Basis Perhitungan : 1 hari operasi Satuan operasi : kJ/hari Temperatur : 28 OC
Neraca panas menggunakan rumus – rumus perhitungan sebagai berikut :
Perhitungan Cp padatan (J/mol.K) dengan menggunakan metode Hurst dan Harrison, dimana nilai kontribusi unsur atom, yaitu :
Tabel LB.1 Tebel Kontribusi Unsur Atom dengan Metode Hurst dan Harrison
Unsur Atom ∆E Ba 32,37 Ti 27,24 O 13,42 C 10,89 Sumber : (Perry, 1999) Rumus Metode Hurst dan Harrison :
CPS = =1 .∆
Dimana :
CPS = Kapasitas panas padatan (J/mol.K)
n = Jumlah unsur atom yang berbeda dalam suatu senyawa Ni = Jumlah unsur atom i dalam senyawa
∆ = Nilai dari kontribusi unsur atom i pada tabel LB.1
Menghitung Cp. BaCO3 pada 28OC :
Cp = ∆EBa+ ∆EC + 3∆EO
= 32,37 + 10,89+ 3 (13,42) = 83,52 J/mol.K
Menghitung Cp TiO2 pada 28OC :
Cp = ∆ETi + 2∆EO
= 54,08 J/mol.K
Menghitung Cp BaTiO3 pada 28OC :
Cp = ∆EBa + ∆ETi + 3∆EO
= 32,37 + 27,24+ 3 (13,42) = 99,87 J/mol.K
Dari data tabel kontribusi atom maka didapat Cp padatan, yaitu : Tabel LB.2 Kapasitas Panas Padatan
Senyawa Cp(j/mol.k)
BaCO3 83,52
TiO2 54,08
BaTiO3 99,87
Dari data entalpi pembentukan ∆HfO(kkal/mol) pada suhu 25O C, yaitu :
Senyawa ∆HfO(kkal/mol) BaCO3 -289,9 TiO2 -225,79 BaTiO3 4,23 CO2 -94,5 Sumber :( Perry, 1999) LB.1 Furnace 8 CO2 6 7 BaCO3 BaTiO3 TiO2
Panas masuk furnace = 6 ( ) 301,15 298,15
Tabel LB.3 Panas Masuk Furnace
Alur Komponen F(kg/hari) N(kmol/hari) N1∫Cp dT 6 BaCO3 1.795,23 9,0973 0 TiO2 726,56 9,0973 0 Qin 0 LB-2 Furnace
Panas Keluar Furnace = ∑N7 BaTiO3 ( ) 1623 ,15 301,15 + ∑N 8 CO2 ( ) 1623 ,15 301,15
= 9,0964 kmol/hari x 99,87 J/mol.K(1623,15-301,15)+9,0964 kmol/hari x68.723,94 J/mol
=1.826.123,495 kJ/hari
BaCO3(s) + TiO2(s) BaTiO3 + CO2 (g)
Reaksi :
∆Hr = (∆H0
f BaTiO3 ++ ∆H0f CO2 - ∆H0f BaCO3 - ∆H0f TiO3)
= 4,23 + (-94,5) – (-289,9) – (-225,79) = 425,42 j/mol
1.Panas Reaksi Pembakaran
∆HR (1.623,15) = ∆HR(298,15) + ∑σ ( ) 1623 ,15 298,15 ∑σ ( 3) 1623 ,15 298,15 = -1(83,52)x(1.623,5-298,15) = -110,644 j/mol ∑σ ( 2) 1623 ,15 298,15 = - 1 (54,08) x (1.623,15-298,15) = - 71,656 j/mol ∑σ ( 3) 1623 ,15 298,15 = (99,87) x(1.623,15 – 298,15) = 132.327,75 j/mol 1623 ,15 298,15 ( 2) =1x(19,02(1.623,15-298,15) + 0,0796 2 (1.623 2– 298,152) –7,37 3 x10 -5 (1.623.153– 298,153) +3,746 4 x 10 - 8 (1.623,154– 298,154) –8,133 5 x 10 -12 (1.623,155 -298, 155) = 68.723, 945 j/mol ∆Hr = 425,42 + (-110,644+- 71,656+ 132.327,75 + 68.723, 945) = 19.157,115 j/mol r = 9,0964 kmol/hari LB-3
r∆Hr = 174.260,99 kJ/hari Panas yang dibutuhkan :
Q = Qout– Qin + r∆Hr
= 1.826.123,495 kJ/hari – 0 kJ/hari + 174.260,99 kJ/hari
= 2.000.384,49 kJ/hari
LAMPIRAN C
SPESIFIKASI PERALATAN
Spesifikasi peralatan dihitung berdasarkan urutan peralatan dalam flowsheet pembuatan keramik barium titanat.
LC.1 Gudang Penyimpanan TiO2 (G - 101)
Fungsi : Tempat Penyimpanan TiO2 sebelum di proses selama 30 hari
Bentuk : Bangunan berbentuk balok dengan atap berbentuk limas
Bahan : Beton
Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm Suhu : 300C Jumlah Gudang : 1 unit
TiO2 yang diangkut dengan truk dimasukkan langsung kegudang penyimpanan
dengan kapasitas 30 hari. TiO2 ditempatkan dalam sak – sak dengan berat @ 50 kg.
Jadi 1 sak memuat : Valume TiO2 = 2
2
= 50
4.000 / 3
= 0,0125 m3/sak Kebutuhan TiO2 = 726,56 kg/hari
Banyak sak yang dibutuhkan dalam 30 hari : Jumlah sak (@ 50 kg) = 726,56 30
50 /
= 435,94 sak
Volume total sak dalam 30 hari = 0,0125 x 435,94 = 5,4492 m3
Faktor kosong ruangan = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga : Volume gedung yang dibutuhkan = 1,4 x 5,4492 m3
= 7,6289 m3
Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 2,5 m, dengan tinggi tumpukan TiO2 2 m, sehingga :
V = p x l x t 7,6289 = 2,5 x l x 2
l = 1.526 m
Tinggi bangunan direncanakan 2x tinggi tumpukan bahan baku = 4 m. Sehingga, ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah :
Panjang = 2,5 m Lebar = 2 m Tinggi = 4 m
LC.2 Gudang Penyimpanan BaCO3 (G - 102)
Fungsi : Tempat penyimpanan BaCO3 sebelum diproses selama 30
hari
Bentuk : Bangunan berbentuk balok dengan atap berbentuk limas Bahan Kontruksi : Beton
Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm Suhu : 30 OC Jumlah gudang : 1 unit
BaCO3 yang diangkut dengan truk dimasukkan langsung ke gudang penyimpanan
dengan kapasitas 30 hari, BaCO3 ditempatkan dalam sak – sak dengan berat @ 50 kg.
Valume BaCO3 = 3
3
= 50
4.286 / 3
= 0,01167m3/sak Kebutuhan BaCO3 = 1795,23 kg/hari
Banyak sak yang dibutuhkan dalam 30 hari : Jumlah sak (@ 50 kg) = 1795,23 30
50 /
= 1.077,14 sak
Volume total sak dalam 30 hari = 0,01167 x 1.077,14 = 12,566 m3
Faktor kosong ruangan = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga : Volume gedung yang dibutuhkan = 1,4 x 12,566 m3
= 17,59 m3
Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 4 m, dengan tinggi tumpukan BaCO3 2 m, sehingga :
V = p x l x t 17,59 = 4 x l x 2 l = 2,199 m
Tinggi bangunan direncanakan 2x tinggi tumpukan bahan baku = 4 m. Sehingga, ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah :
Panjang = 4 m Lebar = 2,5 m Tinggi = 4 m
LC.3 Bucket Elevator (BE - 103)
Fungsi : Mengangkut TiO2 dari gudang penyimpanan ke silo
Bentuk : Continuous – Bucket elevator Bahan Kontruksi : Malleable - iron
Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm Suhu : 30 OC
Jumlah : 1 unit
Faktor kelonggaran : 12 % (Perry&Green, 1997) Laju umpan = 726,56 kg/hari = 30,27 kg/jam
Kapasitas total conveyor = (1 + faktor keamanan ) x Laju umpan = (1 + 0,12 ) x 30,27 kg/jam
= 33,90 kg/jam = 0,0339 ton/jam
Untuk bucket elevator kapasitas 2 ton/jam, spesifikasi : - Tinggi elevator = 25 ft
(Perry&Green,1997)
- Ukuran bucket = (6 x 4 x 4,25) in - Jarak antar bucket = 12 in
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) : P = 0,07 m0,63∆Z
(Timmerhaus,2004) Dimana : P = Daya (kW)
M = Laju Alir Massa (kg/s)
∆Z = Tinggi Elevator (m) m = 33,90 kg/jam = 0,0094 kg/s ∆Z= 25 ft = 7,62 m P = 0,07 (0,0094)0,63 (7,62) = 0,028 kW = 0,03785 hp Efisiensi motor = 80 %
Daya yang dibutuhkan = 0,03785 hp/0,8 = 0,047 hp Maka dipakai motor dengan daya ½ hp
LC.4 Bucket Elevator (BE – 104)
Fungsi : mengangkut BaCO3 dari gudang penyimpanan
BaCO3 ke silo
Jenis : Continuous – bucket Elevator Bahan konstruksi : Malleable – iron
Jumlah : 1 unit
Kondisi penyimpanan : Tekanan : 1 atm Suhu : 30 OC
Faktor kelonggaran = 12 % (Perry & Green, 1997) Laju umpan = 1795,23 kg/hari = 74,80 kg/jam
Kapasitas total conveyor = (1 + faktor keamanan) x Laju umpan = (1 + 0,12) x 74,80 kg/jam
= 83,77 kg/jam = 0,0838 ton/jam
Untuk bucket elevator kapasitas < 2 ton/jam, spesifikasi :
- Tinggi elevator = 25 ft (Perry& Green,
1997)
- Ukuran elevator = (6 x 4 x 4,25 ) in - Jarak antar bucket = 12 in
Perhitungan daya yang dibutuhkan (P) :
P = 0,07 m0,63∆Z (Timmerhaus, 2004)
Dimana : P = Daya (kW)
m = laju alir massa (kg/s)
∆Z= tinggi elevator (m) M = 83,77 kg/jam = 0,0233 kg/s ∆Z = 25 ft = 7,62 m 1 hp = 0,74570 kW P = 0,07 (0,0233)0,63 (7,62) = 0,05 kW = 0,067 hp Efisiensi motor = 80 %
Daya yang dibutuhkan = 0,067 hp/0,8 = 0,084 hp Maka dipakai motor dengan daya ½ hp.
LC.5 Silo (S-110)
Fungsi : menampung TiO2 dari Bucket elevator
Jenis : mass-flow silo
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur (T) : 300C Tekanan (P) : 1 atm Desain alat untuk silo
Valley bentuk bawah valley
Laju alir masuk : 726,565 kg/hari = 30,27
ρTiO2 : 4000 kg/m3
Kebutuhan perancangan: 7hari
Untuk kapasitas 1 minggu hari dapat dihitung :
FTiO2 = 30,27 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari
= 5085,95 kg Volume Tio2 = 2 2 = 5085 ,95 4000 / 3 = 1,27 m 3 Faktor kelonggaran = 20 %
Volume yang dibutuhkan = (1,2) 1,27m3 = 1,526 m3
Diameter dan tinggi silo Volume silo (Vs) Vs = 1 4πDi 2 H; asumsi : Di:H=1:3 Vs = 3 4πDi 3 (brownell,1959) 1,526 = 3 4πDi 3 Di3 = 0,648 m3 Di = 0,865 m H = 3 x Di = 3 x 0,865 m= 2,6 m Volume valley (Vv)
Diasumsikan perbandingan diameter dan tinggi silo dan valley 5:1, maka Diameter valley adalah 1/5 x 0,865 m = 0,173 m
Tinggi valley adalah 1/5 x 2,6 m = 0,52 m Ukuran Bin opening (valley) = B =0,10 m
Dan θ yang sesuai adalah 220
LC.6 Silo (S-111)
Fungsi : menampung BaCO3 dari Bucket elevator
Jenis : mass-flow silo
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Temperatur (T) : 300C Tekanan (P) : 1 atm Desain alat untuk silo
Valley bentuk bawah valley
Laju alir masuk : 1795,23kg/hari = 74,80 kg/jam
ρBaCO3 : 4286 kg/m3
Kebutuhan perancangan: 7hari
Untuk kapasitas 1 minggu hari dapat dihitung :
F BaCO3 = 74,80 kg/jam x 7 hari x 24 jam/hari
= 12.566,6 kg Volume BaCO3 = BaCO 3
BaCO 3 =
12.566,6
4286 / 3 = 2,932 m
3
Faktor kelonggaran = 20 %
Volume yang dibutuhkan = (1,2) 2,932 m3 = 3,52 m3 Diameter dan tinggi silo
Volume silo (Vs) Vs = 1 4πDi 2 H; asumsi : Di:H=1:3 Vs = 3 4πDi 3 (brownell,1959) 3,52 = 3 4πDi 3 Di3 = 1,490 m3 Di = 1,143 m H = 3 x Di = 3 x 1,143 m= 3,43 m Volume valley (Vv)
Diasumsikan perbandingan diameter dan tinggi silo dan valley 5:1, maka Diameter valley adalah 1/5 x 1,143 m = 0,229m
Tinggi valley adalah 1/5 x 3,43 m = 0,686m Ukuran Bin opening (valley) = B =0,15 m
Dan θ yang sesuai adalah 220
LC.7 Screw conveyor (SC-112)
Fungsi : mengangkut TiO2 menuju Mixer
Bahan Konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm
Suhu : 30 0 atm
Jumlah : 1 unit
Data :
FTiO2 = 726,56 kg/hari = 30,27 kg/jam = 0,0084 kg/s
ρTiO2 = 4000 kg/m3
Direncanakan dalam suatu proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 20 m = 65,616 ft
Laju volumetrik conveyor :
= 30,27 / 4000 / 3 1 1/6 = 0,0454 m3/jam = 1,2614x10-5 m3/s Daya conveyor, P = 0,07 F0,82L Dimana : P = Daya conveyor (kW) F = Laju alir massa (kg/s) L = Jarak angkut (m)
Maka P = 0,07 x (0,0084)0,82 x 20 = 0,02780 kW
= 0,03730 hp Efisiensi motor = 80 %
Daya yang dibutuhkan = 0,03730 hp/0,8 = 0,0466 hp Maka dipakai motor dengan daya ½ hp
LC.8 Screw Conveyor (SC-113)
Fungsi : Mengangkut BaCO3 menuju Mixer
Bahan Konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm
Suhu : 300C
Jumlah : 1 unit
Data :
FBaCO3 = 1795,23 kg/hari = 74,780 kg/jam = 0,02078 kg/s
ρ BaCO3 = 4.286 kg/m3
Direncanakan dalam satu proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 20 m = 65,616 ft
Laju volumetrik conveyor :
= 74,780 / 4286 / 3 1 1/6 = 0,1047 m3/jam = 2,9087x 10 -5 m3/s Daya Conveyor, P = 0,07 F0,82L LC-8
Dimana :
P = Daya conveyor (kW) F = Laju alir massa (kg/s) L = Jarak angkut (m)
Maka P = 0,07 x (0,02078)0,82 x 20 = 0, 0582 kW
= 0,0780 hp Efisiensi motor = 80 %
Daya yang dibutuhkan = 0,0780 hp/0,8 = 0,0979 hp Maka dipakai motor dengan daya ½ hp
LC.9 mixer (M-114)
Fungsi : Mencampurkan semua bahan baku agar menjadi homogen
Jenis : Ribbon mixer
Jumlah : 1 unit
Bahan Konstruksi : Carbon steel Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm
Suhu : 30 0C Perhitungan dimensi pencampuran
Tabel LC.1 komposisi bahan yang masuk ke Mixer (M-114) Laju Alir (kg/jam) ρ (kg/m3) Vcampuran (M3/jam) BaCO3 1795,23 4.286 0,4189 TiO2 726,565 4.000 0,1816 Total 2521,79 4.119,26 0,6005
Laju massa = 2521,79 kg/jam Waktu tinggal = 4 jam
Perhitungan : a. Volume Tangki
Volume campuran, V1 = 0,6005m3/jam x 4 jam = 2,402 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 (2,402) = 2,8824 m3
b. Diameter dan tinggi shell
LC-9
Direncanakan : Hs = Dt 1:1
Dimana : Hs = tinggi shell
Dt = diameter dalam tangki
- Volume shell tangki (Vs)
Vs = 4 2� = 4 2 = 4 3 (perry, 2007)
- Volume tutup tangki (Ve) Ve =
24
3 (brownell & Yaoung, 1959)
- Volume tangki (V) V = Vs + Ve = 7 24 3 2,8824 m3 = 7 24 3 3 = 3,1473 m3 = 1,4655 m = 4,808 ft = 57,696in Hs = 1,4655 m = 4,808 ft = 57,696in
c. Diameter dan tinggi tutup
Diameter tutup = diameter tangki = 1,4655 m Rasio axis = 2:1
Tinggi tutup = ½(1,4655
2 ) = 0,3664 m
Maka, tinggi total tangki = 1,4655 m + 0,3664 m = 1,832 m d. Tebal shell tangki
Untuk cylindrical shells :
= .
. −0,6 + (Timmerhaus, 2004)
Dimana :
P = maximum allowable internal pressure r = jari- jari tangki
S = maximum allowable working stress Ej = joint efficiency
Cc= allowance for corrosion
Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101, 325 kPa
P = F/A = (2521,79kg/jam)(4 jam)(9,8 m/s2)/[π/4(1,8435 m)2] = 37.054,38 N/m2
= 37,05 Kpa Poperasi = Po + P
= 101,325 kPa + 37,05 kPa = 138,379 kPa Faktor keamanan = 20 %
P design = (1,2)( 138,379 kPa)
= 166,055 kPa = 24,084 psi
Untuk bahan konstruksi Carbon steel, SA – 285, Grade C : S = 13.750 psi Ej = 0,85 C = 0,02 in/tahun n = 10 tahun Cc = 0,02 in/tahun x 10 tahun = 0,2 in = . . −0,6 + = 24,084 57,696 (13.750 0,85)−(0,6 24,084 ) = 0,119
Maka tebal shell yang dibutuhkan = ½ in e. Tebal tutup tangki
Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Maka tebal shell standart yang digunakan = ½ in ( Brownell,1959) f. Sistem pengaduk
Jenis pengaduk : Double helical ribbon
Untuk ribbon blender kecepatan yang dipakai adalah 280 ft/min (tabel 19.2 perrys)
Daya motor yang digunakan 1 hp
Da/Dt = 1/3 : Da = 1/3 x 1,4655 m = 0,4885 m W/Da = 1/5 : W = 1/5 x 0,4885 m = 0,0977 m Dimana :
Dt = diameter tangki Da = diameter helical
W = lebar blade pada helical
LC.10 Screw Conveyor (SC-210)
Fungsi : Mengangkut campuran BaCO3 dan TiO2 menuju
Pneumatic press. Bahan Konstruksi : Carbon steel Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm
Suhu : 300C
Jumlah : 1 unit
Data :
Fcampuran = 2521,79 kg/hari = 105,075kg/jam = 0,0292 kg/s
Ρcampuran = 4.119,26 kg/m3
Direncanakan dalam satu proses cukup ditempuh 1/6 jam kerja (10 menit) Panjang screw conveyor diperkirakan = 20 m = 65,616 ft
Laju volumetrik conveyor :
= 105,075 / 4.119,26 / 3 1 1/6 = 0,1530 m3/jam = 4,2514 x 10-5 m3/s Daya Conveyor, P = 0,07 F0,82L Dimana : P = Daya conveyor (kW) F = Laju alir massa (kg/s) L = Jarak angkut (m)
Maka P = 0,07 x (0,0292)0,82 x 20 = 0, 077 kW
= 0,1035 hp Efisiensi motor = 80 %
Daya yang dibutuhkan = 0,1035 hp/0,8 = 0,130 hp
Maka dipakai motor dengan daya ½ hp
LC.11 Pneumatic press (P-211)
Fungsi : Tempat mencetak campuran menjadi blok keramik Bahan konstruksi : Plat baja
Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 300 C Jumlah : 1 unit = 2 4 − (Heine, 1967) Dimana :
P = Tekanan Udara, umumnya 90-110 psi
dc = Diameter piston (in)
W = Berat total (lbm) Faktor toleransi = 10 % W = (100+10)% x 20 kg = 22 kg = 4,85 lb dc = 2 + = 16+4,85 3,14 100 2 = 0,066 in LC.12 Belt Conveyor (BC-212)
Fungsi : Mengangkut blok keramik ke gudang penyimpanan sementara
Jenis : Horizontal belt conveyor Bahan Konstruksi : Carbon Steel
Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 300 atm
Jumlah : 1 unit
Data :
Jumlah materi : 2521,79kg/hari = 105,075 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %
Kapasitas materi : 1,2 x 105,075 kg/jam = 126,09 kg/jam = 0,126 ton/jam
Panjang : 20 ft
Menghitung daya conveyor :
P = Pempty + Phorizontal + P vertikal
Kecepatan conveyor (µ) dapat dihitung :
Asumsi tebal belt conveyor 24 inci dengan angle of repose 200 maka dari tabel 5.5a wallas diperoleh data untuk conveyor = 87,9
µ = 0,126 87,9 x 100
= 0,1434 ft/menit Menghitung daya empty
Horsepower conveyor dengan panjang 20 ft dan tebal belt conveyor 24 inci dapat dilihat dari grafik 5,5c wallas yaitu = 0,1 hp
Pempty = 0,1434 x 0,1 = 0,01434 hp
Menghitung daya horizontal
Phorizontal = (0,4 + L/300)(w/100)
(Wallas,1988)
= 20
cos 50 = 20,0764
Phorizontal = (0,4+20,0764/300)( 0,126/100) =0,00059 hp
Menghitung Daya vertikal Pvertikal = 0,001 H.w
(Wallas,1998)
H = 20 tg 50 = 1,7498 ft Pvertikal = 0,001 x 1,7498 x 0,126
= 0,00022 hp
Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah : P = 0,01434 hp + 0,00059 hp + 0,00022 hp
= 0,01515 hp Efisiensi motor 80 %
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor ,0,1515 /0,8 = 0,0189 hp LC-14
Maka digunakan motor standar dengan daya ½ hp
LC.13 Gudang Penyimpanan Sementara Blok Keramik (G-213)
Fungsi : Tempat penyimpanan sementara blok keramik selama 30 hari
Bentuk : Bangunan persegi dengan atap berbentuk limas
Bahan : Beton
Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 300 C
Jumlah : 1 unit
Perhitungan desain bangunan
keramik yang telah dicetak memiliki berat 340,2504 gr/blok keramik
ρcampuran = 4.119,26 kg/m3
Volume produk keramik = F/ρ = 0,34025
4.119,26 / 3 = 8,25 x 10
-5
m3/blok
Laju produk keramik = 2521,79 kg/hari = 105,075 kg/jam
Perkiraan banyaknya blok keramik yang tersimpan didalam gudang sementara
jumlah blok (@0,34025kg) = 105,075
0,34025
= 308,82 blok/jam
Volume total : 308,82 blok/jam x 8,25 x 10-5 m3/blok x 30 hari x 24 jam/hari = 18,366 m3
Faktor kosong ruangan = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga :
Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 18,366 m3 = 25,71 m3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 5 m,dengan tinggi tumpukan 2 m, sehingga : V = p x l x t
25,71 = (5) x (l) x (2)
L = 2,57 m
Tinggi bangunan direncanakan 2x tinggi tumpukan bahan baku = 5 m LC-15
Sehiggga ukuran bangun gedung yang digunakan adalah Panjang = 5 m
Lebar = 3 m
Tinggi = 4 m
LC.14 Belt conveyor (BC-310)
Fungsi : Mengangkut blok keramik ke furnace Jenis : Horizontal belt conveyor
Bahan Konstruksi : Carbon Steel
Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 300 atm
Jumlah : 1 buah
Data :
Jumlah materi : 2521,79kg/hari = 105,075 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %
Kapasitas materi : 1,2 x 105,075 kg/jam = 126,09 kg/jam = 0,126 ton/jam
Panjang : 20 ft
Menghitung daya conveyor :
P = Pempty + Phorizontal + P vertikal
Kecepatan conveyor (µ) dapat dihitung :
Asumsi tebal belt conveyor 24 inci dengan angle of repose 200 maka dari tabel 5.5a wallas diperoleh data untuk conveyor = 87,9
µ = 0,126 87,9 x 100
= 0,1434 ft/menit Menghitung daya empty
Horsepower conveyor dengan panjang 20 ft dan tebal belt conveyor 24 inci dapat dilihat dari grafik 5,5c wallas yaitu = 0,1 hp
Pempty = 0,1434 x 0,1 = 0,01434 hp
Menghitung daya horizontal
Phorizontal = (0,4 + L/300)(w/100)
(Wallas,1988)
= 20
cos 50 = 20,0764
Phorizontal = (0,4+20,0764/300)( 0,126/100) =0,00059 hp
Menghitung Daya vertikal Pvertikal = 0,001 H.w
(Wallas,1998)
H = 20 tg 50 = 1,7498 ft Pvertikal = 0,001 x 1,7498 x 0,126
= 0,00022 hp
Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah : P = 0,01434 hp + 0,00059 hp + 0,00022 hp
= 0,01515 hp Efisiensi motor 80 %
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor 0,1515 /0,8 = 0,0189 hp Maka digunakan motor standar dengan daya ½ hp
LC.15 Furnace (Q-311)
Fungsi : Tempat peleburan BaCO3 dan TiO2 sehingga
terjadi pembentukan keramik BaTiO3
Jenis : Electric Furnace
Bahan Konstruksi : Refractory brik dengan dinding dalam magnesite (86,8 % Mgo, 6,3 % Fe2O3, 3 %
CaO, 2,6 % SiO2), dinding tengah kaolin
insulating firebrick, dinding luar carbon steel plate SA- grade B, dengan elektroda grafit.
Kondisi : Tekanan : 1 atm
Suhu : 1350 0 C
Jumlah : 3 buah
Tabel C.2 Komposisi bahan yang masuk ke Elektric furnace (Q-311) Komponen Laju alir
(kg/jam) ρ (kg/m3) Vcampuran (m3/jam) BaCO3 1794,80 4.286 0,4188 TiO2 726,43 4.000 0,1816 Total 2521,23 4.119,26 0,6120
Reaksi yang terjadi di dalam furnace : BaCO3(s) + TiO2 BaTiO3(s) + CO2 (g)
Data :
Panas yang dihasilkan = 176.483.931,5 kJ/hari
Bahan menduduki 50 % volume dalam tungku, residence time 10 jam.
Volume tungku = ( ) 0,5 = (2521,23 / 4.119,26 / 3 ) 0,5 10 = 12,24 3
Rasio tinggi (T) terhadap diameter (D) adalah L:D = 1:1 Volume tangki, V =1/4πD2L V =1/4πD3 12,24 m3 =1/4πD3 D3 = 15,59 m3 D = 2,498 m L = 2,498 m slate plate T0 T3 LC-18 T1 Magn esite Fire bric k T2
Tebal dinding tungku reduksi
Suhu permukaan dalam tungku 13500C = 1623,15 K Suhu permukaan luar 280C = 301,15 K Asumsi heat loss yang terjadi pada dinding
qo = 500 Btu/ft2.hr = 15.769, 53 W/m2 (Bird, dkk,2001)
Magnesite
Tebal, ∆x = ∆x1
T0 = 13500C= 1623 K, k=1,46 Btu/ ft2.hr(0F/ft)=2,53 W/m. (Perry & Green,1997)
T1 = 10000C
x1– x0 = (k)(T0 – T1) x 1 (Bird,dkk, 2001)
∆x1 = (k)(T0 – T1) x 1
= (2,53)(1623,15 – 1273,15) x 1/15.769,53 = 0,056 m
Kaolin insulating firebrick
Tebal, ∆x = ∆x1
T1 = 10000C= 1273 K, k=0,23 Btu/ ft2.hr(0F/ft)=0,4 W/m.K (Perry & Green,1997)
T2 = 60 0C
x2– x1 = (k)(T1 – T2) x 1 (Bird,dkk, 2001)
∆x2 = (k)(T1 – T2) x 1
= (0,4)(1273,15-333,15) x 1/15.769,53 = 0,0315 m
Carbon steel plate SA-135 Grade B
Tebal, ∆x = ∆x3
T3 = 280C= 301,15 K, k3=45,17 W/m.K (Perry & Green,1997)
x3– x2 = (k)(T2 – T3) x 1 (Bird,dkk, 2001)
∆x3 = (k)(T2 – T3) x 1
= (45,17)(333,15-301,15) x 1/15.769,53 = 0,6166 m
Daya aktual yang dibutuhkan, Q = 2.000.384,486 kJ/hari (Lamp.B)
= 23,15 kW Daya, P = Q η =23,15 0,96 = 24,1173 kW = 32,34 hp LC.16 Blower (JB-314)
Fungsi : Mengalirkan gas CO2 dari furnace ke lingkungan
Jenis : Blower sentrifugal Bahan Konstruksi : Commercial steel Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm
Suhu : 300C
Jumlah : 1 unit
Perhitungan desain Blower :
Laju alir = 400,33 kg/hari = 16,68 kg/jam
ρ = 1977 kg/m3
Laju alir volumetrik gas, Q = 16,68
1977 = 0,0084 m
3
/jam
Efisiensi blower 75 %sehingga daya blower dapat dihitung dengan persamaan : P = 144
33.000
P = 144 0,75 0,0084
33.000
P = 2,76 x 10-5 Hp
Maka dipilih Blower dengan daya motor ½ Hp. LC.17 Belt conveyor (BC- 312)
Fungsi : Mengangkut blok keramik ke gudang penyimpanan produk
Jenis : Horizontal belt conveyor
Bahan Konstruksi : Carbon Steel
Kondisi Operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 300 atm
Jumlah : 1 unit Data :
Jumlah materi : 2121,21 kg/hari = 88,384 kg/jam Faktor kelonggaran : 20 %
Kapasitas materi : 1,2 x 88,384 kg/jam = 106,06 kg/jam = 0,106 ton/jam
Panjang : 50 ft
Menghitung daya conveyor : P = Pempty + Phorizontal + P vertikal
Kecepatan conveyor (µ) dapat dihitung :
Asumsi tebal belt conveyor 24 inci dengan angle of repose 200 maka dari tabel 5.5a wallas diperoleh data untuk conveyor = 87,9
µ = 0,106 87,9 x 100
= 0,1206 ft/menit Menghitung daya empty
Horsepower conveyor dengan panjang 50 ft dan tebal belt conveyor 24 inci dapat dilihat dari grafik 5,5c wallas yaitu = 0,1 hp
Pempty = 0,1206 x 0,1 = 0,01206 hp
Menghitung daya horizontal
Phorizontal = (0,4 + L/300)(w/100)
(Wallas,1988)
= 50
cos 50 = 50,19
Phorizontal = (0,4+50,19/300)( 0,106/100) = 0,00060 hp
Menghitung Daya vertikal
Pvertikal = 0,001 H.w
(Wallas,1998) H = 50 tg 50 = 4,374 ft
Pvertikal = 0,001 x 4,374 x 0,106
= 0,00046 hp
Dengan demikian daya conveyor seluruhnya adalah : P = 0,01206 hp + 0,00060 hp + 0,00046 hp
= 0,01313 hp Efisiensi motor 80 %
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan motor 0,01313 /0,8 = 0,0164 hp Maka digunakan motor standar dengan daya ½ hp
LC.18 Gudang Penyimpanan Keramik BaTiO3 (G-313)
Fungsi : Tempat penyimpanan keramik BaTiO3 selama 30 hari
Bentuk : Bangunan persegi dengan atap berbentuk limas
Bahan : Beton
Kondisi operasi : Tekanan : 1 atm Suhu : 300 C
Jumlah : 1 unit
Perhitungan desain bangunan
Keramik BaTiO3 di cetak dalam bentuk blok, setiap blok mempunyai ukuran yang
bervariasi, desain keramik BaTiO3 diperkirakan sebagai berikut :
Mempunyai ukuran :
Volume : 0,0000825 m3=82,5 cm3 Massa : 340,2504 gr
Direncanakan ukuran blok : Panjang : 8 cm
Lebar : 5 cm
Tinggi :2,065 cm
Didalam satu kotak terdapat: 10 buah
Dihasilkan 7411,6 blok keramik BaTiO3 per hari atau 741,16 kotak,
Dengan Faktor kosong ruangan (fk) kotak = 20 %
Volume kotak : 0,0000825 m3 x 10 lebar x 1,2 = 0,00099 m2
Volume keramik selama 30 hari = 741,16 kotak/hari x 0,00099 m3/kotak x 30 hari = 22,05 m3
Faktor kosong ruangan (fk) = 20 % dan area jalan dalam gudang = 20 %, sehingga :
Volume ruang yang dibutuhkan, Vg= (1+fk x fj) x V
= (1 + 0,2 x 0,2 ) x 22,05 m3
= 30,873 m3 Direncanakan :
1. Panjang gedung penyimpanan 5 m, dengan tinggi tumpukan 2 m, sehingga :
V = p x l x t
30,873 = (5) x (l) x (2)
L = 3,0873 m
2. Tinggi bangunan direncanakan 2x tinggi tumpukan bahan baku = 4 m
Sehiggga ukuran bangun gedung yang digunakan untuk penyimpanan keramik BaTiO3 adalah :
Tinggi gudang = 4 m Panjang gudang = 5 m Lebar gudang = 3,5 m
