D.2 Pompa Air Sungai (P-201) - Q = 0,00024 m 3 /s Direncanakan ukuran screening:

Q = 0,00024 m 3 /s Direncanakan ukuran screening:

L. D.2 Pompa Air Sungai (P-201)

Fungsi : untuk memompakan air sungai menuju bak

penampungan air bersih (pengendapan)

Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Temperatur = 28oC

Tekanan = 1 atm

Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lb/ft3

Viskositas air = 0,8007 cP = 0,0005 lb/ft.s Laju alir massa = 867,6306 kg/jam = 0,5313 lb/detik Laju alir volumetric, Q = �_ρ = 0,5313 ��/�

62,1586 lbm /��3

Q = 0,0085 ft3/s

Desain Pompa :

di opt = 3,9 Qf0,45x ρ0,13 (Pers 12-15 Peter’s, 2004) = 3,9 (0,0085) 0,45 x 62,15860,13

= 0,78 in Ukuran Spesifikasi Pompa :

Berdasarkan standarisasi ID = 2 in sch 40 (Geankoplis, 1997) OD = 1,315 in = 0,11 ft

ID = 1,049 in = 0,0874 ft A = 0,006 ft2

Menentukan kecepatan aliran pipa : VI = Q/A1

= 0,0085

0,006

Menghitung bilangan Reynol number : Nre = �� ρ � = 0,0874 � 1,4166 � 62,1586 0,0005 = 15391,8169 > 2100 (aliran turbulen) Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,0156 ft.lbf/lbm

1 elbow 90°: hf = 0,0467 ft.lbf/lbm

1 check valve: hf = 0,0623 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft: Ft = 0,2783ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,0311ft.lbf/lbm

Total friction loss : ΣF = 0,9308 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2∝(� 2_{− �}1_{) +} � ��(�2− �1) + P2−P1 � +∑ �+�� = 0 (Geankoplis, 2003) dimana : v1 = v2 P1 = P2 Tinggi pemompaan , ΔZ = 50 ft Maka : 0 + 32,174 ft /s2 32,174ft .lbm / lbf .s2(50 ft) + 0 + 0,9308 ft. lbf/lbm + Ws Ws = -50,931 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80 %, maka:

Ws = - η × Wp -50,931 = - 0,8 x Wp

Wp = 63,663 ft.lbf/lbm Daya pompa, P = m x Wp = 867,6306 (0,45359 )(3600 ) x

(

63,663 ft. lbf/lbm

)

x 1 hp 550ft.lbf / s = 0,0614 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ (0,25) hp. L.D.3 Bak Sedimentasi (S-210)

Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah : 1 unit

Jenis : Beton kedap air

Aliran : Horizontal sepanjang bak sedimentasi Bahan kontruksi : Beton kedap air

Kondisi operasi : Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm Densitas air = 995,68 kg/m3

Viskositas air = 0,836 cP = 0,001 lb/ft.s

Laju alir volumetric, Q = �_ρ =

867,6306_�� 6 ��/3600� 995,68 kg /m 3

= 0,00145 m3/s

= 3,0723 ft3 / min

Desain Perancangan :

Bak dibuat dua persegi panjang untuk desain efektif (Kawamura, 1991)

Perhitungan ukuranmasing-masing bak

Kecepatan pengendapan0,1 mm pasir adalah : (Kawamura, 1991) υ₀ = 1,57 ft/min atau 8 mm/s

Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Kedalaman bak = 7 ft Lebar bak = 3 ft Kecepatan aliran,v = t A Q = ft 3 ft 7 min / ft 3,0723 3 × = 0,1463 ft/min

Desain panjang ideal bak : L = K _      0 υ h v (Kawamura, 1991) dengan : K = faktor keamanan = 1,5

h= kedalaman air efektif ( 10 – 16 ft); diambil 12 ft. Maka : L = 1,5 (12/1,57) x 0,1463

= 16,77 ft Diambil panjang bak = 2 ft Uji desain : Waktu retensi (t) : etrik laju volum nggi lebar x ti x panjang Q Va t = = Q Va ₌ menit / ft 3,0723 ft 12 ft 3 ft 2 3 × × = 14,25 menit

Desain diterima ,dimana t diizinkan 6 – 15 menit (Kawamura, 1991) Surface loading : air masukan permukaan luas etrik laju volum A Q ₌ t A Q = 3 3 gpm/ft 83 , 3 ft 2 ft 3 ) 3 81gal/ft /menit(7,4 ft 3,0723 × ×

Desain diterima, dimana surface loading diizinkan diantara 4 – 10 gpm/ft2

Headloss (∆h); bak menggunakan gate valve, full open (16 in) : ∆h = K v2

) m/s .(9,8 2 ft)] m/3,2808 s).(0,1463 min/60 1 .( /min ft [0,92 x 12 , 0 ₂ 2 3 = = 2,8623.10-9 ft L.D.4 Pompa Sedimentasi (P-202)

Fungsi : untuk memompakan air dari bak sedimentasi (S-210) ke clarifier (CL-210)

Jenis : centrifugal pump

Bahan Konstruksi : commercial steel

Jumlah : 1 unit Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm Densitas air = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 Viskositas air = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft.s Laju alir massa = 867,6306 kg/jam = 0,5313 lbm/detik Laju alir volumetric, Q = �_ρ = 0,5313

62,1586

Q = 0,0085 ft3/s

Desain Pompa :

di opt = 3,9 Qf0,45x ρ0,13 (Pers 12-15 Peter’s, 2004) = 3,9 (0,0085) 0,45 x 62,15860,13

= 0,78 inc Ukuran Spesifikasi Pompa :

OD = 1,315 in = 0,11 ft ID = 1,049 in = 0,0874 ft A = 0,006 ft2

Menentukan kecepatan aliran pipa : VI = Q/A1

= 0,0085

0,006

= 1,4166 ft/s

Menghitung bilangan Reynol number : Nre = �� ρ � = 0,0874 � 1,4166 � 62,1586 0,0005 = 1539,8169 > 2100 (aliran turbulen) Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,0156 ft.lbf/lbm

2elbow 90°: hf = 0,0467 ft.lbf/lbm

1 check valve: hf = 0,0623 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 25 ft: Ft = 0,2783ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,0311ft.lbf/lbm

Total friction loss : ΣF = 0,9900 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2∝(� 2_{− �}1_{) +} � ��(�2− �1) + P2−P1 � +∑ �+�� = 0(Geankoplis, 2003)

dimana : v1 = v2 P1 = P2 Tinggi pemompaan , ΔZ = 30 ft Maka : 0 + 32,174 ft /s2 32,174ft .lbm / lbf .s2(30 ft) + 0 + 0,9900 ft. lbf/lbm + Ws Ws = -30,990 ft.lbf/lbm Untuk efisiensi pompa 80 %, maka:

Ws = - η × Wp -30,990 = - 0,8 x Wp Wp = 38,738 ft.lbf/lbm Daya pompa, P = m x Wp = 867,6306 (0,45359 )(3600 ) x

(

38,738 ft. lbf/lbm

)

x 1 hp 550ft.lbf / s = 0,0374 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ ( 0,25) hp. LD.5 Tangki Pelarutan Alum (M210)

Fungsi : Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm Al2(SO4)3 yang digunakan = 50 ppm

Al2(SO4)3 yang digunakan berupa larutan 30% (% berat)

Laju massa Al2(SO4)3 = 0,0433 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 30% = 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3

(Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 30 hari

Faktor keamanan = 20% Desain Tangki a. Ukuran Tangki Volume larutan (Vl) = 0,0433kg jam x 24 jam hari x 30 hari 0,3 x 1363 kg /m3 = 0,076m3

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 2 : 3

V=1 4πD 2_H 0,0912 m3=1 4πD 2_�3 2D� 0,0912 m3=3 8�� 3 Maka : D = 0,47m ; H = 0,94 m Tinggi cairan dalam tangki = = 0,076

0,0912

x 0,94 = 0,78 m

b. Tebal dinding tangki Phidrostatik =ρ x g x l

= 1363 x 9,8 x 0,75m = 104187,227 Pa

= 10,4187kPa

Po = Tekanan Operasi = 1 atm = 101,325 kPa Faktor kelonggaran = 5%

PT = 10,4187kPa + 101,325 kPa = 111,7437 kPa

Pdesign = 1,05 x (111,7437)

= 117,33 kPa −Joint eFticiency (E) : 0,8

−Allowable stress (S) : 12650 psia = 87218,714 kPa Tebal shell tangki:

t =

PD

2SE−1,2P

=

(117,33 kPa)x (0,47 m)

2(87.218,714 kPa)(0,8)−1,2(117,33 kPa)

= 0,0004 m = 0,01574 in Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,01574 in + 1/8 in = 0,1407 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell & Young,1959)

c. Daya pengaduk

Jenis : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah

Kecepatan putaran (N) : 60 rpm = 1 rps

Efisiensi motor : 80% (Peters & Timmerhaus, 1991) Jadi:

• (E) : 1 x Da = 1 x 0,2 m

• (L) : 1/4 x Da = 1/4 x 0,2 = 0,05 m • (W) : 1/5 x Da = 1/5 x 0,2 = 0,04 m • (J) : 1/12 x Dt = 1/12 x 0,6 = 0,005 m

dimana : Da = diameter impeller Dt = diameter tangki

W = lebar blade pada turbin E = tinggi turbin dari dasar tangki

J = lebar baffle

L = panjang blade pada turbin Daya untuk pengaduk :

Bilangan Reynold (NRe) = ��(��)

� =

85,0898 x 1 x 0,2 2

6,72.10−4 = 5,42.10

NRe > 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:

P= KT.n 3_.Da5_ρ gc (McCabe, 1999) KT = 6,3 P=6,3 (1 put /det ) 3_{x ( 0,20ft )}5_{x (85,0898 lbm /ft}3₎ 32,174 lbm .ft /lbf .det2

x

1 hp 550 ft lbf /det P = 0,0036 hp

EFtisiensi motor penggerak = 80% Daya motor (Pm) =0,0036

0,8 = 0,0045 HP

LD.6 Pompa Alum (P-203)

Fungsi : Memompa alum dari Tangki Pelarutan Alum (M-210) ke Clarifier (CL)

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur = 30°C

- Densitas alum (ρ) = 1363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3

- Viskositas alum (μ) = 6,72.10-4 cP = 4,5158.10-7 bm/ft.detik - Laju alir massa (F) = 0,0433 kg/jam = 0,000026 lbm/detik

(Kirk & Othmer, 1978)

Perhitungan spesifikasi pompa alum (P-202) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (P-201), diperoleh hasil :

Debit air/laju alir volumetrik, Q = 3,05.10-7 ft3/s

Di,opt = 0,0081 in

Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1/8 in

- Schedule number : 40

- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,02 ft = 0,0068 m - Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,03 ft

Kecepatan linier : v = 0,00076 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = 2864,088 (turbulen) Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) :

- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 m ε/D = 0,0067, diperoleh f = 0,0018

Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,00000004ft.lbf/lbm 2 elbow 90°: hf = 0,00000013ft.lbf/lbm 1check valve: hf = 0,00000017 ft.lbf/lbm Pipa lurus 30 ft: Ft = 0,0000000096 ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,000000008 ft.lbf/lbm Total friction loss: ΣF = 0,00000010ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2∝(� 2_{− �}1_{) +} � ��(�2− �1) + P2−P1 � +∑ �+�� = 0 (Geankoplis, 2003) dimana : v1 = v2 P1 = 2333,8283 lbf/ft² P2 = 2727,6399 lbf/ft² Tinggi pemompaan , ΔZ = 20 ft Ws = 24,6282 ft.lbf/lbm

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka:

Ws = - η × Wp

Wp = 30,7852 ft.lbf/lbm Daya pompa, P = 0,000001 HP

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.

LD.7 Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (M-211) Fungsi : Membuat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Na2CO3 yang digunakan = 27 ppm

Na2CO3 yang digunakan berupa larutan 30 % (% berat)

Laju massa Na2CO3 = 0,0234 kg/jam

Densitas Na2CO3 30 % = 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3(Perry, 1999)

Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik (Kirk & Othmer, 1978) Kebutuhan perancangan = 30 hari

Faktor keamanan = 20%

Perhitungan spesifikasi Tangki pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) analog dengan perhitungan spesifikasi Tangki pelarutan Alum [Al2(SO4)3]

a. Ukuran tangki

Volume tangki, Vt = 0,051 m3

D = 0,84 m ; H = 1,68m b. Tebal dinding tangki

Tinggi cairan dalam tangki = 186,705 m Tekanan hidrostatik, Phid = 18,2 kPa

Poperasi = 101,325kPa

Pdesain = 125,5012kPa

Tebal shell tangki:

t = 0,00075 m = 0,02952 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,02952 in + 1/8 in = 0,1545 in Tebal shell standar yang digunakan = ¼ in (Brownell & Young,1959) c. Daya pengaduk

Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh :

Da = 0,16 m =0,54 ft E = 0,16m

L = 0,04m W = 0,03 m J = 0,04m

Bilangan Reynold, NRe = 3,56.104

KT = 6,3 P = 0,0013 hp

Efisiensi motor penggerak = 80%

Daya motor penggerak =0,0013 / 0,8= 0,0016 hp Maka daya motor yang dipilih 1/10 hp.

LD.8 Pompa Soda Abu (P-204)

Fungsi : Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu (M-211) ke Clarifier (CL)

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur = 30°C

- Densitas soda abu (ρ) = 1327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3(Othmer,1967) - Viskositas soda abu (μ) = 3,69.10-4 cP =2,4797.10-7 (Othmer, 1978) Laju alir massa (F) = 0,0234 kg/jam = 0,000014 lbm/detik Perhitungan spesifikasi pompa soda abu (PU-04) analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil :

Debit air/laju alir volumetrik, Q = 1,6899.10-7 ft3/s = 0,00000001 m3/s

Di,opt =0,0062in

Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1/8 in

- Schedule number : 40

- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,02 ft - Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,03 ft - Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2

Kecepatan linier : v = 0,000422 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = 2819,6516 (tubulen) Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) :

- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,00015 m

ε/D = 0,0067, diperoleh f = 0,0018 (Timmerhaus,1991) Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,000000013ft.lbf/lbm 2 elbow 90°: hf = 0,000000041 ft.lbf/lbm 1check valve: hf = 0,000000055ft.lbf/lbm Pipa lurus 30 ft: Ft = 0,000000029ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,000000027ft.lbf/lbm Total friction loss: ΣF = 0,000000318 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:

1 2∝(v 2 ₋_v1_{) +} g gc (z₂−z1) + P₂−P₁ ρ +�F + Ws = 0 dimana : v1 = v2 P1 = 2496,345 lbf/ft² P2 = 2727,6399 lbf/ft²

ΔP = 2,7919ft.lbf/lbm ΔZ = 20 ft

maka: Ws = 22,7919ft.lbf/lbm Wp = 28,4898 ft.lbf/lbm Daya pompa: P = 0,00000074 hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp. LD.9 Clarifier (CL-210)

Fungsi : Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe : External Solid Recirculation Clarifier Bentuk : Circular desain

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju massa air (F1) = 867,6306 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2) = 0,0433 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3) = 0,0234 kg/jam

Laju massa total, m = 867,6973 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3 = 2,71 gr/ml (Perry, 1999)

Densitas air = 0,995 gr/ml (Perry, 1999) Reaksi koagulasi:

Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2

Dari Metcalf & Eddy (1984) diperoleh bahwa untuk clarifier tipe upflow (radial):

- Kedalaman air = 3-5 m - Settling time = 1-3 jam

Dipilih : Kedalaman air (H) = 3 m Settling time = 1 jam

Diameter dan Tinggi Clarifier Densitas larutan, ρ = 37315 ,358937318 ,2322 995 ,68 + 1,8658 2710 + 1,0078 2533 = 995,7278 kg/m3 Volume cairan, V= 867,6973 kg jamx 1 jam 995,68 = 0,87 m 3 D = �4 � 0.87 3,14 � 3� 1/2 = 0,61 m Maka, diameter clarifier = 0,61 m Tinggi clarifier = 1,5 × D =1 m Tebal Dinding Tangki

Tekanan hidrostatik: Phid = ρ × g × h

= 995,7278 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 3 m

Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P = 29,2744 kPa + 101,325 kPa = 130,5994kPa Faktor kelonggaran = 5%

Maka, Pdesign = (1,05) × (130,5994) kPa = 137,1294 kPa

Joint eFticiency = 0,8 (Brownell & Young, 1959) Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa(Brownell & Young, 1959) Tebal shell tangki :

t =

PD

2SE−1,2P

= (137,1294 kPa )x (0,61 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)−1,2(137,1294 ) = 0,0006 m = 0,0236 in Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0236 in + 1/8 in = 0,1486 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell & Young, 1959) Daya Clarifier

P = 0,006 D2 (Ulrich,

1984)

dimana: P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (0,61)2 = 0,0022 kW = 0,003 hp = ¼ hp

Dipilih daya motor standar 0,25 hp. LD.10 Pompa Clarifier (P-205)

Fungsi : Memompa air dari Clarifier ke Tangki Utilitas melaluiSand Filter (SF)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

- Temperatur = 30°C

- Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 (Geankoplis, 2003)

- Viskositas air (μ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅s (Geankoplis, 2003)

Laju alir massa (F) = 867,6306 kg/jam = 0,5313 lbm/detik Debit air/laju alir volumetrik = 0,0085 ft3/s

Di,opt = 0,78 in

Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 in

- Schedule number : 40

- Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft - Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,11 ft - Luas penampang dalam (At) : 0,006 ft2

Kecepatan linier : v = 1,4166ft/s Bilangan Reynold : NRe = 15391,8169

Karena NRe > 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) :

- ε/D = 0,0017, diperoleh f = 0,0065 Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,0156ft.lbf/lbm 2 elbow 90°: hf = 0,0467ft.lbf/lbm 1check valve: hf = 0,0623ft.lbf/lbm Pipa lurus 30 ft: Ft = 0,2783ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,0311 ft.lbf/lbm Total friction loss: ΣF = 0,9308 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2∝(� 2_{− �}1_{) +} � ��(�2− �1) + P2−P1 � +∑ �+�� = 0 (Geankoplis, 2003) dimana : v1 = v2 P1 = 2727,6399 lbf/ft² P2 = 3135,5192 lbf/ft² ΔP/ρ = 6,562 ft.lbf/lbm Tinggi pemompaan , ΔZ = 50 ft Ws = 57,493ft.lbf/lbm

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka: Ws = - η × Wp

57,493 = - 0,8 x Wp Wp = 71,866 ft.lbf/lbm Daya pompa, P = 0,069HP

LD.11 Sand Filter (SF-210)

Fungsi : Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari Clarifier (CL)

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

Temperatur = 30°C Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 867,6306 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

Faktor keamanan = 20%

Sand filter dirancang untuk penampungan 1 jam operasi.

Sand filter dirancang untuk volume bahan penyaring 1/3 volume tangki Desain Sand Filter

Volume air (Vs) =

867,6306 kg

jam x 1 jam

995,68 kg /m3

= 0,8714 m3

Volume air dan bahan penyaring: Vt = (1 + 1/3) × 1,0456 = 1,3941 m3

Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki = 1,2 x Vs

= 1,2 x 0,8714m3

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 3 : 4 V=1 4πD 2_H 1,3941 m3=1 4πD 2_�4 3D� Maka : D = 1,1342 m ; H = 5,671 m c. Diameter dan tinggi tutup

Diameter tutup = diameter tangki = 1,1342 m

Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi tutup D : H = 4 : 1 Tinggi tutup = 1/4 x 5,671 m = 1,4177 m

Tinggi tangki total = 5,671 + 2(1,4177) = 8,5064 m

d. Tebal shell dan tutup tangki

Tinggi penyaring = 1/4 x 5,671= 1,4177 m

Tinggi cairan dalam tangki = 0,8714 m 3 1,0456 m3 x 5,671 m = 4,7262 m P air =ρ x g x h = 995,68 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 4,7262m = 46,11 kPa Ppenyaring = ρ × g × l = 2089,5 kg/m3 × 9,8 m/det2 × 1,4177 m = 29,03 kPa

Po = Tekanan Operasi = 1 atm = 101,325 kPa

P = 46,11 kPa + 29,03 kPa + 101,325 kPa = 176,465kPa Faktor kelonggaran = 5%

Maka, Pdesign = (1,05) (176,465 kpa)

= 185,288kPa

Joint eFticiency = 0,8 (Brownell, 1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell, 1959) Tebal shell tangki:

t= PD 2SE-1,2P = (185,288kPa)x (1,1342 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)-1,2( 185,288kPa) = 0,0015 m = 0,059 in Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,059 in + 1/8 in = 0,184 in

Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell & Young,1959) Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 1/4 in.

LD.12 Tangki Utilitas (S-220)

Fungsi : Menampung air sementara untuk didistribusikan ke unit lain Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C

Kondisi operasi :

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 867,6306 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 6 jam

Faktor keamanan = 20%

Desain Tangki Perhitungan : a. Volume Tangki

Volume air, (Va) =

867,6306 kg jam x 6 jam 995,68 kg/m3 = 5,22 m3 Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki = 1,2 x Vl = 1,2 x 5,22 m3 = 6,264 m3

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 2 : 3 V=1 4π D2 H 6,264 m3=1 4π D2 �3 2D�

6,264 m3 = 3

8�� 3

Maka : D = 1,9465 m ; H = 5,8395 m

Tinggi air dalam tangki =5,22 m 3

6,264 m3 x 5,8395 m = 4,866 m b. Tebal dinding tangki

Tekanan hidrostatik =ρ x g x h

= 996,24 x 9,8 x 2,528 = 24683,885 Pa = 24,684 kPa Po = Tekanan Operasi = 1 atm = 101,325 kPa

Faktor kelonggaran = 5%

PT = 47,48kPa + 101,325 kPa = 148,805kPa

Maka, Pdesign = 1,05 x (148,805 kpa)

= 156,2452kPa

−Joint eFticiency (E) : 0,8

−Allowable stress (S) : 12,650 psia = 87.218,714 kPa Tebal shell tangki:

t= PD 2SE-1,2P = (156,2452 kPa)x (1,9465 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)-1,2(156,2452 kPa) = 0,0021 = 0,086 in Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,086 in + 1/8 in = 0,211 in

Fungsi : Untuk membuat larutan kaporit [Ca(ClO)2]

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C

Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Jumlah : 1 unit

Kondisi Operasi :

Temperatur = 30oC

Tekanan = 1 atm

Ca(ClO)2yang digunakan = 2 ppm

Ca(ClO)2yang digunakan berupa larutan 70 % (% berat)

Laju massa Ca(ClO)2 = 0,0014 kg/jam

Densitas Ca(ClO)270% = 1272 kg/m 3

= 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan = 90 hari

Faktor keamanan = 20% Perhitungan : a. Ukuran tangki Volume larutan, Vl = 0,0014 �� 24ℎ�� 90 ℎ�� 0,7 � 1272 ��/�3 = 0,0033 m 3 Volume tangki, Vt = 1,2 x 0,0033m3= 0,004 m3

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (D : H) = 2 : 3

V=1 4π

0,004 m3=1 4π D2 �3 2D� 0,004 m3=3 8π D3 Maka : D = 0,16 m ; H = 0,48 m

Tinggi air dalam tangki (h) =(0,0033)(0,48)

(0,004) = 0,4 m b. Tebal dinding tangki

Tekanan hidrostatik = ρ x g x h

= 1272 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,4 m = 4,9862kPa

Po = Tekanan Operasi = 1 atm = 101,325 kPa Faktor kelonggaran = 5%

PT = 4,9862kPa + 101,325 kPa = 106,311 kPa

Maka, Pdesign = 1,05 x (106,311 kpa)

= 111,6265 kPa

−Joint eFticiency (E) : 0,8 (Brownell, 1959)

−Allowable stress (S) : 12,650 psia = 87.218,714 kPa(Brownell, 1959) tebal shell tangki:

t= PD 2SE-1,2P = ( 111,6265kPa)x (0,16 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)-1,2(111,6265 kPa) = 0,00012 m = 0,0047 in Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0047 in + 1/8 in = 0,1297 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

c. Daya pengaduk

Jenis pengaduk :flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle : 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1993), diperoleh :

Da/Dt = 1/3 ; Da = 1/3 x 0,14 = 0,05 m=0,15 ft E/Da = 1 ; E = 0,05 m L/Da = ¼ ; L = ¼ x 0,05m = 0,01 m W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,05 m = 0,01m J/Dt = 1/12 ; J = 1/12 x 0,14m = 0,01 m Dengan : Dt =diameter tangki Da = diameter impeller

E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J = lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det

Viscositas kaporit = 3,69.10−4 lbm/ft.detik (Othmer, 1967) Bilangan Reynold,

NRe =�� (��)2

NRe =(79,4088)(1)(0,15)2

6,7194.10−4 = 2,82.10

NRe < 10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunaka rumus: P = ��.� 3 _��5 _� �� KT = 6,3 P =6,3 (1 ��/��)3 .(0,05 � 3,2808 ��)5 (79,4088 ��/��3) (2,82.103_)(32.17_��_.�� .��2) x 1 ℎ� 550 ��/�� = 8,84.10−10 hp

Efisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =8,84.10−10

0,8 = 1,105.10 −9_hp

Maka daya motor yang dipilih 1/20 hp. LD.14 Pompa Kaporit (P-209)

Fungsi : Memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit(M- 212) ke Tangki Utilitas (S-221)

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur = 30°C

- Densitas kaporit (ρ) = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1999) - Viskositas kaporit (μ) = 6,7197.10-4 cP = 4,5156.10-7 lbm/ft⋅detik (Kirk & Othmer, 1978)

Perhitungan spesifikasi pompa kaporitanalog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening, diperoleh hasil :

Debit air/laju alir volumetrik, Q = 1,0796.10-8 ft3/s

Di,opt = 0,0128 in

Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1/8 in

- Schedule number : 40

- Diameter Dalam (ID) : 0,269 in = 0,02 ft = 0,0068 m - Diameter Luar (OD) : 0,405 in = 0,03 ft

- Luas penampang dalam (At) : 0,0004 ft2

Kecepatan linier : v = 2,699.10-5 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = 94,9261

Karena NRe < 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran laminar. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) :

Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,0067 m ε/D = 0,0067, diperoleh f = 0,1685

Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 5,66.10-12ft.lbf/lbm

2 elbow 90°: hf = 1,698.10-11ft.lbf/lbm

1 check valve: hf = 2,2641.10-11ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft: Ft = 3,27.10-9ft.lbf/lbm

Total friction loss: ΣF = 7,4259.10-9ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2∝(� 2_{− �}1_{) +} � ��(�2− �1) + P₂−P₁ � +∑ �+�� = 0 (Geankoplis, 2003) dimana : v1 = v2 P1 = 118,0008 lbf/ft² P2 = 16,7084 lbf/ft² ΔP/ρ = -1,276ft.lbf/lbm Tinggi pemompaan , ΔZ = 20 ft Ws = 18,724ft.lbf/lbm

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka: Ws = - η × Wp

18,724 = - 0,8 x Wp Wp = 23,406ft.lbf/lbm Daya pompa, P = 3,64.10-7 HP

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/20 hp.

LD.15 Tangki Utilitas (S-221)

Fungsi : Menampung air untuk keperluan domestik Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-283, Grade C

Temperatur = 30°C

Tekanan = 1 atm

Laju massa air = 500 kg/jam

Densitas air = 995,68 kg/m3 (Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 24 jam Faktor keamanan = 20% Desain Tangki

Perhitungan : a. Volume Tangki

Volume air (Va) = 500 kg jam x 24 jam 995,68 kg/m3 = 12,052 m3 Faktor kelonggaran = 20 % Volume tangki, Vt = 1,2 x Va = 1,2 x 12,052 m3 = 14,4624 m3 Diameter tangki

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 2 : 3 V=1 4π D2 H 14,4624 m3=1 4π D2 �3₂D� 14,4624 m3=3 8π D3 Maka : D = 2,57 m ; H = 5,14 m

Tinggi air dalam tangki (h) =12,052 m 3

14,4624 m3 x 5,14 m = 4,28 m b. Tebal dinding tangki

Tekanan hidrostatik = ρ x g x h

= 995,68 x 9,8 x 4,28 m = 41,7628kPa

Po = Tekanan Operasi = 1 atm = 101,325 kPa Faktor kelonggaran = 5%

PT = 41,7628kPa + 101,325 kPa = 143,0878 kPa

Maka, Pdesign = 1,05 x (143,0878 kpa)

= 150,2422 kPa

−Joint eFticiency (E) : 0,8 (Brownell, 1959)

−Allowable stress (S) : 12,650 psia = 87.218,714 kPa (Brownell, 1959)

tebal shell tangki:

t= PD 2SE-1,2P = ( 150,2422kPa)x ( 3,203 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8)-1,2(150,2422 kPa) = 0,00277 m = 0,12 in Faktor korosi = 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,12 in + 1/8 in = 0,245 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell & Young,1959)

LD.16 Pompa Air Domestik (P-210)

Fungsi : Memompa air dari Tangki Utilitas (S-210) ke kebutuhan domestik

Jenis : Pompa sentrifugal Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur = 28°C

- Densitas air (ρ) = 999,990 kg/m3 = 62,427 lbm/ft3 (Perry, 1999) - Viskositas air (μ) = 0,0006 lbm/ft⋅detik (Perry, 1999) Laju alir massa (F) = 2470,298 kg/jam = 1,513 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa air domestik (PU-15) analog dengan perhitungan

spesifikasi pompa screening (P-201), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,024 ft3/s = 0,0007 m3/s

Di,opt = 0,034 m = 1,323 in

Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 1 in

- Schedule number : 40

- Diameter Dalam (ID) : 1,049 in = 0,0874 ft = 0,0266 m - Diameter Luar (OD) : 1,315 in = 0,1096 ft

- Luas penampang dalam (At) : 0,006 ft2

Bilangan Reynold : NRe = 39234,688

Karena NRe > 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) :

- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000046 m ε/D = 0,0017, diperoleh f = 0,007

Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,127ft.lbf/lbm 3 elbow 90°: hf = 0,570ft.lbf/lbm 1 check valve: hf = 0,507ft.lbf/lbm Pipa lurus 40 ft: Ft = 3,248ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,254ft.lbf/lbm Total friction loss: ΣF = 4,706ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2∝(� 2_{− �}1_{) +} � ��(�2− �1) + P2−P1 � +∑ �+�� = 0 (Geankoplis, 2003) dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 2116,2281 lbf/ft² Tinggi pemompaan , ΔZ = 30 ft Ws = -30,254 ft.lbf/lbm

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka: Ws = - η × Wp

-30,254 = - 0,8 x Wp Wp = 37,817ft.lbf/lbm

Daya pompa, P = 0,1040hp

Maka dipilih pompa dengan daya motor 0,25 hp. LD.17 Pompa Cooling Tower (P-206)

Fungsi : Memompa air dari tanki utilitas ke unit-unit proses

Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur = 28°C

- Densitas air (ρ) = 999,990 kg/m3 = 62,427 lbm/ft3 (Perry, 1999) - Viskositas air (μ) = 0,0006 lbm/ft⋅detik (Perry, 1999) Laju alir massa (F) = 139,202 kg/jam = 0,085 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa ke menara air (PU-08) analog dengan perhitungan

spesifikasi pompa screening (P-201), diperoleh hasil : Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,001 ft3/s = 0,0004 m3/s

Di,opt = 0,009 m = 0,363 in

Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 2 in

- Schedule number : 40

- Diameter Dalam (ID) : 2,067 in = 0,172 ft = 0,053 m - Diameter Luar (OD) : 2,375 in = 0,198 ft

- Luas penampang dalam (At) : 0,023 ft2

Kecepatan linier : v = 0,059 ft/s

Bilangan Reynold : NRe = 1563081,697

Karena NRe > 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) :

- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000046 m ε/D = 0,0008, diperoleh f = 0,007

Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,000027ft.lbf/lbm

3elbow 90°: hf = 0,000120ft.lbf/lbm

2check valve: hf = 0,000213ft.lbf/lbm Pipa lurus 25 ft: Ft = 0,000216ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,000053ft.lbf/lbm Total friction loss: ΣF = 0,000630ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:

1 2∝(� 2_{− �}1_{) +} � ��(�2− �1) + P2−P1 � +∑ �+�� = 0 (Geankoplis, 2003) dimana : v1 = v2 P1 = P2 = 3067,9966 lbf/ft² Tinggi pemompaan , ΔZ = 30 ft Ws = -30,001ft.lbf/lbm

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka: Ws = - η × Wp

-30,001= - 0,8 x Wp

` Wp = 37,501ft.lbf/lbm Daya pompa, P = 0,005812HP

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/10 hp. LD.18 Cooling Tower (CT-210)

Fungsi : Mendinginkan air yang digunakan pada condensor

Jenis : Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan Konstruksi : Carbon steel

Jumlah : 1 Unit

Kondisi Operasi

Suhu air masuk = 50 oC

Suhu air keluar = 20 oC

Suhu bola basah = 25 oC

Luas yang dibutuhkan = 8,657

D = 1,379 ft

Direncanakan tinggi tower 3 x D Tinggi = 4,136 ft

Dari Perry’s edisi 7 gbr 12.15 hal 12-17 didapat performance 90% maka : Hp fan / luas tower = 0,030 hp/ft2

Hp fan = 0,260

LD.19 Pompa Air Pendingin (P-211)

Fungsi : Memompa air dari cooling towerke proses condensasi Jenis : Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi : Commercial Steel Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

- Temperatur = 28°C

- Densitas air (ρ) = 999,990 kg/m3 = 62,427 lbm/ft3 (Perry, 1999) - Viskositas air (μ) = 0,001 lbm/ft⋅detik (Perry, 1999) Laju alir massa (F) = 139,202 kg/jam = 0,085 lbm/detik

Perhitungan spesifikasi pompa ke cooling tower analog dengan perhitungan spesifikasi pompa screening (PU-01), diperoleh hasil :

Debit air/laju alir volumetrik, Q = 0,001365 ft3/s = 0,00004 m3/s

Di,opt = 0,009 m = 0,363 in

Dari buku Geankoplis App A.5, dipilih pipa commercial steel : - Ukuran nominal : 2 in

- Schedule number : 40

- Diameter Dalam (ID) : 2,067 in = 0,172 ft = 0,053 m - Diameter Luar (OD) : 2,375 in = 0,198 ft

- Luas penampang dalam (At) : 0,023 ft2

Kecepatan linier : v = 0,059 ft/s

Karena NRe > 2.100, maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulen. Dari Gbr. 2.10-3, (Geankoplis, 2003) :

- Untuk pipa commercial steel, diperoleh: ε = 0,000046 m ε/D = 0,0008, diperoleh f = 0,007

Friction loss:

1 Sharp edge entrance: hc = 0,0000267ft.lbf/lbm

0elbow 90°: hf = 0,0000000ft.lbf/lbm

2check valve: hf = 0,0002135 ft.lbf/lbm Pipa lurus 25 ft: Ft = 0,0002169ft.lbf/lbm 1 Sharp edge exit: hex = 0,0000534ft.lbf/lbm Total friction loss: ΣF = 0,0005105ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli:

Untuk efisiensi pompa 80 %, maka: Ws = - η × Wp

-30,008 = - 0,8 x Wp

` Wp = 37,501ft.lbf/lbm Daya pompa, P = 0,005812HP

Maka dipilih pompa dengan daya motor 1/10 hp. LD.20 Unit Refrigerasi (UR)

Unit Pendinginan/Refrigeration Unit (UR)

Fungsi : mendinginkan udara dari 30oC menjadi 20oC

Jenis : Single stage mechanical refrigeration cycle Bahan konstruksi : carbon steel

Data :

Suhu udara masuk unit pendinginan = 20oC = 293,15 K

Dalam dokumen Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Karbon Disulfida dari Arang Tempurung Kelapa dan Belerang dengan Kapasitas 17000 Ton/Tahun (Halaman 69-116)