4 1 2 2 2 1 1
2 3 5
3 7
2 2 2 1 2 12 1 2 2 65
21
73
Total jumlah pekerja = 73 + 13 = 86 orang 10.4.4. Jaminan Sosial dan Kesejahteraan Untuk meningkatkan produktifitas dan efisiensi kerja, perusahaan menjamin kesehatan karyawan dan keluarganya. Perusahaan memberikan tunjangan dan fasilitas lainnya seperti : Tunjangan jabatan, tunjangan hari raya dan bonus tahunan
114
Tunjangan kesehatan bagi karyawan dan keluarga dengan program ASTEK Perlengkapan kerja untuk karyawan seksi produksi Fasilitas kegiatan jasmani dan rohani Cuti tahunan 12 hari kerja/tahun Fasilitas lainnya seperti sarana rekreasi, olah raga dan lain-lain.
115
RUPS
Komisaris
Direktur
Staf Ahli Sek. Direktur
Manajer Prod &Teknik
Manajer Pemasaran & Distribusi
Kabag Produksi
Manajer Keuangan
Kabag Pemasaran
Staff
Kabag Teknik
Staff
Kabag Personalia
Kabag Keuangan & Akunting
Staff
Kabag Distribusi
Staff
Manajer Personalia & Umum
Staff
Kabag Pembelian
Staff
Kabag Umum
Staff
Gambar 10.1. Diagram Struktur Organisasi Perusahaan
Staff
116
BAB XI ANALISA EKONOMI
Pembuatan analisa ekonomi direncanakan untuk mengetahui layak tidaknya (untung-rugi) dalam mendirikan pabrik. Dalam pra perancangan pabrik karbon aktif ini dibuat dengan maksud untuk memperoleh gambaran kelayakan penanaman modal dalam kegiatan produksi, dengan meninjau kebutuhan investasi modal, besarnya laba yang diperoleh, lamanya investasi modal titik impas terhadap volume produksi dan informasi ekonomi lainnya. Untuk meninjau faktor-faktor diatas perlu diadakan penaksiran terhadap beberapa faktor, yaitu : 1. Penaksiran modal industri (Total Capital Invesment). Total Capital Invesment terdiri atas: a. Modal tetap (Fixed Capital Invesment/FCI) b. Modal kerja (Working Capital Invesment/WCI) 2. Penentuan biaya industri total (Total Production Cost) Total production cost terdiri atas: a. Biaya pembuatan (Manufacturing Cost) b. Biaya pengeluaran umum (General Expances) 3. Total pendapatan
117
11.1. Faktor-faktor penentu 11.1.1. Modal Investasi Total (TCI) Modal Investasi Total merupakan modal yang diperlukan untuk mendirikan pabrik sebelum berproduksi. 1) Modal tetap Merupakan modal yang digunakan untuk mendirikan pabrik dalam bentuk fisik . modal tetap terdiri dari: a. Biaya langsung Harga peralatan Instalasi, isolasi dan pengecatan Instrumentasi control Perpipaan Listrik terpasang Tanah Biaya bangunan dan perlengkapan Biaya asuransi Service facilities b. Biaya tidak langsung Teknik dan supervise Biaya konstruksi dan kontraktor Biaya tak terduga
118
2) Modal kerja Merupakan modal yang digunakan untuk menjalankan pabrik yang berhubungan dengan laju produksi dalam beberapa waktu tertentu. Sehingga modal kerja (TCI) = FCI + WCI Modal kerja terdiri dari: Penyediaan bahan baku dalam waktu tertentu Pengemasan produk dalam waktu tertentu Utilitas dalam waktu tertentu Gaji dalam waktu tertentu Uang tunai dalam waktu tertentu 3) Modal investasi Terdiri dari : Modal sendiri Modal pinjaman bank 11.1.2. Penentuan Biaya Produksi Total (TPC) Merupakan biaya yang digunakan untuk operasi pabrik atau biaya yang dikeluarkan untuk mengeluarkan satu satuan produk dalam waktu tertentu. Biaya produksi terdiri dari: a. Biaya pembuatan (Manufacturing Cost), terdiri dari: Biaya produksi langsung Biaya produksi tetap Biaya produksi tak terduga
119
b. Biaya umum (General Expences), terdiri dari: Biaya administrasi Biaya distribusi dan pemasaran Research dan development Financing Adapun biaya produksi total yaitu: a. Biaya variabel Yaitu segala biaya yang pengeluarannya berbanding lurus dengan laju produksi atau biaya yang tergantung dengan kapasitas produksi secara langsung. Biaya variabel terdiri dari : -
Biaya bahan baku
-
Biaya utilitas
-
Biaya pengemasan
b. Biaya semi variabel Yaitu biaya pengeluaran yang tidak berbanding lurus dengan laju produksi atau biaya yang tergantung dengan kapasitas pabrik secara langsung. Biaya semivariabel terdiri dari : -
Biaya upah karyawan
-
Plant overhead
-
Laboratorium
-
Pemeliharaan dan perbaikan
120
-
Supervisi
-
Operating supplies
-
Biaya umum
c. Biaya tetap Biaya tetap terdiri dari : -
Depresiasi
-
Pajak
-
Asuransi
-
Bunga bank
11.2. Penafsiran Harga Penafsiran harga peralatan setiap tahun mengalami perubahan sesuai dengan kondisi perekonomian yang ada. Untuk penafsiran harga peralatan diperlukan indeks yang dapat digunakan untuk mengkonversi harga peralatan pada masa lalu, sehingga diperoleh harga alat saat ini, dipergunakan persamaaan : lx ........................ (Peter & Timmerhaus, hal 169) lk
Cx
= Ck x
Cx
= Tafsiran harga saat ini
Ck
= Tafsiran harga alat pada tahun k
lx
= Indeks harga saat ini
lk
= Indeks harga tahun k
Dimana :
121
sedangkan untuk menafsirkan harga alat yang sama dengan kapasitas yang berbeda dipergunakan persamaan : Va
= Vb (
CA n ) CB
Dimana : VA = Harga alat A VB = Harga alat B CA = Kapasitas alat A CB = Kapasitas alat B n
= Eksponen harga alat (Tabel 7, Peter & Timmerhaus, hal 169)
11.3. Penentuan Total Capital Investment (TCI) a) Biaya Langsung (Direct Cost) Merupakan modal yang digunakan untuk mendirikan pabrik dalan bentuk fisik. Biaya langsung terdiri dari : Harga Peralatan
E
Instalasi, isolasi dan pengecatan
8%E
Rp
985.999.117
Instrumentasi terpasang
2,5%E
Rp
308.124.724
Sistem perpipaan
3,5%E
Rp
431.374.613
-
Rp
7.500.000.000
Bangunan dan perlengkapan
8%E
Rp
985.999.117
Instalasi listrik terpasang
4%E
Rp
492.999.558
Fasilitas pelayanan
6%E
Rp
739.499.337
Tanah
Total Direct Cost
Rp. 12. 324.988.966
Rp 23.768.985.432
122
b) Biaya Tak Langsung (Indirect Cost) Teknik dan supervise
25%E
Rp 3.081.247.241
Biaya konstuksi
15%E
Rp 1.848.748.344
Total Indirect Cost
Rp 4.929.995.685
c) Fix Capital Investment (FCI) Biaya langsung + biaya tak langsung
Rp 28.698.981.017
Biaya kontraktor
Rp 1.434.949.050
Biaya tak terduga
5% (DC+IC) 10% (DC+IC)
Total FCI
Rp 2.869.898.101 Rp 33.003.828.168
d) Modal Kerja Modal kerja atau Working Capital Investment (WCI) adalah seluruh modal yang dibutuhkan untuk membiayai seluruh kegiatan operasional perusahaan, dari awal produksi sampai terkumpulnya hasil penjualan yang cukup untuk memenuhi kebutuhan perputaran biaya operasional pabrik sehari-hari. Modal kerja, meliputi : Pembelian bahan baku dan bahan penunjang Pembayaran gaji karyawan Biaya pemeliharaan dan perbaikan Biaya pengemasan dan distribusi produk
123
Biaya operasional produksi, misalnya untuk pembayaran listrik ataupun biaya produksi lainnya selama produksi. Biaya ini besarnya tergantung pada kuantitas produksinya. Persediaan perlengkapan kesehatan kerja Modal kerja tak terduga Work Capital Investation (WCI)
= 15 % TCI
Total Capital Investment (TCI)
= FCI + 0,15 TCI
Total Capital Investment (TCI)
= FCI/0,85 = 33.003.828.168 0,85 = 38.828.033.139
Jadi Work Capital Investation (WCI) = 15 % TCI = 15% (38.828.033.139) = 5.824.204.970 Modal yang digunakan terdiri atas : a) Modal pribadi
= 52,05 % TCI
= 20.209.991.249
b) Modal pinjaman
= 47,95 % TCI
= 18.618.041.890 +
Total modal perusahaan
= 38.828.033.139
11.4. Penentuan Biaya Produksi Total (TPC) A. Biaya Pembuatan (COM) Biaya Produksi Langsung Bahan baku (1 tahun)
Rp
947.997.283
Gaji karyawan (1 tahun)
Rp 2. 126.183.333
124
Utilitas (10% TPC)
Rp 2.817.747.769
Pemeliharaan dan perbaikan (2% FCI)
Rp 660.076.563
Laboratorium (1% TPC)
Rp 281.774.777
Patent dan royalties (1% TPC)
Rp 281.774.777
Total Biaya Produksi Langsung
Rp 7.115.554.502
Biaya Produksi tetap Depresiasi (10% FCI)
Rp 3.300.382.817
Pajak Kekayaan (1,5% FCI)
Rp 495.057.423
Asuransi (0,5% FCI)
Rp 165.019.141
Bunga Bank (20% modal pinjaman)
Rp 3.723.608.378
Total Biaya Produksi Tetap
Rp 7.684.067.759
Biaya Overhead Pabrik (20% TPC) Total Biaya Pembuatan (COM)
Rp 5.635.495.538 Rp 20.435.117.799
B. Biaya Pengeluaran Umum (GE) Biaya Administrasi (5% TPC)
Rp 1.408.873.884
Biaya distribusi dan pemasaran (2% TPC)
Rp 563.549.554
Biaya litbang (5% TPC)
Rp 1.408.873.884
Total Biaya Pengeluaran Umum (GE)
Rp 3.381.297.322
C. Biaya Produksi Total (TPC) (COM + GE)
Rp 23.816.415.121
125
11.5. Laba Perusahaan Laba perusahaan yaitu keuntungan yang diperoleh dari penjualan produk. Total penjualan per tahun = Rp 40.000.000.000 Laba kotor
= harga jual – biaya produksi = Rp 40.000.000.000 – Rp 23.816.415.121 = Rp 16.183.584.879
Pajak penghasilan = 30% laba kotor Laba bersih
= laba kotor x (1- % pajak) = Rp 16.183.584.879 x (1-0,3) = Rp 11.328.509.415
Nilai penerimaan cash flow setelah pajak (C A) CA
= laba bersih + depresiasi alat = Rp 11.328.509.415 + Rp 3.300.382.817 = Rp 14.628.892.232.
11.6. Analisa Profitabilitas 11.6.1. Laju Pengembalian Modal (ROI) ROI adalah pernyataan umum
yang digunakan untuk
menunjukkan laba tahunan sebagai usaha untuk mengembalikan modal. ROI sebelum pajak ROIBT =
=
Laba kotor x 100% Modal tetap 16.183.584.879 x 100% 28.698.981.017
= 49,30%
126
ROI setelah pajak ROIAT =
=
Laba bersih x 100% Modal tetap 11.328.509.415 x 100% 33.003.828.168
= 34,32% 11.6.2. Waktu Pengembalian Modal (POT) POT adalah massa tahunan pengembalian modal investasi dari laba yang dihitung dikurangi penyusutan atau waktu yang diperlukan untuk mengembalikan modal investasi. POT
=
Modal tetap x 1 thn Cash flow setelah pajak
=
33.003.828.168 x 1 thn 14.628.892.232
= 2.25 tahun 11.6.3. Break Event Point (BEP) BEP adalah titik impas dimana jika tingkat kapasitas pabrik berada pada titik tersebut maka pabrik tidak untuk dan tidak rugi atau harga penjualan sama dengan biaya produksi. BEP dihitung dengan persamaan sebagai berikut : BEP
=
( FC 0,3 SVC ) x 100% ( S 0,7 SVC VC )
Dimana : FC
= Biaya tetap
S
= total penjualan
127
SVC
= biaya semivariabel
VC
= biaya variabel
Tabel 11.4. FC, VC, SVC dan S No
Keterangan
1
Biaya tetap (FC)
2
Biaya Variabel (VC)
Rp 7.684.067.759
a) Bahan baku
Rp 947.997.283
b) Utilitas
Rp 2.817.747.769
Total biaya variabel (VC) 3
Rupiah (Rp)
Rp 3.765.745.052
Biaya semivariabel (SVC)
4
a) Pemeliharaan dan perbaikan
Rp
660.076.563
b) Laboratorium
Rp
281.774.777
c) Pengawasan (10%TPC)
Rp 2.817.747.769
d) Tenaga kerja (10% TPC)
Rp 2.817.747.769
e) Pengeluaran umum
Rp 3.381.297.322
f) Plant Overhead cost
Rp 5.635.495.538
Total biaya semivariabel
Rp 15.594.139.738
Total penjualan (S)
Rp 40.000.000.000
Dengan persamaan diatas maka diperoleh : BEP =
=
7.684.067.759 0,3 15.594.139.738 x 100% ( 40.000.000.000 0,7 (15.594.139.738) 3.765.745.052) 12.362.309.680 x 100% 25 .318.357.131
= 48,82 %
128
Nilai BEP untuk pabrik karbon aktif berada diantara nilai 30-65 %, sehingga nilai BEP diatas memadai.
S Rp
TPC FC+0,3 SVC
FC
0
48,32
100
Kapasitas Produksi (%)
Gambar 11.1. Break Event Point (BEP) Pra Rencana Pabrik Kabron Aktif 11.6.4. Net Present Value (NPV) Metode ini digunakan untuk menghitung selisih dari nilai penerimaan kas bersih sekarang dengan nilai investasi sekarang . Langkah-langkah menghitung NPV : a) Menghitung C A0 (tahun ke -0) untuk massa konstruksi 2 tahun CA-2
= 40% x FCI x (1 + i)2 = 40 % x Rp 33.003.828.168 x (1 + 0,2)2 = Rp19.010.205.024
CA-1
= 60% x FCI x (1 + i)1 = 60 % x Rp 33.003.828.168 x (1 + 0,2)1 = Rp 23.762.756.280
129
CA0
= CA-2 - CA-1 =Rp 23.762.756.280 - Rp19.010.205.024 = Rp 4.752.551.256
b) Menghitung NPV Tiap Tahun NPV
= CA x Fd
Dimana : CA : Cash flow setelah pajak Fd
: Faktor diskon =
1 (1 i) n
n
: Tahun ke-n
i
: Tingkat bunga bank
Tabel 11.5. Cash flow untuk NPV selama 10 tahun Tahun
Cash Flow/CA (Rp)
Fd (i = 0,2)
NPV
0
14.628.892.232.
1,000
14.628.892.232.
1
15.815.057.436
0,833
13.179.214.530
2
20.005.908.296
0,694
13.892.991.872
3
24.516.451.983
0,579
14.187.761.564
4
26.303.613.632
0,482
12.684.998.858
5
28.340.309.517
0,402
11.389.334.779
6
28.918.545.162
0,335
9.684.762.263
7
30.128.249.110
0,279
8.408.241.390
8
31.392.237.688
0,233
7.300.831.170
9
32.711.607.174
0,194
6.339.728.621
10
45.935.040.179
0,162
7.418.765.439
Jumlah
38.210.135.675
Karena harga NPV = (+) maka pabrik karbon aktif layak untuk didirikan.
130
11.5.5. Internal Rate of Return (IRR) Tabel 11.6. Cash Flow untuk IRR Thn 0
Cash Flow/CA (Rp) 14.628.892.232
Fd 32% 1,0000
1
15.815.057.436
2
14.628.892.232
Fd 34% 1,0000
14.628.892.232
0,7576
11.981.104.118
0,7463
11.802.281.669
20.005.908.296
0,5739
11.481.811.464
0,5569
11.141.628.590
3
24.516.451.983
0,4348
10.659.475.255
0,4156
10.189.273.607
4
26.303.613.632
0,3294
8.664.024.901
0,3102
8.158.235.227
5
28.340.309.517
0,2495
7.071.880.820
0,2315
6.559.648.938
6
28.918.545.162
0,1890
5.466.795.816
0,1727
4.995.139.835
7
30.128.249.110
0,1432
4.314.757.329
0,1289
3.883.651.979
8
31.392.237.688
0,1085
3.405.891.623
0,0962
3.019.839.678
9
32.711.607.174
0,0822
2.688.663.809
0,0718
2.348.327.679
10
45.935.040.179
0,0623
2.860.255.231
0,0536
2.460.912.187
2.318.165.556
-
1.717.555.425
Jumlah
IRR
= i1 +
NPV1
NPV2
NPV1 x (i2 - i1 ) NPV1 NPV2
= 32 % +
2.318.165.556 x (2%) 2.318.165.556 1.717.555.425
= 32,07 % IRR > bunga pinjaman, maka proyek investasi pabrik karbon aktif ini layak didirikan.
131
BAB XII KESIMPULAN
Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif dari tempurung kelapa direncanakan didirikan di Mbay Flores NTT dengan kapasitas 2000 ton/tahun. Dari segi rancang bangun peralatan, secara keseluruhan peralatan yang diperlukan baik jenis maupun ukurannya sangat memungkinkan untuk diperoleh dan diadakan serta mudah dalam pemeliharaannya. Berdasarkan perhitungan analisa ekonomi, maka Pra Rencana Pabrik Karbon Aktif ini layak didirikan dengan pertimbangan sebagai berikut : Total Capital Investment (TCI)
= Rp 38.828.033.139
Break Event Point (BEP)
= 48,82%
Pay Out Time (POT)
= 2.25 tahun
Internal Rate of Return (IRR)
= 32,07 %
ROI sebelum pajak
= 49.30%
ROI setelah pajak
= 34.32%
132
DAFTAR PUSTAKA
Anonnymous, 2003. Arang Tempurung, ber-sipuk @ bi.go.id Anonnymous, 1998. Arang Aktif dari tempurung kelapa. Pusat dokumentasi dan informasi ilmiah Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia. Jakarta. Badger, dkk, 1988. Introduction to Chemical Engineering. Singapora. Brownell, 1945. Process Equipment Design. New York. Hesse, 1945. Process Equipment Design. New York :Van Nostrand Company Inc. Internet, www. Cffmp.org/pdf/output 21.pdf Internet, www. msn.com (CPL Carbon Link) Kern, Donald, 1965. Process Heat Transfer. Tokyo Perry, R and Green, 1984. Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, Sixth edition. Singapore. Petters and Timmerhaus, 1991. Plant Design and Economics for Chemical Engineers, New York.
133
APENDIKS A PERHITUNGAN NERACA MASSA
Kapasitas produksi
= 2000 ton/tahun
Kapasitas arang aktif dalam kg/jam : = 2000
ton kg 1 tahun 1 hari x 1000 x x tahun ton 330 hari 24 jam
= 252,525 kg/jam Bahan baku yang digunakan adalah tempurung kelapa, dimana untuk membuat 252,525 kg/jam arang aktif dibutuhkan 997,472 kg/jam tempurung kelapa. Komposisi tempurung : C
: 50%
H
: 6%
O
: 42,5%
N
: 1,5%
A.1. Rotary Kiln Fungsi : Proses pembuatan arang tempurung dari tempurung kelapa. Basis tempurung : 997,472 kg/jam Reaksi : C C
+ O2
CO2
(Pembakaran)
Arang + Gas 2
(Dekomposisi)
134
Pembakaran : Komposisi Tempurung :
C
+
0,425 H2 +
C
: 50%
= 5,098 kg = 0,425 kmol
H
: 6%
= 0,612 kg = 0,612 kmol
O
: 42,5% = 4,334 kg = 0,271 kmol
N
: 1,5% = 0,153 kg = 0,011 kmol O2
CO2
0,425
0,425
½ O2
0,306
H2O
0,153
0,306
O2 yang dibutuhkan reaksi = 0,425 + 0,153 = 0,578 kmol Exces udara kering 25%
= 1,25 x mol O2 x (100/21) = 3,440 kmol
O2 diudara
= 0,21 x mol udara kering = 0,722 kmol = 23,112 kg
N2 diudara
= 0,79 x mol udara kering = 2,717 kmol = 6,079 kg
H2O diudara = Hm x mol udara kering = 0,005 x 33,370 kmol
= 0,017 kmol = 0,310 kg +
Total
= 3,457 kmol
= 29,501 kg
Komposisi gas I hasil pembakaran : CO2 :
= 0,425 kmol
= 18,694 kg
O2 : (0,722-0,578 + 0,271/2)
= 0,280 kmol
= 8,956 kg
H2O : (3,000 + 0,169)
= 0,323 kmol
= 5,816 kg
N2 : (2,717 + 0,011/2)
= 2,723 kmol
= 76,232 kg
= 3,750 kmol
= 109,698 kg
Total
135
Dekomposisi : Tempurung
Arang (30%) + Gas 2 (70%)
987,275 kg
296,183 kg
691,092 kg
Komposisi gas 2 : CO2
= 40,770 %
= 281,758 kg
CO
= 42,940 %
= 296,755 kg
CH4
= 9,860 %
= 68,142 kg
C2H6 = 2,570 %
= 17,761 kg
H2
= 1,040 %
= 7,187 kg
C2H4 = 2,820 %
= 19,489 kg 7
5
8 R O T A R Y K IL N
10
9
136
Neraca Massa Komponen Tempurung Udang Kering Gas 1 Gas 2 Arang Total
Masuk (Kg) 5 9 997,472 99,501 2,992 1000,464 99,501 1029,965
Keluar (Kg) 10 7 109,698 691,092 296,183 296,183 800,790 1029,965
8 2,992 2.992
A.2. Spray Fungsi : Proses pendinginan tiba-tiba Penambahan air untuk pendinginan tiba-tiba = 1 x jumlah arang = 1 x 296,183 = 296,183 kg Asumsi air yang terserang arang
= 15% dari jumlah arang =
15 x 296,183 100
= 44,427 kg 11
sc
10
Komponen
Masuk (Kg)
Arang Air Total
10 11 296,183 44,427 340,61
12
Keluar (Kg) 12 296,183 44,427 340,61
137
A.3. Rotary Dryer (RD-01) Fungsi : Untuk mengambil air yang terkandung dalam arang Air yang terserap udara panas = 95% = 0,95 x 29,618 kg = 42,206 kg 14
13 12
15 ROTARY DRYER UDARA PANAS
16 Komponen Arang Air Total
Masuk (Kg) 12 13 296,183 2,992 44,427 340,610 2,992 343,602
Keluar (Kg) Arang Air Total
12 296,183 44,427 340,610 343,602
13 2,992 2,992
A.4. Ball Mill (BM-01) Fungsi: Untuk memperkecil ukuran arang menjadi dibawah 230 mesh/0,5 mm
138
BALLMILL
17
18
19 Komponen Arang Air Total
Masuk (Kg) 17 19 296,183 15,589 2,221 0,117 298,404 15,706 314,11
Keluar (Kg) 18 311,772 2,338 314,11
A.5. Vibrating Screen (VS-02) Fungsi : Untuk memisahkan arang yang berukuran dibawah dan diatas 0,5 mm Asumsi jumlah arang yang lolos screen 95% = 0,95 x 311,771 kg = 296,183 kg 18
19
V IB R A T IN G S C R E E N
20
Komponen Arang Air Total
Masuk (Kg) 18 311.772 2,338 314,11
Keluar (Kg) 20 19 296,183 15,589 2.221 0,117 298,404 15,706 314,11
139
A.6. Rotary Kiln (RK-02) Fungsi : Untuk proses aktifasi arang menjadi arang aktif Massa masuk : Arang : 296,183 kg Air
: 2,221 kg
Komposisi arang : Fixed carbon : 87 % =
87 x 296,183 = 257,679 kg 100
Volatile matter : 8 % =
8 x 296,183 = 23,695 kg 100
Ash
5 x 296,183 = 14,809 kg 100
:5% =
Fixed carbon yang bereaksi dengan H2 O adalah 2% H2O (steam) = 0,02 x 19,575 kmol = 0,3915 kmol = 7,730 kg Massa keluar : Volatile matter : 23,695 kg Ash
: 14,809 kg
Gas hasil reaksi : CO
= 0,02 x 19,575 kmol = 0,429 kmol = 12,025 kg
H2
= 0,02 x 19,575 kmol = 0,3915 kmol = 0,859 kg
Fixed carbon menjadi arang aktif adalah 98% Arang aktif
= 0,98 x 19,575 kmol = 19,183 kmol = 252,525 kg
Jumlah steam yang digunakan asumsi : 1 x jumlah umpan = 298,404 kg
140
20
21
ROTA RY KILN 2
23
22 Komponen Fixed Karbon Volatile Matter Ash H2O H2OSteam CO H2 Arang Aktif Total
Masuk (Kg) 20 21 257,679 23,695 14,809 2,221 298,404 298,404 298,404 596,808
A.7. Rotary Cooler (RC-01) Fungsi : Untuk proses pendinginan arang aktif
Keluar (Kg) 22 23 23,695 14,809 2,221 290,674 12,025 0,859 252,525 252,525 344,283 596,808
141
Komponen C.aktif Udara Total
Masuk (Kg) 22 25 252,525 458,316 252,525 458,316 713,392
24 2,551 2,551
Keluar (Kg) 28 27 252,525 458,316 252,525 458,316 713,392
26 2,551 2,551
142
APENDIKS B PERHITUNGAN NERACA ENERGI
B.1. Rotary Kiln (RK-01) Fungsi : Proses pembuatan arang tempurung dari tempurung kelapa. = 250C = 298 K
Tref
Bahan yang masuk : Tempurung pada suhu : 30 0C
= 303 K
: 10000C = 1273 K
Udara pada suhu Bahan yang keluar :
Produk pada suhu : 8000C
= 1073 K
Flue gas pada suhu : 254, 820C = 527,82 K Panas pembakaran : C
+
O2
CO2 (ΔHCl) 298 = - 393.509 J/mol = - 94442,16
kkal/kmol 0,425
0,425
H 2 + ½ O2
0,425 H2O (ΔHC2) 298 = - 241818 J/mol = - 58036,320
kkal/kmol 0,306
0,153
0,306
Cp CO2
= 0,246 kkal/kg.K
Cp O2
= 0,251 kkal/kg.K
Cp H2O
= 0,485 kkal/kg.K
Cp H2
= 3,415 kkal/kg.K
143
Cp C
= 0,342 kkal/kg.K
ΔHR1 = (mol C x Cp C x BM C) x (298-303) + (mol O2 x Cp O2 x BM O2)
x (298-1273))
= (0,425 x 0,342 x 12)(298– 303) + (0,425 x 0,251 x 32) x (298 – 1273) = - 3336, 981 kkal ΔHR2 = (mol H2 x Cp H2 x BM H2)x (298-303) + (mol O2 x Cp O 2 x BM O2) x (298-1273) = (,306 x 3,415 x 2)(298 – 303) +(0,425 x 0,251 x 32)x (298 – 1273) = - 3338,709 kkal ΔHP1 = (mol CO2 x Cp CO2 x BM CO2) x (527,82 – 298) = (0,425 x 0,0,246 x 44)(527,82 – 298) = 1031,432 kkal ΔHP2 = (mol H2O x Cp H2O x Bm H2O) x (527,82-298) = (0,306 x 0,485 x 18)(527,82 – 298) = 613,936 kkal Jadi panas pembakarannya adalah : ΔHC1
= ΔHR1 + (mol C x (ΔHcl)298) + ΔHP1 = (-3336,981) + (0,425)(-94442,16) + (1031,432) = - 42443,467 kkal
ΔHC2
= ΔHR2 + (mol H2 x (ΔHc2)298 + ΔHP2 = (-3338,709) + (0,306)(-58036,320) + (613,936)
144
= -20483,886 kkal Panas Dekomposisi : Panas dekomposisi : 3.137,589 kkal/kg tempurung Jadi ΔH dekomposisi = 3.097.663,861 kkal
Komposisi gas 1 CO2 = 17,041% O2 = 8,164% H2O = 5,302% N2 = 69,493%
Komposisi gas 2 CO2 = 40,770% CO = 42,940% CH4 = 9,860% C2H6 = 2,570% H2 = 1,040% C2 H4 = 2,820%
Komposisi udara : O2 = 21% N2 = 79% Suhu rata-rata tempurung = (303 + 298)/2 = 301 K Cp tempurung
= 0,320 kkal/kg.K
Suhu rata-rata udara
= (1273 + 298)/2 = 786 K
Cp O2
= 0,251 kkal/kg.K
Cp N2
= 0,267 kkal/kg.K
Suhu rata-rata produk
= (1073 + 298)/2 = 686 K
Cp arang
= 0,364 kkal/kg.K
Suhu rata-rata flue gas
= (527,82 + 298)/2 = 412,91 K
Cp CO2
= 0,246 kkal/kg.K
Cp H2O
= 0,485 kkal/kg.K
Cp CO
= 0,243 kkal/kg.K
145
Cp CH4
= 0,837 kkal/kg.K
Cp C2H4
= 0,628 kkal/kg.K
Cp C2H6
= 0,757 kkal/kg,K
Cp H2
= 3,415 kkal/kg.K
Cp O2
= 0,251 kkal/kg.K
Cp N2
= 0,241 kkal/kg. K
Cp gas 1 = (0,17 x Cp CO2) + (0,082 x Cp O 2) + (0,053 x Cp H2O) + (0,695 x Cp N2) = (0,17 x 0,246) + (0,082 x 0,0,251) + (0,053 x 0,485) + (0,695 x 0,267) = 0,274 kkal/kg.K Cp gas 2 = ( 0,41 x Cp CO2) + (0,429 x Cp CO) + (0,099 x Cp CH4) + ( 0,026 x Cp C2H6) + (0,01 x Cp H2) + (0,028 x Cp C2H4 ) = (0,41 x 0,246) + (0,429 x 0,243) + (0.099 x 0,837) + (0,026 x 0,757) + (0,01 x 3,415) + (0,028 x 0,628) = 0,360 kkal/kg.K Cp udara = (0,21 x Cp O2) + (0,79 x Cp N2 ) = (0,21 x 0,251) + (0,79 x 0,267) = 0,264 kkal/kg.K Panas yang hilang (diasumsikan) 20% dari panas masuk.
146
Neraca Energi Komponen Tempurung Udara Heating Value Gas 1 Gas 2 Arang ∆Hcl ∆Hc2 Dekomposisi Panas hilang Total
Min (Kg) 997,472 99,501
Mout (Kg)
109,697 691,093 299,174
2,992
Hin (kkal) 1595,955 25576,528 4105594,294 843,971 4133610,747
H out (kkal) 6899,986 57176,475 84397,072 42403,881 18347,324 3097663,861 826722,149 4133610,747
B.2. Spray Fungsi : Proses pendinginan tiba-tiba Tref = 298 K Masuk : Tair
= 300C = 303 K
Tarang = 8000C = 1073 K Suhu rata-rata air
= (303 + 298)/2 = 301 K
Suhu rata-rata arang = (303 + 298)/2 = 686 K Komponen Arang Air Total
Massa (Kg) 296,183 296,183 592,366
Panas yang hilang
Cp (kkal/Kg.K) 0,364 1,000 = 20% panas masuk = 20% (85034,014) = 17006,803 kkal
Hin (kkal) 83553,101 1480,913 85034,014
147
Keluar : Tref
= 298 K
Tuot
= 41,786 0C = 314,786 K
Komponen
Massa (kg)
Cp (kkal/kg.K)
Hout (kkal)
Arang
296,183
0,303
1504,406
Air yang terserap
44,427
1,002
747,008
Air yang terbuang
148,091
1,002
2490,025
Total
488,701
-
4741,439
Air yang menguap diasumsikan : 35% = 103,664 kg Panas penguapan airnya : Cp air = 1,007 kkal/kg.K λ
= 540,000 kkal/kg.K
Q
= m x (Cp x ΔT + λ) = 103,664 x (1,007 x 314,786 + 450)
Q
= 63285,772 kkal
Neraca Energi Komponen Masuk Keluar Penguapan air Panas hilang Total
Input (kkal) 85034,014 85034,014
Output (kkal) 4741,439 63285,772 17006,803 85034,014
148
B.3. Rotary Dryer (RD-01) Fungsi : Untuk mengambil air yang terkandung dalam arang. Spesifikasi udara dan bahan dalam dryer : Temperatur udara masuk
= 1200C
= 2480F
Temperatur umpan masuk
= 41,7860C
= 107,214 0F
Temperatur umpan keluar
= 600C
= 1400F
Penentuan suhu udara keluar dryer : Temperatur bola basah udara T Dry bulb
= 300C
= 860F
T wet bulb
= 250C
= 770
Dari Psychometric chart didapatkan : Humidity (WG)
= 0,020 lb air/lb udara kering
Untuk udara suhu 120 : Nilai tw λW
= 1110F = 440C
= Panas laten penguapan air pada suhu bola basah = 1030,600 Btu/lb (Badger, appendiks 9)
Suhu udara keluar NTU = ln {( 248-111)/ (tG2-111)} Dari Badger hal. 58 dijelaskan bahwa dalam pengoperasiannya, dryer yang ekonomis memiliki total Number of transfer Unit (NTU) = 1,5-2. Diambil tG2 = 1350F NTU = ln {( 248-111)/ (tG2-111)}
149
NTU = 1,742 (memenuhi syarat) Jadi suhu udara keluar dryer = 1350 F = 57,222 0C Aliran padatan (arang) masuk : Tin
= 41,7860C = 314,786 K
Tref
= 250C
Komponen Massa (kg)
= 298 K
Cp (kkal/kg.K
H out (kkal)
Arang
299,174
0,303
1519,602
Air
44,427
1,002
747,008
Total
343,602
-
2266,610
Aliran padatan (arang) keluar : Tout
= 600C
= 333 K
Tref
= 250C
= 298 K
Komponen Massa (kg)
Cp (kkal/kg.K
H out (kkal)
Arang
299,174
0,309
3235,570
Air
2,221
1,005
78,137
Total
301,396
-
3313,707
Perhitungan penguapan air : Panas untuk menguap air Qv
= m air yang diuapkan x λW = 95809,514 Btu = 101082907,8 joule = 24259,898 kkal
Diasumsikan udara masuk pada zone penguapan laju konstan pada suhu 1150C (tG).
150
Kandungan uap tetap (tWP = 4000C) dengan kelembaban (W’) = 0,02. Panas untuk menaikan suhu air sampai suhu penguapan tWP = 500C = 122,00F Cp air = 1,004 Btu/lb 0F = Massa air yang diuapkan x Cp uap air x ∆T
Q
= 1380,070 Btu = 1456029,486 joule = 349,447 kkal Panas untuk menaikkan suhu uap dari suhu penguapan tWP menjadi 57,2220C = 135,0000F Cp uap
= 0,486 Btu/lb0F
Q
= Massa air yang diuapkan x Cp uap air x ∆T = 587,352 Btu = 619679,615 joule = 148,723 kkal
Total panas yang dibutuhkan dalam penguapan = 24758,068 kkal Panas total = (panas out-panas in) + total panas untuk penguapan = 101932,153 Btu Jumlah udara yang dibutuhkan Humidity heat udara masuk (s) = 0,24 + 0,45 W = 0,24 + 0,45 (0,02) = 0,249 Btu/0F lb udara kering
151
GG’S (1 + Y’) x s x ∆T = Q total
(Badger, hal 508)
GG’S (1 + Y’) x 0,249 x (248-135) = 1708277,862 GG’S = 3551,675136 lb udara kering = 1612,461 kg udara kering Neraca Energi Cp udara masuk
= 0,252 kkal/kg.K
Cp udara keluar
= 0,247 kkal/kg.K
Komponen Masuk Keluar Penguapan Udara panas Total
Input (kkal) 2266,610 38619,078 40885,688
Output (kkal) 3313,707 24758,068 12813,913 40885,688
B.4. Ball Mill (BM-01) Fungsi : untuk memperkecil ukuran arang menjadi dibawah 0,5 mm/ 230 mesh Tref
= 298 K
Masuk : Tin 1
= 600C = 333 K
T rata-rata Komponen
Massa (kg)
Arang Air Total
Tin 2
= 316 K H in (kkal)
196,183
0,309
3203,214
2,221
1,005
78,137
298,404
-
3281,351
= 47,2720C
T rata-rata
Cp (kkal/kg.K)
= 320,272 K = 309,136 K
152
Komponen
Massa (kg)
Cp (kkal/kg.K)
H in (kkal)
Arang
15,589
0,307
106,726
Air
0,117
1,004
2,614
Total
15,705
-
109,341
Panas yang hilang
= 20% panas masuk = 20% x (3390,69) = 678,138 kkal
Keluar : Tref
= 298 K
Tout
= 52,6270C
Komponen
Massa (kg)
Arang Air Total
= 325,627 K Cp (kkal/kg.K)
H out(kkal)
311,771
0,307
2647,696
2,338
1,004
64,857
314,109
-
2712,553
Neraca Energi Komponen Masuk 1 Masuk 2 Keluar Panas hilang Total
Input (kkal) 3281,351 109,341 3390,692
Output (kkal) 2712,553 678,138 3390,692
B.5. Vibrating Screen (VS-02) Fungsi : Untuk memisahkan arang yang berukuran dibawah dan diatas 0,5 mm Tref
= 298 K
153
Masuk : Tin
= 52,6270C
= 325,627 K
Trata-rata = 311,813 K Komponen Arang Air Total
Massa (kg)
Cp (kkal/kg.K)
H in(kkal)
311,771
0,307
2647,696
2,338
1,004
64,857
314,109
-
2712,553
Panas yang hilang
= 20% panas masuk = 20% x (2712,553) = 542,511 kkal
Keluar : Tref
= 298 K
Tout 1 = 47,2720C Komponen Arang Air Total
Massa (kg) 296,183
= 320,272 K Cp (kkal/kg.K) 0,305
H out(kkal) 2011,966
2,221
1,002
49,574
298,404
-
2061,540
Tout 2 = 47,2720C
= 320,272 K
Trata-rata = 309,136 K Komponen Arang
Massa (kg) 15,589
Cp (kkal/kg.K) 0,305
H in(kkal) 105,893
Air
0,117
1,002
2,609
Total
15,705
-
108,502
154
Neraca Energi Komponen Masuk 1 Masuk 2 Keluar Panas hilang Total
Input (kkal) 2712,553 2712,553
Output (kkal) 20261,540 108,502 542,511 2712,553
B.6. Rotary Kiln (RK-02) Fungsi : Untuk proses aktifasi arang menjadi arang aktif. Tref
= 250C
= 298 K
Bahan yang masuk : Arang pada suhu
: 10000C
= 1273 K
Steam pada suhu
: 12000C
= 1473 K
Produk pada suhu
: 10000C
= 1273 K
Flue gas pada suhu
: 285,1690C
= 558,169 K
Bahan yang keluar :
C
+
H2O
CO + H2
∆HfCO
= - 110525 J/mol = - 26526,000 kkal/kmol
∆HfH2 O
= - 241818 J/mol = - 58036,320 kkal/kmol
(∆Hr)298
= (mol CO x ∆Hf CO) + (mol H2 x ∆Hf H2 ) – (mol C x ∆Hf C) + (mol H2O x ∆Hf H2O) = 13.533 kkal.
∆Hr
= (mol C x Cp C x BM C) x (298-320,272)) + (mol H2O x Cp H 2O x BM H2 O) x (298-1473)) = - 4556,615 kkal
155
∆Hp
= (mol H2 x Cp H2 x BM H2) x (558,169-298) + ( mol CO x Cp CO x BM CO) x (558,169-298)) = 1539,465 kkal
Jadi panas reaksinya adalah : ∆Hr
= ∆HR1 + (mol C x (∆Hr)298) + ∆Hp1 = 2794,612 kkal
Suhu rata-rata arang = (343 + 298)/2 Cp C
= 0,305 kkal/kg.K
Cp VM
= 0,297 kkal/kg.K
Cp ash
= 0,268 kkal/kg.K
Cp H2O
= 1,002 kkal/kg.K
Suhu rata-rata steam = (1473 + 298)/2 Cp H2O
= 309,136 K
= 885,500 K
= 0,498 kkal/kg.K
Suhu rata-rata produk = (1273 + 298)/2 Cp CO
= 0,247 kkal/kg.K
Cp H2
= 3,431 kkal/kg.K
Cp VM
= 0,306 kkal/kg.K
Cp ash
= 0,273 kkal/kg.K
Cp H2O
= 0,483 kkal/kg.K
= 428,085 K
Panas yang hilang (diasumsikan) 25% dari panas masuk
156
Neraca Energi Komponen Fixed Carbon Volatile matter Ash H 2OSteam CO H2 Arang Aktif ∆Hreaksi Penguapan air Panas hilang Total
Massa (Kg) 257,679 23,695 14,809 298,404 12,025 0,859 252,525
H in (kkal) 1750,411 156,735 88,395 174540,936 2794,612 179331,088
2,221
Panas penguapan airnya Cp air = 1,009 kkal/kg.K Cp uap = 0,498 kkal/kg.K λ
= 540,000 kkal/kg
Q
= m x (Cp air x ∆T + λ+ Cp uap x ∆T) = 1522,564 kkal
B.7. Rotary Cooler (RC-01) Fungsi : Untuk proses aktifasi arang menjadi arang aktif Tref
= 250C
= 298 K
Bahan yang masuk : C. Aktif pada suhu
: 10000C
= 1273 K
Udara pada suhu
: 300C
= 303 K
C. Aktif pada suhu
: 400C
= 313 K
Udara pada suhu
: 8000C
= 1073 K
Bahan yang keluar :
H out (kkal) 1886,371 1051,837 37645,807 772,749 766,716 90852,273 1522,564 44832,772 179331,088
157
Masuk Suhu rata-rata C.aktif : (1273 + 298)/2
= 786 K
Suhu rata-rata udara : (303 + 298)/2
= 301 K
Cp O2 = 0,229 kkal/kg.K Cp N2 = 0,247 kkal/kg.K Komponen
Massa (kg)
Cp (kkal/kg.K)
H in(kkal)
Carbon aktif
255,076
0,371
92267,371
Udara
458,316
0,243
557,358
Total
713,392
-
92824,728
Keluar Suhu rata-rata C.aktif : (313 + 298)/2
= 306K
Suhu rata-rata udara : (1073 + 298)/2
= 686 K
Cp O2 = 0,245 kkal/kg.K Cp N2 = 0,261 kkal/kg.K Komponen
Massa (kg)
Cp (kkal/kg.K)
H in(kkal)
Carbon aktif
255,076
0,343
1312,366
Udara
458,316
0,258
91512,362
Total
713,392
-
92824,728
Neraca Energi Komponen Masuk Keluar Total
Input (kkal) 92824,728
Output (kkal) -
-
92824,7282
92824,728
92824,7282
158
APENDIKS C SPESIFIKASI PERALATAN C.1. Crusher Fungsi : Untuk menghancurkan tempurung kelapa. Tipe
: Dodge Jaw Cruser
Dasar pemilihan : Kapasitas tempurung kelapa yang dihancurkan adalah 1000 kg/jam. Berdasarkan Perry Ed.6.tb. 8-7, diperoleh spesifikasi Crusher sebagai berikut : Ukuran crusher : 4 x 6 in Putaran
: 275 rpm
Jaw motion
: ½ in
Power
: 3 Hp
Settling
: ½ in
C.2. Vibrating Screen Fungsi : Untuk memisahkan partikel ukuran 20-40 mesh. Laju alir bahan : 1000 kg/jam Kapasitas dengan faktor keamanan : = 1.000 kg/jam x 1,1 (faktor keamanan) = 1.100 kg/jam = 1,1 ton/jam Luas screen : A
= 0,4 x
Ct x Foa x Fs Cu
159
Dimana : A
= luas screen (Ft2)
Ct
= Laju feed (ton/jam)
Cu
= Kapasitas unit (ton/jam ft2) : (0,208 ton/jam ft2 ) (Brown Asia ed.)
Foa
Fs
= Sloted area factor : 1
Foa
= 100 x a2 x m2
a
= Ukuran buka (0,104 mm)
m
= {1/ (a + d )}
d
= Diameter kawat : 0,0026 mm
= 100 x 0,1042 x {(1/0,104 + 0,0026)}2 = 98,742 %
Maka : A
= 0,4 x
Ct x Foa x Fs Cu
= 0,4 x
0,342 x 0,987 x 1 0,208
= 0,65 ft2 C.3. Hopper Fungsi
: Menampung sementara bahan baku yang dihancurkan di dodge jaw crusher
Bentuk : Kerucut terpancung T design : 300C P design : 1 atm
160
Laju
: 997,472 kg/jam
Bahan
: Carbon steel SA-283 grade C
Densitas : 165 lb/ft3 = 2.643,046 kg/m 3 Waktu tinggal : 10 menit dengan α: 600 Kapasitas dengan faktor keamanan (over design) = 997,472 kg/jam x 1,1 (faktor keamanan) = 1097,219 kg/jam Menentukan Volume Hopper : Massa bahan = 1097,219 kg/jam x
10 jam 60
= 182,869 kg Volume bahan =
=
m 182,869 2 .643,046
= 0,069 m3 (volume hopper atau Vh) Menentukan Diameter atas dan bawah hopper : Volume Hopper Vh
= Volume kerucut terpancung
= (π/12) x {(L1 x D12) – (L2 x D22)}
Dengan, L1
= (0,5 x tg 600 x D1) = 0,866 x D1
L2
= ( 0,5 x tg 600 x D2) = 0,866 x D2
Maka, Vh
= 0,2266 x (D13 -D23)
161
Dimana : D1 : Diameter atas D2 : diameter bawah Kecepatan alir bahan keluar = 997,472 kg/jam = 16,624 kg/menit. Menentukan Kecepatan Volumetrik Kec. Volumetrik =
kecepa tan bahan densitas bahan
=
16,624 kg / menit 2.643,046 kg / m3
= 0,006 m/menit Jika kecepatan yang diinginkan 0,05 m/menit maka, luas penampang lubang keluar (bawah):
A
0,006 m3 / menit = 0,05 m / menit = 0,12 m2
Luas penampang (A) = (π/4) x D22 Maka,
D2
=
4 x 0,12
= 0,459 m Sehingga : Vh = 0,2266 x (D13-D23) D1 = 0,459 m Menentukan tinggi hopper : Diasumsikan
H =½ D1
Q V
162
Maka, H =
D1 0,459 = 2 2
= 0,229 m Menentukan tebal hopper : Phidrostatik
= ρx g x h = 2.643,046 x 9,8 x 0,229 = 5931,524 kg/ms2 = 0,058 atm.
Pabs
= Pops + Phidrostatik = 1 atm + 0,058 atm = 1,058 atm = 15,548 psia
F : 12.650,000 psia (Appendiks D Brownell and Young item 4) E : Welded Joint Efficiency Dipilih Doubel Welded butt Join maksimum efficiency berdasarkan tabel 13.2. Brownell & Young : 80 %. Pobs
= 15,548 psia
D
= 0,459 m = 18,07 in
C
= faktor korosi yang dipakai terhadap udara luar adalah :
0,125 in/tahun (hal. 542, Peter’s) untuk alat 10 tahun. Berdasarkan persamaan Brownell & Young : t =
=
Px D +C ( F x E ) ( 0 ,6 x P ) x 2 15,548 x 18,07 0,125 (12.650.000 x 0,8) ( 0,6 x 15,548) x 2
163
= 0,125 in C.4. Bucket Elevator Fungsi
: Untuk mengangkat tempurung kelapa yang keluar dari hopper
Type
: Centrifugal – Discharge Elevator
Dari Perry’s tabel 7-8, untuk kapasitas 997,472 kg/jam digunakan : Ukuran
: 6 x 4 x 4,5 in
Bucket spacing : 14 in Tinggi
: 25 ft
Kecepatan
: 225 ft/mnt
Lebar belt
: 7 in
Power
: 1 Hp
C.5. Rotary Kiln Fungsi : Karbonisasi tempurung kelapa menjadi arang Tmasuk : 303 K = 300C Tkeluar : 1073 K = 8000C Berat padatan masuk = 997,472 kg/jam = 24 ton/hari Dari Perry’s hal. 20-36 tabel 20-15 dipakai kiln dengan spesifikasi : Diameter (d) : 7 ft = 2,1336 m Panjang (L)
: 70 ft = 21,336 m
Power
: 15 Hp
Jumlah unit
:1
164
1. Menghitung tebal kiln : t
PxD +C 2.S .E P
=
Dimana : P : Tekanan desain = 1,1 x 14,7 psia = 16,17 psi D : Diameter kiln
= 7 ft = 84 in = 2,134 m
S : Allowable Stress = 12.650 (carbon Steel) E
: Wellded but joit, yang dipilih adalah double welded joit = 80%
C
: Faktor korosi terhadap udara luar = 0,02 in/tahun untuk umur alat 10 tahun. = 0,2 in.
t
=
PxD +C 2.S .E P
=
(16,17) (96) + 0,2 2 (12.650) (0,8) (16,17 )
= 0,265 in, diambil t = 5/16 in
(Brownell tab.5.7)
2. Menghitung kecepatan putaran kiln N
=
VP x D
Dimana : N
: putaran rotary kiln (rpm)
VP
: Kecepatan peripheral (60-75 ft/menit) (Perry’s Ed.6th hal.20-330)
165
Kecepatan peripheral = 75 ft/menit D
: Diameter Rotary kiln = 7 ft
Sehingga : N
=
VP x D
=
75 x 7
= 3,412 rpm, kecepatan putaran kiln = 4 rpm. 3. Menghitung waktu retensi padatan :
θ
=
0,19 x L N x D xS
(Perry’s ed. 6th hal 20-30)
Dimana :
θ
: waktu retensi (menit)
L
: panjang kiln (70 ft)
N
: rotasi/menit, kecepatan putaran kiln = 4
rpm D
: diameter kiln (ft). Kemiringan (slope) (Perry’s ed. 6th hal 20-30)
Nilai S : 0-8 cm/m = 0-0,8 ft/ft, diambil S = 0,01 ft/ft
θ
=
0,19 x L N x D xS
=
0,19 x 70 = 47,5 menit. 4 x 7 x 0,01
166
C.6. Cyclone Fungsi : Memisahkan padatan yang terbawa keluar udara pengering. Data udara : = 10000C
Tudara
Laju alir massa keluar Rotary kiln : Gas I = 109,697 kg/jam Gas II = 691,093 kg/jam Total = 1096,973 kg/jam Arang = 296,183 kg/jam Menentukan kecepatan udara masuk cyclone (Vu) Kecepatan masuk cyclone berkisar : 6-21 m/s namun biasanya cyclone didesain untuk kecepatan 15 m/s
(Perry’s hal. 17-29)
C.7. Blower Fungsi : Mengalirkan udara kedalam rotary kiln. mudara masuk (GG)
= 45,228 lb/jam = 0,7538 lb/menit
Menentukan densitas udara pada 10000C ρudara pada 00C, 1 atm = 1,2928 kg/m 3 ρudara pada 10000C, 1 atm = (
273,15 1000 ) x 1,2928 273,15 0
= 6,0257 kg/m3 = 0,3762 lb/ft3 Menentukan laju alir volumetrik udara (Qu) Qu
=
G
1000 C 0
=
0,7538 = 2,004 ft3/menit 0,3762
167
Daya blower (P) P operasi P
= 13,8388 in H2O = 1,57 x 10-4 . Qu . Pop = 1,57 x 10-4 x 2,004 x 13,8388 = 0,004 hp
Efisiensi : 40% Maka, power blower (P) =
0,004 = 0,01 hp ~ 1 hp 0, 4
C.8. Fan (F-01) Fungsi : Mengeluarkan udara panas dari rotary kiln Tudara keluar (TG1)
= 254,820C
Jumlah udara masuk (mG) = 45,228 lb/jam = 99,501 kg/jam = 1,658 kg/menit Menentukan densitas BM udara = 29 gr/mol BM uap air = 18 gr/mol Massa uap air = 5,816 kg/jam = 0,097 kg/menit Massa total = mG + m uap air = 1,658 + 0,097 = 1,755 kg/menit % udara
=
% uap air =
1,658 x 100 % = 94,47 % 1,755 0,097 x 100 % = 5,53 % 1,755
BM rata-rata = (% udara x BM udara) + (% uap air x BM uap air)
168
= (0,94475 x 29) + (0,0553 x 18) = 28,392 kg/kmol Asumsi udara dianggap sebagai gas ideal : ρ=
BM x P 28,392 x 1 = = 0,6555 kg/m 3 R xT 0,082 x (273 254,82)
Menentukan laju alir volumetrik udara (Qu) Qu =
GG 1,658 = = 2,678 m3/menit = 94,562 ft3/menit 0,6555
Daya fan (P) P operasi P
= 13,8388 in H2O = 1,57 x 10-4 . Qu . Pop = 1,57 x 10-4 x 94,562 x 13,8388 = 0,205 hp
Efisiensi : 40% Maka, power blower (P) =
0, 205 = 0,5136 hp ~ 1 hp 0, 4
C.9. Screw Conveyor (SC-01) Fungsi : Mengangkut arang dari rotary kiln ke rotary dryer Feed masuk
= 296,183 kg/jam = 0,286 ton/jam
Dari Perry’s, tab.7-6, hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft = 4,572 m
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kec. Screw
: 40 rpm
169
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
C.10. Rotary Dryer (RD-01) Fungsi : Menguapkan kandungan air dalam tempurung kelapa sampai kandungan air yang diinginkan. Data : tG1
: Suhu udara masuk
= 1200C
= 248 0F
tG2
: Suhu udara keluar
= 57,2220C
= 1350F
t1
: Suhu umpan
= 41,7860C
= 1400F
t2
: Suhu produk
= 600C
= 1400F
tw
: Suhu penguapan
= 440C
= 111,20F
Menentukan diameter dan luas penampang dryer Jumlah udara masuk (mg)
= 3551,675 lb/jam
Kec. Superficial udara
= 760 lb/jam ft2
Kec. Superficial udara berkisar antara 0,5-5 kg/s m2 (76-760 lb/jamft2)
(Perry’s, 12-55)
Luas penampang dryer, S = S
= ¼ π. D2
4,673
= ¼ . 3,14 . D2
D
= 2,440 ft
3551,675 = 4,673 ft2 760
Sehingga luas penampang dryer = 4,673 ft2
170
Menentukan koefisien heat transfer overall Ua = 0,5 GG0,67 / D
(Pers. 25-28 hal 574 Mc Cabe)
Dimana : Ua
: Koefisien Heat transfer Overall
GG
: Mg/S = 760 lb/jam ft2
D
: Diameter Dryer
= 2,440 ft
Sehingga, Ua = 0,5 GG0,67 / D = 0,5 (760)0,67 / 2,440 = 17,448 Btu/ft3 jam 0F Menentukan panjang dryer Dari apendiks B diketahui untuk menguap kandungan air sampai kadar yang dinginkan : Panas yang dibutuhkan , Q
= 101932,153 Btu/jam
Pers. 25-7, Mc. Cabe, hal 255 : (Δt)m
= [(tG1-tw) – (tG2-tw) / ln (tG1-tw) / (tG2-tw)]
(Δt)m
= [(248-111,2) – (135-111,2)) / ln (248-111,2) / (248- 111,2)] = 64,614 0F
L
=
Q x Ua x A (t )m
Dimana : L
: Panjang dryer (ft)
Q
: total panas yang dibutuhkan = 101932,153 Btu/jam
171
: 64,614 0F
(Δt)m
: koefisien heat transfer overall = 17,448 Btu/ft3
Ua
jam 0F A
: Luas permukaan dryer
= 4,673 ft2
Sehingga : L
=
Q x Ua x A (t )m
=
101932,153 x 17,448 x 4,673 (64,614 )
= 19,35 ft Syarat untuk Rotary dryer :
Pengecekan :
L = 4-10 D
L 19,35 = = 7,9 D 2,440
(Wallas, hal. 247)
(Memenuhi syarat)
Pengecekan nilai NTU Syarat untuk rotary dryer : NTU= 1,5-2, NTU =
tG1 tG 2 ( t )m
=
248 135 = 1,7 (64,614)
(Perry’s hal. 20-32) (memenuhi syarat)
Mengetahui putaran dryer N
=
Vp x D
Dimana : Vp
: Kecepatan peripheral = 75 ft/menit (Vp = 60-75 ft/menit, Perry’s hal. 20-33)
D
: Diameter dryer = 2,440 ft
172
Sehingga : N = 9,8 rpm =10 rpm Menentukan waktu tinggal, θ L B xL xG ) – 0,6 ( ) ( S x N ) 0 ,9 x D F
θ
= 0,23 (
B
= 5 (DP )-0,5
Dimana : L : Panjang dryer
= 19,35 ft
S : slope/kemiringan = 0-0,08 ft = 0,08 (Perry’s hal. 20-30) N : Putaran dryer
= 10 rpm
D : diameter dryer
= 2,440
Dp : diameter partikel = 1,70 mm = 0,0055 ft B : 5 (0,0055)-0,5 = 66,950 G : kec. Superficial udara = 76 lb/jam ft2 F : M/A (lb padatan/jam) M : 296,183 lb/jam A : 4,673 ft2 F : 296,183 / 4,673
= 139,725 lb/ft2 jam
Sehingga waktu tinggal umpan dalam rotary dryer : θ
= 0,23 (
L B xL xG ) – 0,6 ( ) ( S x N ) 0 ,9 x D F
= 0,23 (
19,35 66,950 x 19,35 x 76 ) – 0,6 ( ) (0,08 x 10)0,9 x 2, 440) 139,725
173
= 425,61 menit ~ 7,09 jam Menentukan jumlah flight dan tinggi flight Jumlah flight = 2-4 D Diambil : 3 D = 3 x 2,440
= 7,32
Maka, jumlah flight 8 buah (dalam satu bagian keliling lingkaran) Jenis flight : radial flight Tinggi flight : (D/12)-(D/8) Diambil : D/10 = 2,440/10 = 0,24 ft Menentukan daya rotary dryer Berdasarkan Perry’s hal. 20-33, jumlah total daya untuk fan, penggerak dryer dan conveyer umpan maupun produk berkisar antara : 0,5 D2-1,0 D2 (KW). Dimana : D : diameter dryer (ft) Diambil : 0,5 D2
= 3,890 ft P
= 0,5 (2,440)2 = 2,976 KW x 1,34102 hp/Kw
P
= 3,9908 hp
Jadi daya rotary dryer = 4 hp C.11. Cyclone (CS-02) Fungsi : Memisahkan padatan yang terbawa keluar udara pengering. Data udara : T udara
: 1200C
174
Laju alir massa keluar rotary dryer : Padatan : 296,183 kg/jam Air
: 44,427 kg/jam
Menentukan kecepatan udara masuk cyclone : Kecepatan masuk cyclone berkisar : 6-21 m/s namun biasanya cyclone
didesain
untuk
kecepatan
15
m/s.
(Perry’s hal.17-29) C.12. Blower (Bl-02) Fungsi : Mengalirkan udara ke dalam rotary dryer. m udara masuk : 3551,675 lb/jam = 59,195 lb/menit Menentukan densitas udara pada 1200C ρudara pada 00C, 1 atm = 1,2928 kg/m 3 ρudara pada 1200C, 1 atm = (
273,15 120 ) x 1,2928 273,15 0
= 1,8608 kg/m3 = 0,1162 lb/ft3 Menentukan laju alir volumetrik udara (Qu) Qu
=
G 3500C
=
59,195 = 509,5824 ft3/menit 0,1162
Daya blower (P) P operasi P
= 13,8388 in H2O = 1,57 x 10-4 . Qu . Pop = 1,57 x 10-4 x 509,5824 x 13,8388 = 1,1072 hp
Efisiensi : 70%
175
Maka, power blower (P) =
1,1072 = 1,58 hp ~2 hp 0,7
C.13. Fan (F-02) Fungsi : Mengeluarkan udara panas dari rotary kiln Tudara keluar (TG1)
= 57,220C
Jumlah udara masuk (mG) = 3551,675 lb/jam = 1612,461 kg/jam = 26,874 kg/menit. Menentukan densitas BM udara = 29 gr/mol BM uap air = 18 gr/mol Massa uap air = 42,206 kg/jam = 0,703 kg/menit Massa total = mG + m uap air = 26,874 + 0,703 = 27,577 kg/menit % udara
=
% uap air =
26,874 x 100 % = 97,45 % 27,577 0,703 x 100 % = 2,55 % 27,577
BM rata-rata = (% udara x BM udara) + (% uap air x BM uap air) = (0,9745 x 29) + (0,0255 x 18) = 28,719 kg/kmol Asumsi udara dianggap sebagai gas ideal : ρ
=
BM x P 28,719 x 1 = = 1,0598 kg/m 3 R xT 0,082 x (273 57, 22)
176
Menentukan laju alir volumetrik udara (Qu) Qu
=
GG 26,874 = = 26,021 m3/menit = 918,917 1,0598
ft3/menit Daya fan (P) P operasi
= 13,8388 in H2O = 1,57 x 10-4 . Qu . Pop
P
= 1,57 x 10-4 x 918,917 x 13,8388 = 1,9965 hp Efisiensi : 70% Maka, power blower (P) =
1,9965 = 2,852 hp ~ 3 hp 0,7
C.14. Bucket Elevator (BE-02) Fungsi
: Untuk mengangkat tempurung kelapa yang keluar dari hopper
Type
: Centrifugal – Discharge Elevator
Dari Perry’s tabel 7-8, untuk kapasitas 997,472 kg/jam digunakan : Ukuran
: 6 x 4 x 4,5 in
Bucket spacing : 14 in Tinggi
: 25 ft
Kecepatan
: 225 ft/mnt
Lebar belt
: 7 in
Power
: 1 Hp
177
C.15. Ball Mill Fungsi : Menghaluskan arang yang akan dimasukan ke dalam rotary kiln. Kebutuhan arang : 296,183 kg Kebutuhan 24 jam : 7108,392 kg = 7,108 ton Dari Perry’s tab. 8-18 : Dipilih Marcy ball mill dengan spesifikasi yang mendekati kebutuhan :
Panjang : 6 ft
Diameter : 4 ½ ft
Power : 85-95 hp
Mill speed : 24 rpm
Kapasitas maksimum (97 % berukuran < 200 mesh) = 66 ton/24 jam = 1 alat.
Ukuran bola : Recomended size of ball : Db
=
Xp x Ei x Kxn
, D
Dimana : Xp : diameter partikel cm (in) D : diameter mill m (ft) P : densitas partikel K : konstanta yang mempunyai harga K : 143 jika satuan Db dan D adalah cm dan m
(Perry’s 8-35)
178
K : 200 jika satuan Db dan D adalah in dan ft Ei : Works indeks ni : percent critical speed Untuk operasi dengan feed kering atau viskositas rendah harga kecepatan putar berkisar 70-75 % dari critical speed. Data : Xp : 0,025 in Ps : 6049,34 kg/m3 = 377,65 lb/ft3 Ei : 12,46 D : 4 ½ ft K : 200 Nr : 0,7 Maka : Db
=
=
Xp x Ei x Kxn
,
D
0,39 x 12,46 x 200 x 0,7
377,65 4,5
= 2,486 in C.16. Vibrating Scren (VS-02) Fungsi : Untuk memisahkan produk berdasarkan ukuran 230 mesh. Kapasitas : 311,771 kg/jam Kapasitas dengan faktor keamanan : = 311,771 kg/jam x 1,1 (faktor keamanan) = 342,948 kg/jam = 0,342 ton/jam
179
Jenis : single deck high speed vibrating screen NoVo, Derrik Luas screen : A
= 0,4 x
Ct x Foa x Fs Cu
Dimana : A
= Luas screen (Ft2)
Ct
= Laju feed (ton/jam)
Cu
= Kapasitas unit (ton/jam ft2) : (0,208 ton/jam ft2 ) (Brown Asia ed.)
Foa
Fs
= Sloted area factor : 1
Foa
= Open area faktor (%)
Foa
= 100 x a2 x m2
a
= Ukuran buka (0,104 mm)
m
= {1/ (a + d )}
d
= Diameter kawat : 0,0026 mm
= 100 x 0,1042 x {(1/0,104 + 0,0026)}2 = 98,742 %
Maka : A
= 0,4 x
Ct x Foa x Fs Cu
= 0,4 x
0,342 x 0,987 x 1 0,208
= 0,65 ft2
180
C. 17. Screw Conveyor (SC-02) Fungsi : Mengangkut arang dari rotary kiln ke rotary dryer Feed masuk
= 296,183 kg/jam = 0,3 ton/jam
Dari Perry’s, tab.7-6, hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft = 4,572 m
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kec. Screw
: 40 rpm
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
C.18. Screw Conveyor (SC-03) Fungsi : Mengangkut arang dari rotary kiln ke rotary dryer Feed masuk
= 296,183 kg/jam = 0,3 ton/jam
Dari Perry’s, tab.7-6, hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft = 4,572 m
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kec. Screw
: 40 rpm
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
C.19. Bucket Elevator (BE-02) Fungsi
: Untuk mengangkut arang dari screw conveyor ke rotary kiln -02.
181
Type
: Centrifugal – Discharge Elevator
Dari Perry’s tabel 7-8, untuk kapasitas 296,183 kg/jam digunakan : Ukuran
: 6 x 4 x 4,5 in
Bucket spacing : 14 in Tinggi
: 25 ft
Kecepatan
: 225 ft/mnt
Lebar belt
: 7 in
Power
: 1 Hp
C.20. Rotary Cooler Fungsi : Mendinginkan arang aktif 8000C 10000C
300C Pendinginan
400C
Jumlah udara masuk = 458,316 kg/jam = 1008,295 lb/jam Menentukan diameter dan luas penampang cooler Jumlah udara masuk : 458,316 kg/jam = 1008,295 lb/jam Kec. Superficial udara : 300 lb/jam ft2 Kec. Superficial udara berkisar antara 0,5-5 kg/ms2 (76-760 lb/jam ft2) Luas penampang cooler, S = 1008,295/300 = 3,361 ft2 S
= ¼ π. D2
D
= 2,069 ft
Sehingga, luas penampang cooler : 3,361 ft2
182
Menentukan koefisien heat transfer overall Ua
=
0,5 x GG 0,67 , D
(pers.25-28 hal.274, Mc Cabe)
Dimana : Ua : koefisien heat transfer overall GG
=
mG = 300 lb/jam ft2 S
D : diameter rotary cooler = 2,069 ft Ua
=
0,5 x GG 0,67 D
=
0,5 x 1000 0,76 = 11,037 Btu/ft3 .jam.F 3,118
Menentukan panjang cooler L
=
Q (t )m x Ua x A
Dimana : L : Panjang rotary cooler Q :Total panas yang diambil (dari neraca panas apendiks B diketahui untuk mendinginkan sampai suhu yang dinginkan dibutuhkan panas 88034,972 Btu/jam. LMTD(Δt)m =
(T1-TG2)- (T2-TG1) ln
(T1 TG 2 ) (T2 TG1 )
(untuk operasi pengeringan counter-current per. 25-7, hal.255, Mc Cabe) Ua : koefisien heat transfer overall = 11,037 Btu/ft3.jam F
183
A : luas permukaan rotary cooler = 3,361 ft2 L
Q (t )m x Ua x A
=
=
88034,972 114,162 x 11,037 x 3,361
= 20,79 ft Syarat untuk Rotary cooler : L/D = 4-10 Pengecekan : L/D
= 20,79/2,069 = 10
(Perry’s hal.20-32) (memenuhi syarat)
Pengecekan Nilai NTU Syarat untuk rotary cooler : NTU = 1,5-2,5
(Perry’s hal.20-32)
G , (t )m
(Perry’s hal.20-32)
NTU =
= 1,8 (memenuhi syarat) Menentukan putaran rotary cooler Vp
= 75 ft/menit (Vp = 60-75 ft/menit, Perry’s hal.20-33)
D
= 2,069 ft N
=
Vp x D
=
75 3,14 x 2,069
= 11,54 rpm ~ 12 rpm Menentukan waktu tinggal θ
= 0,23 (
L Bx L xG ) + 0,6 ( ) ( S x N ) 0 ,9 x D F
184
Dimana : L : Panjang Rotary Cooler
= 20,79 ft
S : Slope/kemiringan
= 0-0,08 ft = 0,08 ft (Perry’s hal. 20-30)
N : Putaran Rotary Cooler
= 12 rpm
D : Diameter Rotary Cooler = 2,069 Dp : Diameter partikel
= 0,65 mm = 0,0021 ft
B : 5 (Dp)-0,5 = 5 x (0,0021)-0,5
= 108,273 ft
G : Kec. Superficial udara = 76 lb/jam ft2 F:
F:
θ
M (lb padatan/jam.ft2) A
1192,663 3,361
= 782,321 lb/ft2 jam
= 0,23 (
L B xL xG ) - 0,6 ( ) ( S x N ) 0 ,9 x D F
= 0,23 (
20,79 108,273 x 20,79 x 76 ) – 0,6 ( ) 0,08 x 120,9 x 2,069 782,321
= 134,28 menit atau 2,24 jam Menentukan jumlah flight dan tinggi flight Jenis flight : radial flight Jumlah flight : 2,4 D-3 D,
(D = ft, perry’s hal. 20-33)
= 2,5 x 2,069 = 5,17 flight ~ 6 flight Jumlah flight : (D/12) – (D/8) = 0,631/8 = 0,079 m
(D = m, Perry’s hal. 20-33)
185
Jarak antar flight : keliling lingkaran/jumlah flight =
3,14 x 0,631 = 1,26 m = 4,134 ft 8
Menentukan Daya Rotary cooler Berdasarkan Perry’s hal. 20-33 jumlah total daya untuk fan, penggerak cooler dan conveyor umpan maupun produk berkisar antara 0,5 D2 – 1,0 D2 (KW). Diambil 0,5 D2, maka : P = 0,5 x 2,0692 = 2,14 kW x 1,34102 hp/kW = 2,87 hp Jadi daya Rotary Cooler = 3 hp. C.21. Cyclone (C-03) Fungsi : Memisahkan padatan yang terbawa keluar udara pengering. Data udara : Tudara
= 10000C
Laju alir massa keluar Rotary kiln : Padatan : 252,525 kg/jam Udara
: 458,316 kg/jam
Menentukan kecepatan udara masuk cyclone (Vu) Kecepatan masuk cyclone berkisar : 6-21 m/s namun biasanya cyclone didesain untuk kecepatan 15 m/s
(Perry’s hal. 17-29)
186
C.22. Blower (BL-03) Fungsi : Mengalirkan udara ke dalam rotary dryer. m udara masuk : 1008,295 lb/jam = 16,805 lb/menit Menentukan densitas udara pada 1200C ρudara pada 00C, 1 atm = 1,2928 kg/m 3 ρudara pada 300C, 1 atm = (
273,15 30 ) x 1,2928 273,15 0
= 1,4348 kg/m3 = 0,0896 lb/ft3 Menentukan laju alir volumetrik udara (Qu) Qu
=
G 300 C
=
16,805 = 187,554 ft3/menit 0,0896
Daya blower (P) P operasi P
= 13,8388 in H2O = 1,57 x 10-4 . Qu . Pop = 1,57 x 10-4 x 509,5824 x 13,8388 = 1,1072 hp
Efisiensi : 70% Maka, power blower (P) =
1,1072 = 1,58 hp ~2 hp 0,7
C.23. Fan (F-03) Fungsi : Mengeluarkan udara panas dari Rotary Cooler ke cyclone T udara keluar (TG2) : 8000C Jumlah udara masuk (mG) : 1008,295 lb/jam = 458,316 kg/jam = 7,6386 kg/mnt.
187
Menentukan Densitas BM udara = 29 gr/mol Asumsi udara dianggap sebgai gas ideal ρ
=
BM x P 29 x 1 = = 0,3296 kg/m 3 R xT 0,082 x (273 800)
Menentukan laju alir volumetrik udara (Qu) Qu
=
GG 7,6386 = = 23,175 m3/menit = 818,425 ft3/menit 0,3296
Daya Fan (P) P operasi P
= 13,8388 in H2O = 1,57 x 10-4 . Qu . Pop = 1,57 x 10-4 x 818,425 x 13,8388 = 1,778 hp
Efisiensi : 70% Maka, power blower (P) =
1,778 = 2,54 hp ~ 3 hp 0,7
C.24. Screw Conveyor (SC-04) Fungsi : Mengangkut arang dari rotary kiln ke rotary dryer Feed masuk
= 252,525 kg/jam = 0,25 ton/jam
Dari Perry’s, tab.7-6, hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft = 4,572 m
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kec. Screw
: 40 rpm
188
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
C.25. Bucket Elevator (BE-04) Fungsi
: Untuk mengangkut arang aktif dari screw conveyor ke Bin.
Type
: Centrifugal – Discharge Elevator
Dari Perry’s tabel 7-8, untuk kapasitas 252,525 kg/jam digunakan : Ukuran
: 6 x 4 x 4,5 in
Bucket spacing : 14 in Tinggi
: 25 ft
Kecepatan
: 225 ft/mnt
Lebar belt
: 7 in
Power
: 1 Hp
C.26. Silo Fungsi : Menampung sementara arang aktif untuk proses packing. Fase
: padat
Bentuk : silo silinder tegak dengan hopper kerucut terpancung Jumlah : 1 buah Laju
: 252,525 kg/jam
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C Menentukan Kapasitas Silo Laju produksi : 252,525 kg/jam Produksi arang aktif selama 2 hari : 252,525 kg/jam x 48 jam = 12121,2 kg
189
Vsilo
= V bahan x over desaign
Vbahan =
=
m bahan arang aktif 12121,2 kg / hour 3 250 kg / m
= 48,485 m3 Direncanakan membuat 1 buah silo, over desaign 20%. Volume total silo : Vsilo
= Vbahan x 20% = 48,485 x 1,2 = 58,182 m3
Menghitung Diameter output (di) Vout
= 12121,2
1hour 1 jam kg x x hourt 24 jam 60 menit
= 8,4175 kg/menit Kecepatan Volumetrik (Q) : Q
=
=
Vout 8,4175 kg / menit 250 kg / m
3
= 0,03367 m3/menit
Jika diinginkan kecepatan (V) : V
= 0,05 /menit
Luas penampang bawah (A2 ) : A2
=
Q 0,03367 = = 0,6734 m2 V 0,05
190
Diameter output (di) :
x di2 4
A2
=
di
= (4x
= (4 x
A 2 0,5 )
0,6734 0,5 ) = 0,7358 m
Menentukan Dimensi Silo Tinggi bin ditentukan, hbin
= 4 x Di
Tinggi hopper untuk conical : hhoper = θ
tg ( Di di ) 2
(Pers. 4-17, hal.192, Hesse)
= 450C
hhoper =
=
tg ( Di di ) 2 tg 45 ( Di di ) 2
= ½ Di – ½ di Tinggi head standar untuk ellipsoidal head : hhead = Di/4 Volume bin : Vbin
= 0,25 x πx Di2 x (4 x Di) = πx Di3
Volume hopper untuk conical Vhopper = 0,262 x hhopper x (Di2 x Di x di x di 2) = 0,262 x ( ½ Di – ½ di) (Di2 x Di x di x di2) = 0,131 x (Di-di) (Di2 x Di x di x di2)
191
= 0,131 x (Di3-di3) = 0,131 x Di3 – 0,131 x di3 Volume head untuk standar ellipsoidal head : Vhead = Vsilo 3
58,182 m
Di 3 24
(Pers. 4-12 hal 92. Hesse)
= Vbin + Vhopper + V head
Di 3 = (πx Di ) + (0,131 x Di – 0,131 x di ) + ( ) 24 3
3
3
(π+ 0,131 + π/24) x Di 3)
= 58,182 + 0,131 x di3
(π+ 0,131 + π/24) x Di 3)
= 58,182 + 0,131 (0,7358)3
Di3
= 17,1186 m3
Di
= 2,577 m
Bin : h bin = 4 x Di = 4 x 2,577 m = 10,308 m Vbin
= πx Di3 = 4 x (2,577)3 = 68,454 m3
Hopper : hhopper
= ½ Di – ½ di = (½ x 2,577) – ( ½ x 0,7358) = 0,9206 m
Vhopper
= 0,131 x Di3 – 0,131 x di3 = (0,131 x 2,5773) – (0,131 x 0,73583) = 2,1897 m3
192
Head : hhead =
Di 2,577 = = 0,6442 m 4 4
Vhead
=
Di 3 x (2,577)3 = = 2,239 m 3 24 24
Tinggi total : htotal
= hbin + hhopper + hhead = 10,208 + 0,9206 + 0,6442 m = 11,8728 m
Menentukan tebal silo Mencari Tinggi bahan keseluruhan Vhopper
= 0,131 x Di3 – 0,131 x di3 = (0,131 x 2,5773) – (0,131 x 0,71893) = 2,1897 m3
Tinggi bahan dalam bin = (Vbahan -Vhopper) / (πx Di2/4) = (58,182 – 2,1897) / (3,14 x 2,5772/4) = 10,740 m Tinggi bahan keseluruhan = tinggi bahan dalam bin + hhopper = 10,740 m + 0,9206 m = 11, 6606 m Menentukan Tekanan Desain Tekanan yang disebabkan oleh adanya bahan (P L) :
193
PL
= ρx g x h = 250 kg/m3 x 9,8 m/s 2 x 11,6606 m = 28568,47 kg/ms2 = 28568,47 kg/ms2 N 1 atm x 2 2 m 1,01325 x 105 N / m
= 28568,47 = 0,283 atm Pdesain = P operasi + PL
= 1 atm + 0,282 atm = 1,282 atm = 18,840 psia Menentukan Tebal silo T
=
P desain x Di +C 2 x fE 1,2Pdesain
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C Tekanan (P)
: 18,840 psia
Allowable stress (f) : 12.650 psia Faktor korosi (C) : 0,125 Join factor (E)
: 0,8 (untuk double welded butt join)
Diameter (Di)
: 2,577 m = 101,456 in
T
=
P desain x Di +C 2 x fE 1,2Pdesain
=
(18,840 psia) x (101,456 in) + 0,125 in 2 (12.650 psia) (0,8) 1,2 (18,840 psia)
= 0,219 in
194
Maka, diambil tebal standar : ts
= 1/3 in = 0,3333 in
C.27. Screw Conveyor (SC-05) Fungsi : Mengangkut karbon aktif ke unit pengemasan. Feed masuk
= 252,525 kg/jam = 0,25 ton/jam
Dari Perry’s, tab.7-6, hal. 7-7 Panjang screw
: 15 ft
Kapasitas screw
: 5 ton/jam
Diameter of flight
: 9 in
Kec. Screw
: 40 rpm
Feed section diameter : 6 in Power
: 0,43 Hp
195
APENDIKS D SARANA PENUNJANG PRODUKSI (UTILITAS)
D.1. Kebutuhan Steam Steam yang dibuat adalah superheated steam pada suhu 1200 0C. No
Nama alat
1
Rotary Kiln
Kebutuhan (kg/jam) 298,404
∑
298,404
Suhu (0C) 1200
Kebutuhan steam perjam : 298,404 kg/jam Dengan memperhitungkan faktor keamanan dan kehilangan panas dimasing-masing alat, setiap steam yang dialirkan ke unit proses dilebihkan 10%, sehingga total kebutuhan steam : 328,144 kg/jam. D.2. Penentuan Daya penggerak Boiler (BPH) D.2.1. Penentuan Daya Penggerak Boiler (BPH) Data : Temperatur steam : 12000C Tekanan steam Hp
=
: 510 kpa = 5 atm
(Tabel F.1,Smith, hal. 671)
ms x ( hg hf ) Cf x 34,5
Dimana : ms
: Massa steam = 328,2443 kg/jam
hg
: Enthalpi steam pada suhu 12000C = 7277,39 kj/kg = 2152,11 Btu/lb
196
hf Hp
=
Hp
=
: Entalphi air umpan pada 300C = 970,3
ms x ( hg hf ) Cf x 34,5 328,2443 x (2152,11 54) 970,3 x 34,5
= 45,364 Hp Heating surface boiler tiap 1 hp = 10 ft2, maka heating surface boiler adalah 453,64 ft 2. D.2.2. Penentuan kebutuhan Air untuk menghasilkan steam m air x (hg hf ) 970,3
ma
=
ma
= 1565,05 lb/jam = 709,906 kg/jam = 0,7113 m3/jam
D.2.3. Penentuan kebutuhan air untuk make up boiler Diasumsikan jumlah air untuk boiler down dan hilang akibat penguapan sebesar 20%, maka jumlah air yang harus diumpankan sebagai make up boiler adalah : 20% x massa steam = 20% x 328,2443 kg/jam = 141,98 kg/jam Air umpan masuk boiler pada suhu 300C, maka densitas air = 995,65 kg/m3, maka volume air yang dibutuhkan adalah : 0,1426 m3/jam D.2.4. Penentuan kebutuhan bahan bakar Bahan bakar berupa solar msolar = Dimana :
m steam x (hg hf ) h x Hv
197
Hv : Heating value solar = 19200 Btu/lb hg
(Tabel 9-10,Perry’s, 9-31)
: efisiensi pembakaran = 85%
msolar = 93,05 lb/jam = 42,207 kg/jam D.3. Penyediaan Air Domestik Menurut standar WHO, kebutuhan air untuk 1 orang kurang lebih 150 ltr/hari. Jumlah karyawan sebanyak 85 orang. Dalam perhitungan kebutuhan air domestik yang digunakan karyawan sebanyak 85 orang. Untuk kebutuhan laboratorium, diperkirakan sebesar 100 ltr/jam = 800 ltr/hri (untuk penggunaan selama 8 jam) Total kebutuhan air domestik = 13.550 ltr/hari = 13,6 m3/hari = 0,567 m3/jam Densitas air pada suhu 300C = 995,65 kg/m3 Maka massa air domestik total adalah : 562,127 kg/jam Dengan mengambil faktor keamanan 10%, maka jumlah air domestik yang disediakan = 618,34 kg/jam. D.4. Unit Pengolahan Air No
Jenis
1
Boiler
Start (kg/jam) 709,9064
2
Make up boiler
-
70,9906
3
Air domestik
618,3401
618,3401
4
Air pendingin (300 C)
325,8008
-
5
Make up cooling tower
-
13,7814
1654,0473
703,1121
∑
up Kontinu (kg/jam) -
198
Total kebutuhan air : Keterangan : Volume air yang harus diolah = 703,1121 kg/jam = 0,7026 m3/jam Dengan memperhitungkan faktor keamanan 10%, maka total kebutuhan air yang harus diolah adalah : 0,7768 m3/jam. Konversi pada bak pengaduk cepat, bak pengendap I dan II serta tangki filtrasi masing-masing sebesar 95%, maka jumlah air sungai yang harus diolah adalah
0,7768 = 0,9537 m3/jam. (0,95) 4
Spesifikasi unit pengolahan air adalah sebagai berikut : 1. Screen Fungsi : Menyaring kotoran yang berukuran besar seperti sampah, ranting pohon, plastik dan lainnya yang terbawa dalam airan sungai. Ukuran : 2m x 3m Diameter lubang saringan : 1 cm Bahan konstruksi : besi 2. Reservoir Fungsi : Menampung air sungai yang akan diolah Bentuk : empat persegi panjang Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 24 jam Volume air
: 22,8890 m3
Dengan over design = 20%, maka : Volume tangki : 27,4668 m3
199
V = P x L x T, dimana P : L : T = 3: 2: 1 V = 3 x T x 2 x T x T = 6 x T3 27,4668 = 6 x T3 T = 1,6604 m P = 3 x T = 4,9813 m L = 2 x T = 3,3208 m 3. Bak Pengadukan Cepat Fungi : Menggumpalkan partikel-partikel pengotor yang terdapat dalam air sungai dengan penambahan koagulan. Bentuk: empat persegi panjang Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 20 menit – 1 jam Diambil waktu tinggal 1 jam Volume air yang ditampung selama 1 jam : 0,99537 m3 Dengan memperhitungkan over design 20%, maka : Volume bak = 1,1445 m3 V = P x L x T, dimana P : L : T = 3: 2: 1 V = 3 x T x 2 x T x T = 6 x T3 1,1445 = 6 x T3 T = 0,5756 m P = 3 x T = 1,7269 m L = 2 x T = 1,1513 m Kebutuhan koagulan :
200
Jenis koagulan adalah Al2(SO 4)3 Kadar Al2(SO 4)3 = 50-70 mg/ltr, diambil 60 mg/ltr Jumlah air yang diolah : 0,9537 m3/jam = 953,7096 ltr/jam Kebutuhan Al2 (SO4)3 = 0,0572 kg/jam 4. Bak Pengendapan I Fungsi : Mengendapkan kotoran-kotoran yang lebih halus partikelpartikelnya, yang tidak terendap pada bak sebelumnya. Bentuk: empat persegi panjang Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 2-6 jam Diambil waktu tinggal 4 jam Volume air yang ditampung selama 4 jam : 0,9573 x 0,95 x 4 = 3,6241 m3 Dengan memperhitungkan over design 20%, maka : Volume bak = 4,3489 m3 V = P x L x T, dimana P : L : T = 3: 2: 1 Kedalaman bak (T) = 10-20 ft Diambil kedalaman bak : 10 ft = 3,048 m P/L = 1-2,5 (powel,water conditioning for industry), diambil 2, maka : A = V/T = 1,4268 m2 A = P x L = 2 x L x L = 2 x L2 1,4268 = 2 L2 L = 0,8446 m P = 2 x L = 1,6893 m
201
5. Bak Pengendapan II Fungsi : Mengendapkan kotoran-kotoran yang lebih halus partikelpartikelnya, yang tidak terendap pada bak sebelumnya. Bentuk: empat persegi panjang Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 2-6 jam Diambil waktu tinggal 4 jam Volume air yang ditampung selama 4 jam : 0,9573 x 0,952 x 4 = 3,4429 m 3 Dengan memperhitungkan over design 20%, maka : Volume bak = 4,13151 m3 V = P x L x T, dimana P : L : T = 3: 2: 1 Kedalaman bak (T) = 10-20 ft Diambil kedalaman bak : 10 ft = 3,048 m P/L = 1-2,5 (powel,water conditioning for industry), diambil 2, maka : A = V/T = 1,355 m2 A = P x L = 2 x L x L = 2 x L2 1,355 = 2 L2 L = 0,8232 m P = 2 x L = 1,6465 m 6. Tangki Filtrasi Fungsi : Menyaring partikel-partikel halus yang masih tersisa dalam air yang berasal dari bak pengendap. Bentuk : tangki silinder tegak
202
Bahan konstruksi : carbon steel SA 283 grade C Jumlah : 1 unit Media penyaring : pasir dan kerikil Laju volumetrik air sungai yang akan disaring = 0,9573 x (0,95)3 = 0,8177 m3/jam = 2,9509 gpm. Kecepatan penyaring = 15-30 gpm/ft2 Diambil kecepatan penyaring = 15 gpm/ft2, maka : Luas penampang tangki filtrasi = 2,9509/15 = 0,1967 ft2 Diameter permukaan tangki (D) : (4 x A/π) ½ = 0,1526 m Komposisi ketebalan lapisan media penyaring : Pasir antara 12-20 in, diambil 15 in = 0,3810 m Kerikil antara 20-40 in, diambil 30 in = 0,7620 m Maka, tinggi lapisan media penyaring (tebal bed) = 1,1430 m. Diasumsikan tebal bed = 1/3 x tinggi tangki penyaring Tingggi tangki penyaring = 3,4290 m Jadi : Tebal tangki (tu ) =
Px D +C 2 x f x E 1,2 x P
Dimana : P : Tekanan perancangan (faktor keamanan 20 %) = 17,64 psia D : Diameter tangki = 0,1526 m = 6,007 in E : Efisiensi sambungan = 0,8 f : Maksimum allowable stress = 12.650 psia C : Faktor korosi = 0,015 in/tahun x 10 tahun = 0,15 in
203
tu : 0,1552 in Diambil tebal standar = 3/16 in Diameter luar = 0,1526 + 0,0048 = 0,1573 m Jadi : Tebal tangki (tu ) =
=
Px D +C 2 x f x E 1,2 x P 17,64 x 6,007 + 0,15 2 x12.650 x 0,8 1,2 x 17,64
= 0,154 in 7. Bak Penampung Air bersih Fungsi : Menampung air bersih yang keluar dari tangki filtrasi. Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 24 jam Bentuk : Empat persegi panjang Bahan konstruksi : Beton Volume air yang ditampung selama 24 jam : = 0,9537 m3/jam x (0,95)4 x 24 jam = 18,6433 m3 Volume bak dengan over desaign = 20% adalah : 22,3719 m3 V=PxLxT 22,3719 = 3 x T x 2 x T x T 22,3719 = 6 x T3 T
= 1,5507 m
P = 3 x T = 4,6520 m
204
L = 2 x T = 3,1013 m Untuk air domestik, dapat digunakan air bersih tanpa diolah lebih lanjut. Untuk umpan boiler, air bersih yang ditampung dalam bak penampung air bersih dilunakan terlebih dahulu dengan ion exchanger 8. Tangki Demineralisasi dengan Ion Exchanger Fungsi : Menghilangkan kesadahan air dengan menggunakan resin penukar ion. Bentuk : Tangki Silinder Tegak Bahan konstruksi : Carbon Steel SA 283 grade C Jenis resin : mixed cation and strong base anion Laju alir air yang akan digunakan (mair boiler) : 851,8877 (kebutuhan massa steam + make up steam) kg/jam. Untuk faktor keamanan 10 5, laju alir air menjadi : 0,9418 m3/jam Dari tabel. 19-7 Perry’s hal.19-41 diperoleh : Kecepatan air maksimum : 30 m/jam, diambil 15 m/jam Tinggi bed minimum
: 0,6 M
Maka luas penampang tangki :
Q = 0,0628 m3 V
Diameter tangki (D) = (4 x A/π) ½ = 0,2828 m Diasumsikan tinggi bed = ½ x tinggi tangki Maka, tinggi tangki = 1,2 m Tebal tangki (t) =
Px D + C = 0,159 in 2 x f x E 1,2 x P
Tebal tangki standar = 3/16 in
205
Maka diameter luar = 0,2876 m 9. Bak Umpan bolier Fungsi : Menampung air untuk feed boiler Bentuk : empat persegi panjang Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 12 jam Volume air yang ditampung = volume air untuk pembuatan steam = 0,7113 m3/jam x 12 jam = 8,536 m3 Volume bak penampung dengan faktor keamanan 20 % = 10,243 m3 Dimensi bak penampung, P x L x T = 3 : 2 : 1 V = 6 T3 10,243 = 6 T3 T = 1,1952 m P
= 3 x T = 3,585 m
L
= 2 x T = 2,3903 m
10. Bak Penampung Air Domestik Fungsi : Menampung air domestik Bentuk : empat persegi panjang Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 12 jam Volume air yang ditampung = volume air domestik = 0,621 m3/jam x 12 jam = 7,4525 m3
206
Volume bak penampung dengan faktor keamanan 20% = 8,943 m3 Dimensi bak penampung, P x L x T = 3 : 2 : 1 V = 6 T3 8,943 = 6 T3 T = 1,1423 m P
= 3 x T = 3,4269 m
L
= 2 x T = 2,2846 m
11. Bak Penampung Air Cooling Tower Fungsi : Menampung air feed cooling tower Bentuk : empat persegi panjang Jumlah : 1 unit Waktu tinggal : 4 jam Volume air yang ditampung = volume air feed cooling tower = 0,3272 m3/jam x 12 jam = 1,3089 m3 Volume bak penampung dengan faktor keamanan 20% = 1,5707 m3 Dimensi bak penampung, P x L x T = 3 : 2 : 1 V = 6 T3 1,5707 = 6 T3 T = 0,6397 m P
= 3 x T = 1,9191 m
L
= 2 x T = 1,2794 m
207
12. Pompa Air Sungai Fungsi : Memompa air dari sungai ke reservoir Jenis : Pompa Sentrifugal Data : * Densitas
= 995,65 kg/m3 = 62,1753 lb/ft3
* laju alir massa = 0,9537 m3/jam x 995,65 kg/m3 G * Viskositas
= 949,561 kg/jam = 0,85 cp = 5,712 x 10-4 lb/ft.dt
Penentuan Dopt Pipa Kecepatan volumetrik air = Qf = Dopt
G = 33,6755 ft3/jam
= 3,9 x Qf 0,45 x ρ1,13
Dimana : Qf
: laju alir volumetrik = 33,6755 ft3/jam = 0,0089 ft3 /dtk
ρ
: densitas = 62,1753 lb/ft3
Dopt
: 0,815 in
Dari tabel 11, Kern hal. 843 dipilih pipa dengan spesifikasi sebagai berikut Nominal pipe size
= 1 in
Schedule number
= 40 in
Diameter luar
= 1,32 in
Diameter dalam
= 1,049 in = 0,0874 ft
Flow area per pipe (a) = 0,86 in2 = 0,006 ft2
208
Penentuan velocity Head Kecepatan alir masuk reservoir (V2) : V2
=
Velocity head =
Qf = 1,5592 ft/dtk. a
V 2 V 22 V 12 = = 0,0378 ft.lbf/lb 2 x gc 2 x gc
Penentuan Bilangan Reynold Re
=
x D xV
Dimana : ρ
: densitas air = 62,1753 lb/ft3
μ
: Viskositas air = 0,0006 lb/ft.dtk
D
: ID pipa = 1,05 in = 0,0874 ft
V
: V2 = 1,5592 ft/dtk
Re
: 14.835,226
Dari fig.126 Brown hal.141, untuk commercial steel (e = 0,00015) Dengan ID = 0,0874 ft, diperoleh e/D = 0,0018 Dari fig.125 Brown hal.140, untuk Re = 14835,226 dan e/D = 0,0005, diperoleh f : 0,028 Diperkirakan panjang pipa lurus (L) : 10 m = 32,8100 ft Standart elbow 90 yang digunakan = 2 buah Globe valve yang digunakan
= 2 buah
Dari fig. 127 Brown hal.141, diperoleh panjang ekuivalen (Le) : Standart Elbow 90 = 6 ft
209
Globe valve
= 30 ft
Maka, total panjang pipa : Lt
= L + ΣLe = 104,81 ft
Penentuan Tenaga yang hilang karena friksi Σf
=
f x Lt x V 2 2 = 5,0732 ft.lbf/lbm 2 x gc x ID
Penentuan Pressure head P1
= 1 atm
= 14,7 lb/in2
P2
= 1 atm
= 14,7 lb/in2
ΔP
= 0, maka pressure head = 0
Penentuan Daya pompa Beda ketinggian Diasumsikan Z = 3 m = 9,8430 ft g x Z = 9,8430 ft.lbf/lbm gc Kerja pompa Dengan hukum
Bernoulli
(Pers.10 Peter’s
didapatkan kerja pompa : W
P V 2 g x Z = + + + ΣF 2 gc gc = 14,954 ft.lbf/lbm
Daya pompa P
=GxW = 31310,4362 ft.lbf/lbm
hal.486)
210
= 8,6973 ft.lbf/lbm x 1 hp/550 (ft.lbf/dtk) = 0,158 Hp Q
= 33,6755 ft3/jam = 4,1982 gpm
Dari fig. 14-36 Peter’s hal.520, untuk Q = 4,1982 gpm diperoleh efisiensi pompa sebesar 20 %. Maka : BHP (Daya pompa sebenarnya)
=
Daya pompa effisiensi pompa
= 0,0791 Hp Diambil daya pompa 1 Hp Dari fig.14-38 Peter;s hal.521, untuk BHP = 0,0791 Hp, diperoleh efisiensi motor 80%. Maka, daya motor
=
BHP = 0,0988 Hp effisiensi motor
Diambil pompa yang dijual dipasaran dengan daya = 0,5 Hp. Dengan cara yang sama, dihitung daya pompa untuk masing-masing pompa yang digunakan dalam utilitas. D.5. Penyediaan Tenaga Listrik Secara garis besar, kebutuhan listrik dalam pabrik dapat dibagi menjadi dua
yaitu :
D.5.1. Listrik untuk Penggerak Motor Peralatan proses Sebagian besar peralatan proses menggunakan tenaga listrik sebagai penggerak motor maupun sebagai sumber utama.
211
No 1
Nama alat Crusher
2
Rotary Kiln (01)
15
3
Rotary Kiln (02)
21,4
4
Rotary Dryer
4
5
Rotary Cooler
3
6
Screw Conveyor (01)
0,43
7
Screw Conveyor (02)
0,43
8
Screw Conveyor (03)
0,43
9
Screw Conveyor (04)
0,43
10
Screw Conveyor (05)
0,43
11
Bucket Elevator (01)
1
12
Bucket Elevator (02)
1
13
Bucket Elevator (03)
1
14
Bucket Elevator (04)
1
15
Ball Mill
85
16
Fan (01)
1
17
Fan (02)
3
18
Fan (03)
3
19
Blower (01)
1
20
Blower (02)
2
21
Blower (03)
5
Σ
Daya (Hp-hour) 3
152,12
Daya yang dibutuhkan masing-masing alat : Total daya yang dibutuhkan tiap jam : 152,12 Hp Total daya yang dibutuhkan tiap hari : 3650,88 Hp D.5.2. Peralatan Penunjang Peralatan Bengkel Dalam suatu pabrik diperlukan fasilitas pemeliharaan dan perbaikan peralatan pabrik. Daya listrik yang dibutuhkan
212
untuk fasilitas ini diperkirakan 40 KW/hari = 67,1 hp/hari = 53,64 Hp/jam. Instrumentasi Alat-alat instrumentasi yang digunakan berupa alat-alat kontrol dan alat-alat pendeteksi. Daya listrik yang dibutuhkan diperkirakan sebesar 10 KW/hari = 13,4 hp/hari = 13,41 hp/jam. Penerangan lampu jalan, pendinginan ruang dan perkantoran Alat-alat penerangan yang dibutuhkan untuk pabrik, kantor dan lingkungan sekitar pabrik. Selain itu dibutuhkan pendingin ruangan untuk kantor dan laboratorium. Untuk laboratorium,
perlu
diberikan
daya
listrik
untuk
mengoperasikan peralatan laboratorium. Alat-alat tersebut memerlukan daya listrik sebesar : 60 KW/hari = 80,4 hp/hari = 3,35 hp/jam. Selain itu peralatan kantor seperti komputer, intercom, pengeras suara dan lainnya, membutuhkan tenaga listrik sebesar 40 KW/hari = 53,6 hp/hari = 2,2333 hp/jam. Kebutuhan listrik secara keseluruhan : No
Jenis Penggunaan
Daya (Hp/hari)
1
Listrik untuk alat proses
152,12
2
Listrik untuk utilitas
6
3
Listrik untuk peralatan penunjang
201,150
Σ
359,270
213
Total kebutuhan listrik = 359,27 Hp/hari. Untuk menjaga suplai listrik, maka pemanfaatan daya listrik hanya 90%, maka daya listrik total : 395,197 KW/hari atau 294,7 KW/hari, seluruh penyediaan listrik berasal dari PLN sebesar : 295 KW/hari atau 12,29 Kw/jam. Diasumsikan setiap harinya terjadi pemadaman listrik selama 1 jam, maka untuk menjamin kontinuitas produksi dan kinerja perusahaan disediakan 7 unit generator yang dilengkapi dengan Uninterrupted power system yang akan menjalankan generator 7 detik setelah pemadaman. Jenis
: Diesel
Jumlah
: 2 unit
Kapasitas
: 150 kW
Bahan bakar : Solar D.6. Penyediaan Bahan Bakar D.6.1. Penyediaan Solar untuk generator Heating valve untuk solar = 19.200 Btu/lb Diasumsikan : Efisiensi pembakaran solar pada generator : 85%. Terjadi pemadaman listrik selama 1 jam/hari. Generator yang digunakan 150 KW
214
Kebutuhan solar untuk generator : msolar =
kebutuhan listrik x Hv
Dimana : Hv : Heating value solar = 19.200 Btu
(Tab.9-30 Perry’s)
η: Efisiensi pembakaran = 85% msolar : 61,612 lb/jam = 28,005 kg/jam kebutuhan solar untuk generator apabila diasumsikan terjadi pemadaman listrik selama 1 jam/hari adalah : 27,947 kg/jam. D.6.2. Kebutuhan Solar untuk Boiler Kebutuhan solar untuk boiler = 42,2072 kg/jam Maka, kebutuhan solar dalam 1 hari : 1012,974 kg/hari (untuk 24 jam). D.6.3. Total Kebutuhan Solar Total kebutuhan solar dalam 1 hari : = 1683,709 kg/hari = 1,9808 m3/hari = 1980,834 ltr/hari D.7. Penentuan ukuran tangki bahan bakar solar Fungsi : Menampung bahan bakar solar Bentuk : Tangki silinder tegak Waktu tinggal : 14 hari Densitas solar : 850 kg/m 3 Volume solar : 31,349 m 3 Over design
: 20%
Volume tangki : 33,278 m3
215
H/D
= 2 (Wallas, hal.611) = ¼ x πD2 x H
V
= ¼ x πD2 x 2 x D 33,278 = ¼ x πD3 x 2 D
= 2,767 m
H
=2xD = 5,535 m
Tebal tangki : t
=
P xD +C 2 x f x E 1,2 x P
Dimana : P
: Tekanan design
= 14,7 psia
D
: Diameter tangki
= 2,767 m = 108,956 in
f
: maximum allowable stress = 18.750
E
: Efisiensi sambungan
= 0,8
C
: Faktor korosi
= 0,1250 in
t
=
P xD +C 2 x f x E 1,2 x P
=
14,7 x 108,956 + 0,1250 2 x18750 x 0,8 1,2 x 14,7
Maka,
= 0,2124 in. Diambil t standar : 3/16 in.
APENDIKS E
216
ANALISA EKONOMI
E.1. Penafsiran Harga Penafsiran harga peralatan setiap tahun mengalami perubahan sesuai dengan kondisi perekonomian yang ada. Untuk penafsiran harga peralatan diperlukan indeks yang dapat digunakan untuk mengkonversi harga peralatan pada masa lalu, sehingga diperoleh harga alat saat ini, dipergunakan persamaaan lx ........................ (Peter & Timmerhaus, hal 169) lk
Cx
= Ck x
Cx
= Tafsiran harga saat ini
Ck
= Tafsiran harga alat pada tahun k
lx
= Indeks harga saat ini
lk
= Indeks harga tahun k
Dimana :
Sedangkan untuk menafsirkan harga alat yang sama dengan kapasitas yang berbeda dipergunakan persamaan : Va
= VB (
CA n ) ..................... (Peter & Timmerhaus, hal 169) CB
Dimana : VA = Harga alat A VB = Harga alat B CA = Kapasitas alat A CB = Kapasitas alat B
217
n
= Eksponen harga alat (Tabel 7, Peter & Timmerhaus, hal 169)
Harga alat dalam pra rencana pabrik karbon aktif didasarkan pada harga alat yang terdapat pada peter & Timmerhaus. Tabel E.1 Indeks Karga Alat pada tahun sebelumnya Tahun (x) 1995
Indeks (y) 1027,4
1996
1039,1
1997
1056,8
1998
1069,9
1999
1068,3
2000
1089,0
2001
1093,9
2002
1104,2
2003
1117,38
2004
1128,17
2005
1138,97
2006
1149,76
2007
1160,55
2008
1171,34
2009
1182,14
2010
1192,93
Sumber : Chemical Engineering Magazine, www. CHF.Com, january 2003
Dengan regresi linier, diperoleh persamaan : Y = 10,793 x – 20501 Dimana y adalah indeks harga dan x adalah tahun Sehingga pada tahun 2008 dengan menggunakan persamaan diatas diperoleh harga cost indeks sebesar 1160,55
218
E.2. Harga Peralatan Tabel E.2. Harga peralatan Proses N o 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
Nama Alat Jaw Crusher Vibrating Screen Hopper Bucket Elevator Rotary Kiln Blower Fan Cyclone Screw Conveyor Rotary Dryer Blower Fan Cyclone Bucket Elevator Ball Mill Screw Conveyor Screw Conveyor Bucket Elevator Rotary Kiln Rotary Cooler Blower Fan Cyclone Screw Conveyor Bucket Elevator Screw Conveyor Bin
Jumlah total peralatan
Jumlah
Harga ($)
Harga (Rp) 38.000.000 7.000.000 58.200.862 62.496.038 2.891.000.000 36.000.000 45.000.000 7.300.000 70.000.000 933. 976.346 36.000.000 45.000.000 7.300.000 62.496.038 406.715.035 826.000 4. 130.000 62.496.038 1.266.258.000 202.035.700 36.000.000 45.000.000 7.300.000 4. 130.000 62.496.038 4. 130.000 98.058.000
1 $ 3.800 2 $ 700 1 $ 11.000 1 $ 1.300 1 $ 100.000 1 $ 3.600 1 $ 4.500 1 $ 730 1 $ 350 1 $ 73.000 1 $ 3.600 1 $ 4.500 1 $ 730 1 $ 1.300 1 $ 30.000 1 $ 350 1 $ 350 1 $ 1.300 1 $ 100.000 1 $ 7.600 1 $ 3.600 1 $ 4.500 1 $ 730 1 $ 350 1 $ 1.300 1 $ 350 1 $ 10.000 Total = Rp 6.506.344.097
Biaya utilitas adalah 75 % dari harga peralatan = Rp 4.879.758.072 Total harga peralatan yang digunakan : Rp 12.324.988.966
Harga total (Rp) 38.000.000 14.000.000 58.200.862 62.496.038 2.891. 000.000 36.000.000 45.000.000 7.300.000 70.000.000 933. 976. 346 36.000.000 45.000. 000 7.300.000 62.496.038 406.715.035 826.000 4. 130. 000 62.496. 038 1.266.258.000 202.035. 700 36.000.000 45.000.000 7.300.000 4. 130. 000 62.496. 038 4. 13 0.000 98.058.000 6.506.344.097
219
E.3. Penjualan Produk Kapasitas produksi karbon aktif/thn = 2000 ton/tahun = 2.000.000 kg/tahun Harga jual karbon aktif per kg
= Rp 20.000
Total penjualan karbon aktif
= 2.000.000 kg/tahun x Rp 20.000 = Rp 40.000.000.000
E.4. Biaya Pengemasan Kapasitas pengemasan karbon aktif adalah 20 kg Kapasitas produksi
= 2.000 ton/tahun
Harga tiap kemasan
= Rp 3000
Biaya kemasan/tahun =
2.000.000 kg x Rp 3000 20
= Rp 300.000.000 E.5. Harga Tanah dan Bangunan Luas tanah
= 24.727 m2
Luas bangunan pabrik
= 21.527 m2
Harga tanah/m2
= Rp. 500.000,00
Harga bangunan pabrik/m2
= Rp 1.500.000
Total harga tanah dan bangunan adalah ; = (luas tanah x harga tanah) + (luas bangunan pabrik x harga bangunan) = (24.727 x Rp. 500.000) + (21.527 x Rp.1.500.000) = Rp. 44.654.000.000
220
E.7. Gaji Pegawai No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Jabatan
Jumlah Gaji/Bulan/Orang
Komisaris Utama Direktur Manajer Staff Ahli Kepala Bagian Sekretaris Direktur Sekretaris Manajer
1 1 4 2 8 1 4
Bagian Proses Bagian Utilitas Bagian QC (Quality Control) Bagian Keamanan Bagian pemeliharaan Bagian Gudang
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Rp. 8.000.000 Rp.10.000.000 Rp.22.000.000 Rp .6.000.000 Rp.20.000.000 Rp .1.500.000 Rp. 5.200.000
Karyawan Shift 8 Rp.1.700.000 8 Rp.1.700.000 4 Rp.1.700.000
Rp.13.600.000 Rp.13.600.000 Rp .6.800.000
12 4 4
Rp.8.400.000 Rp.3.000.000 Rp.3.000.000
14 15
Rp.8.000.000 Rp.10.000.000 Rp.5.500.000 Rp.3.000.000 Rp.2.500.000 Rp.1.500.000 Rp.1.300.000
Gaji
Rp.700.000 Rp.750.000 Rp.750.000
Karyawan Non-Shift
Karyawan Litbang Karyawan pemasaran dan penjualan Karyawan Bagian Distribusi Karyawan Bagian Import Karyawan Lokal Karyawan Keuangan Karyawan Akunting Karyawan Bagian Kepegawaian
2 1
Rp.1.700.000 Rp.1.500.000
Rp.3.400.000 Rp.1.500.000
2
Rp.1.300.000
Rp.2.600.000
2
Rp.1.300.000
Rp.2.600.000
2 1 1 2
Rp.1.300.000 Rp.1.500.000 Rp.1.500.000 Rp.1.300.000
Rp.2.600.000 Rp.1.500.000 Rp.1.500.000 Rp.2.600.000
Karyawan Bagian Humas Karyawan Bagian Rumah Tangga Karyawan Bagian Diklat Karyawan K3 Dokter Perawat Sopir
2
Rp.1.500.000
Rp.3.000.000
1
Rp.800.000
Rp 800.000
2
Rp.1.500.000
Rp.3.000.000
1 1 2 2
Rp.800.000 Rp. 800.000 Rp.2.500.000 Rp.2.500.000 Rp.1.000.000 Rp.2.000.000 Rp.700.000 Rp.1.400.000 Rp.59.300.000 Rp.153.700.000 = Rp. 1.844.400.000
Total Gaji Karyawan untuk 1 tahun
