Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 2
BAB I
PENDAHULUAN
Alat industri kimia : - Alat penyimpan - Alat pengumpan - Alat transpor zat padat
- Alat transpor zat cair dan sistem pemipaan - Pompa
- Alat pengendap debu - Alat kompresi gas
- Alat pemecah dan penggiling - Ayakan
- Penyaring - Penguap - Alat pemusing
Pembicaraan alat indutri kimia ditekankan pada : - Gambar
- Prinsip
- Bagian-bagian penting - Kerja alat
- Membicarakan “Unit Operation” yang tidak ada dalam Operasi Teknik Kimia (OTK)
Dalam suatu industri biasanya melalui tahapan sebagai berikut, yakni :
Gambar 1. Tahapan proses dalam AIK Perpindahan panas Ekonomi Teknik Operasi Teknik Kimia Sertifikasi Penjualan Pemisahan Reaksi Persiapan Bahan Alat Industri Kimia Tempat penyimpanan Transpor dalam pabrik
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 3
BAB II
PENYIMPANAN
Penyimpanan bahan tergantung dari sifat masing-masing bahan. Proses penyimpanan bisa pada :
- Permulaan proses (bahan kayu) - Tengah-tengah proses (bahan antara) - Akhir proses (bahan jadi)
Ukuran alat penyimpan tergantung pada kebutuhan proses. Bahan yang disimpan tergantung dari kapasitas pabrik dan mudah atau sukarnya didapat bahan tersebut. Biasanya bahan baku cukup untuk 1 bulan operasi. Penyimpanan bahan baku dapat dilakukan dengan dua cara, yakni :
1. Di luar (outdoor) 2. Di dalam (in door)
II.I Penyimpanan di luar
Syarat-syarat agar suatu bahan bisa disimpan di luar, yakni : - Tidak rusak oleh panas dan hujan (atmosfer)
- Cukup dengan perlindungan yang sedikit - Membutuhkan biaya yang lebih murah Contoh penyimpanan di luar, yakni : - Pabrik nitrogen dari udara
- Bahan baku sulfur
- Kayu untuk membuat kokas, di luar tambah kering dan terkena hujan ada bahan yang bisa terekstraksi
Untuk bahan yang rusak karena atmosfer, harus disimpan di dalam. Contohnya pabrik-pabrik kimia. Penanganan (handling) yang dipakai untuk penyimpanan di luar, yakni :
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 4 1. Traveling Bridge
Alat ini biasanya hanya ada pada pabrik-pabrik yang besar. Penanganan pengangkutan memakai lori melalui rel kereta.
Gambar 2. Traveling bridge
2. Locomotive Crane / Truck
Alat ini untuk memindahkan bahan ke alat pengangkut, atau mengambil dari alat pengangkut. Biasanya dengan locomotive atau dengan truck. Sebagia contoh penanganan pengangkutan bahan baku belerang.
Gambar 3. Locomotive crane
3. Monorail Car dan Cableway Car - Monorail Car
Alat ini digunakan untuk mengambil bahan dari alat pengangkut, maupun memasukkan ke alat pengangkut.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 5 Gambar 4. Monorail Car
- Cableway Car
Alat ini untuk mengangkat bahan dari alat pengangkut maupun ke dalam alat pengangkut. Alat ini dapat dilayani dari jarak jauh.
Gambar 5. Cableway Car
4. Drag Scraper System
Alat ini dipakai untuk memindahkan bahan dari tumpukan ke alat pengangkut.
Gambar 6. Drag Scraper System
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 6 Gambar 7. Satu set Drag Scraper
II.II Penyimpanan di dalam
Penyimpanan di dalam bisa dipakai untuk menyimpan bahan padat, cair, dan gas.
A. Penyimpanan bahan padat
Penyimpanan bahan tidak boleh dilakukan dengan sembarangan, tetapi harus dilakukan dengan cara-cara benar. Bahan yang disimpan harus mendapat perlakuan sebagai berikut :
- Bahan tersebut harus dilindungi.
- Bahan harus disimpan dalam gudang dan dalam wadah-wadah sesuai dengan jenis bahan yang disimpan.
- Pengambilan bahan dari atas.
- Untuk penyimpanan dari atas dan pengambilan dari bawah, maka digunakan belt conveyor.
Gambar 8. Penyimpanan dengan belt
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 7 Untuk bahan yang halus digunakan beberapa alat, yakni :
1. Bunker
Pengisian bunker bisa dengan beberapa alat : - Elevator
- Belt Conveyor
Gambar 9. Bunker
Bentuk bunker kebanyakan berupa silinder, namun demikian bisa kemungkinan dngan bentuk lain. Syarat bahan yang disimpan dalam bunker harus bersifat “Free flowing”, artinya pengeluarannya disebabkan gaya beratnya sendiri (mengalir sendiri). Untuk bahan yang mudah menggumpal, maka harus ada alat bantu propeler (baling-baling di bawahnya) untuk menjadikan free flowing.
2. Silo
Untuk jumlah yang besar dan bahan halus diletakkan pada tanah, di bawahnya digali untuk melewatkan truk atau lori (pengangkut). Apabila terjadi penggumpalan maka dipakai hembusan udara tekan.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 8 Gambar 10. Silo
Umpan masuk dengan “Pnuematik” atau elevator bisa juga dengan belt conveyor. Bila bahan perlu dilindungi maka bisa dimasukkan dalam kantong-kantong yang dilapisi plastik, sehingga kuat dan tahan lembab.
Silo biasanya dipakai pada hasil akhir (finish product). Sebagai contoh pupuk dan semen.
B. Penyimpanan bahan cair
Penyimpanan bahan cair bisa dilakukan di luar maupun di dalam ruangan. Penyimpanan dalam “Bulk” atau wadah yang bersifat terbuka atau tertutup. Bentuk reservoir :
Gambar 11. Bentuk reservoir
Bentuk tangki biasanya mempunyai penampang lintang berupa lingkaran. Untuk bentuk tangki perlu memperhatikan tekanan uap, ini sangat tergantung sifat zat cair yang disimpan dan hal tersebut akan mempengaruhi perhitungan tebal dan bentuk tangki. Bahan cair
T P
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 9 biasanya disimpan dalam tangki yang berbentuk silinder. Posisi tangki bisa dipasang horizontal maupun vertikal.
Gambar 12. Tangki vertikal pada minyak bumi
Bahan tangki biasanya terbuat dari carbon steel, monel, baja (steel), dan stainless steel. Tangki vertikal biasanya diletakkan di luar ruang bangunan, sedangkan untuk tangki horizontal bisa diletakkan di luar maupun di dalam ruangan. Tangki bisa juga ditanam di dalam tanah. Apabila dalam bentuk dicairkan maka banyak dipakai tangki berbentuk bola. Dipakai tangki berbentuk bola mempunyai maksud agar perlindungan terhadap suhu lebih baik karena bentuk permukaannya lebih sedikit menerima panas dari luar. Tangki berbentuk bola biasa ditaruh di luar ruangan. Untuk membuat tangki berbentuk bola lebih sulit daripada bentuk lainnya, sehingga ini merupakan kelemahan pemakaian tangki berbentuk bola. Kesulitan terletak pada pengelasan bahan baja supaya menjadi bentuk bola tersebut. Karakteristik tangki yakni sebagai berikut :
- ( ) 2 3 3 1 penyimpan H D - ) ( 5 2 pengangkut D L - Bahan : baja
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 10
C. Penyimpanan bahan gas / Gas holders
Ada tempat penyimpan gas yang bisa mengatur sendiri yang disebut “Gas holder”, digambarkan sebagai berikut :
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 11
BAB III
ALAT PENGUMPAN (FEEDER)
Alat pengumpan masih sangat diperlukan dalam proses walaupun bahan sudah ada di dalam alat penyimpan. Hal ini diperlukan karena beberapa alasan sebagai berikut :
- Ingin prose secara kontinyu
- Tugas sebagai pengumpan dalam jumlah teratur dan terkontrol - Harus mentranspor secara teratur
- Terdiri dari :
a. Alat transpor pendek b. Corong (hopper)
Macam-macam alat pengumpan adalah sebagai berikut :
1. Gate feeder
Gambar 14. Gate feeder
Dengan mengatur N (kecepatan putar), maka jumlah bahan yang keluar melalui “gate” bisa diatur. Keluarnya bahan juga tergantung S (slag) atau amplitudo dari pintu gerbang.
2. Screw conveyor
Alat ini terdiri dari corong (hopper) dan alat transpor pendek yang berbentuk screw atau bentuk ulir. Pengaturan keluarnya bahan tergantung pada kecepatan putar dari sumbu screw conveyor (N).
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 12 Gambar 15. Screw conveyor feeder
3. Apron feeder & Vibrating feeder
- Apron feeder
Alat ini merupakan kombinasi antara alat transpor pendek yang berbentuk apron (ban berjalan yang berbentuk rantai) dan corong (hopper). Alat ini digunakan untuk mengumpankan bahan-bahan yang kasar, misalnya abu (ash).
Gambar 16. Apron feeder
- Vibrating feeder
Alat ini dipakai untuk bahan yang lembab, sekaligus sebagai alat pengering.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 13 Gambar 17. Vibrating feeder
4. Rotating vane feeder
Alat ini pengangkutannya lebih baik daripada apron feeder, karena mempunyai dua alat pengatur. Kedua alat pengatur tersebut yakni :
- Vane sebagai baling-baling
- Fan sebagai penghembus atau kipas
Gambar 18. Rotating vane feeder
5. Plunger feeder
Alat ini dipakai untuk bahan padatan.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 14
6. Roll feeder
Roll feeder digunakan untuk bahan yang berbentuk butiran besar dan penyimpannya dilakukan secara berangsur-angsur, tidak sekaligus secara serempak.
Gambar 20. Roll feeder
Roll terdiri dari rantai yang berat dan bisa berputar pelan-pelan.
7. Revolving table feeder
Alat revolving table feeder terdiri dari corong dan meja yang mempunyai sudu. Apabila meja berputar maka bahan akan terdorong keluar oleh sudu-sudu. Biasanya dipakai untuk bahan yang berbentuk butiran.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 15
BAB IV
TRANSPOR ZAT PADAT
Dalam industri biasanya diapakai proses alir, mengapa? - Ukuran alat bisa lebih kecil
- Pengontrol lebih baik - Lebih murah
Pada prinsipnya cara pengangkutan secara proses alir ada 2 macam (arah), yakni : 1. Conveyor : yaitu alat transpor yang digunakan pada posisi mendatar. 2. Elevator : yaitu alat transpor yang digunakan pada posisi tegak. Pengangkutan menurut cara geraknya dibagi menjadi 2 macam, yakni :
1. Secara mekanik 2. Secara pneumatik
A. Secara Mekanik
Mengalirnya bahan disebabkan karena alat yang bergerak. Pada dasarnya ada dua cara mengalirnya bahan, yakni :
1. Scrapper : yaitu dengan cara menggaruk atau mendorong. Biasanya dipakai untuk jarak pendek. Jika dipakai untuk jarak yang cukup panjang bisa riskan, karena bisa timbul kerusakan yang disebabkan adanya gesekan.
2. Carrier : yaitu dengan cara membawa. Bisa dipakai untuk jarak yang cukup panjang, karena gesekannya menjadi lebih kecil dan transpor bahan menjadi lebih efisien.
Pemilihan alat ditinjau dari : - Sifat bahan
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 16 - Segi teknis
- Ekonomi, diperhatikan first cost dan perawatannya.
A.1. Conveyor Mechanical Scrapper
Conveyor mekanikal scrapper sering disebut conveyor saja, misal : - Screw conveyor
- Ribbon conveyor - Flight conveyor - Drag conveyor
- Reddler “en masse” conveyor
Contoh :
1. Screw conveyor
Biasanya dipasang datar atau miring (slope down), tetapi bisa juga dipasang slope up apabila bulk density bahannya kecil. Bila yang ditranspor bahan yang keras maka screw akan banyak aus dan bahan akan pecah, sehingga kurang baik. Alat screw conveyor ini biasanya dipakai untuk bahan yang halus atau agak kasar dengan ukuran butir sekitar 2 sampai 3 cm.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 17 d = jarak , tergantung bahan yang ditranspor, bila tepung maka harga d harus besar atau lebar sebab tepungakan mudah menyumbat.
Contoh :
Pabrik susu (milk)
Panjang sheet steel = 10 ft (ingat standard 8, 10, 12) Weight of material = 50 lb/cuft (ingat class C) Capasity = 1000 cfh (cubic feet per hour) Berapa : Power? rpm?
33000 / 50 10 60 1000 33000 F cuft lb ft cfm hp F W L C hp Nilai F dari tabel 16-6 mis : 2,5
6 , 0 33000 5 , 2 50 10 60 100 hp hpSekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 18 2 s/d 4, maka kalikan 1,5
Dari fig 16-20 dibaca,
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 19 2. Ribbon conveyor
Gambar 23. Ribbon Conveyor
Ribbon conveyor mempunyai sifat mencampur (mixing) yang lebih baik daripada screw conveyor. Dipakai untuk alat kristalisasi (terjadi dengan pangadukan pelan-pelan). Untuk pencampuran yang lebih baik lagi, ribbon yang sudah ada diberi dayung.
Gambar 24. Ribbon diberi dayung - Hasilnya pasta
- Sifat mixing baik - Sifat transpor jelek
Bila tranpor 2 arah :
Gambar 25. Dua arah
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 20 Gambar 26. Arah Vertikal
3. Flight conveyor
Gambar 27. Flight Conveyor
Rantai akan bergerak oleh roda gigi (sprocket). Rantai bisa dibuat double (kanan-kiri) untuk mengangkut bahan basah sehingga harus kuat. Untuk bahan yang berat dipakai penyangga atau rel.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 21 Untuk bahan yang halus / tepung, kanan-kiri diberi plat, sehingga kapasitas berat.
4. Drag conveyor
Gambar 29. Drag Conveyor
Drag conveyor untuk klarifikasi memisah zat padat dari zair cair.
Gambar 30. Drag Conveyor
5. Reddler “en masse”
Gambar 31. Raddler “en masse” - Untuk bahan yang butirannya halus
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 22 - Bahan didorong oleh bahan yang lain
A.2. Conveyor Mechanical Carrier
Conveyor mechanical carrier sering disebut carrier conveyor. Contoh :
A.2.1. Transpor Mendatar
1. Belt Conveyor (Alat Transpor Sabuk)
Gambar 32. Belt conveyor
- Penyangga atas lebih banyak
- Sikat untuk membersihkan bahan-bahan tepung - Bahan belt :
- Bisa untuk transpor jauh
Bisa dipasang miring tegantung “Angle of repose”, yakni sudut dimana bahan mulai menggeser jatuh pada papan yang dimiringkan. - Pasir halus : 15˚ - Lempung : 12˚ - Antracid : 22˚ - Coke : 22˚ - Semen : 23˚ - Sulfur : 23˚
Pulley dibuat menonjol (bombage) agar belt pada tempatnya dan tetap tegang. Lebar belt yakni berkisar 14 sampai 60 inch.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 23 Macam alat penegang belt :
Belt conveyor banyak digunakan karena mempunyai beberapa kelebihan, yakni diantaranya :
a. Penggunaan tenaga yang relatif kecil b. Dapat dibuat konstruksi sederhana c. Bisa menjamin kontinuitas
d. Bisa dipakai untuk tepung maupun ukuran besar
2. Apron Conveyor
Gambar 33. Apron conveyor
Untuk transpor bahan yang panas, misalnya : - Abu panas
- Kasar
- Biasanya jarak pendek (dirangkai dengan feeder sebagai alat pengumpan)
- Untuk bahan yang berat dan kasar
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 24 3. Chain Carrier
Gambar 34. Chain carrier
Dipakai dalam industri kecil, transpor dengan ember-ember kecil yang digantungkan pada rantai.
4. Peck Carrier
Modifikasi dari chain carrier, yakni yang embernya dipasang langsung.
Gambar 35. Peck carrier
A.2.2. Transpor Elevator
Elevator digunakan untuk transpor ke atas. Untuk menarik ember bisa digunakan belt atau rantai. Belt bisa dipakai untuk bahan yang ringan, sedangkan untuk bahan yang berat atau berkapasitas besar dipakai rantai dengan dipasang ember-ember sebagai wadah pengangkut. Transpor elevator digolongkan ke dalam tiga macam, yakni Centrifugal discharge, Positive discharge, Continue discharge.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 25 1. Centrifugal discharge
Alat ini biasa dipakai untuk kapasitas kecil. Untuk penarik ember-ember bisa digunakan belt. Diperlukan kecepatan yang cukup untuk perputaran “Pulley”, agar cukup kuat untuk melempar bahan keluar melalui talang dengan gaya sentrifugal.
Gambar 36. Centrifugal discharge
Alat ini biasa dipakai untuk transpor bahan kering dan tidak menggumpal, misal bahan-bahan berbentuk butiran seperti butiran beras. Kapasitas bahan yang ditanspor tergantung pada ukuran ember, kecepatan belt dan kecepatan pulley.
2. Positive discharge
Alat ini bisa dipakai untuk mengangkut bahan yang lembab dan menggumpal. Ciri alat ini adalah ember-ember untuk membawa bahan ukurannya besar, ditarik dengan rantai tidak bisa dengan belt dan mempunyai roda gigi.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 26 Karena dipakai untuk bahan berupa gumpalan maka kapasitasnya besar, putaran lambat, dan jatuhnya bahan pelan-pelan sehingga perlu talang.
3. Continue discharge
Gambar 38. Continue discharge
Alat pengangkut continue discharge bisa dipakai untuk tugas positive discharge, namun ada perbedaaan dalam pengisian yaitu langsung pada ember-ember. Bisa dipakai untuk kapasitas besar, untuk itu dipakai rantai bukan belt dan geraknya pelan. Ember yang dipakai disusun rapat tidak ada jarak, sehingga untuk panjang yang sama bisa memuat ember yang lebih banyak. Dari ember yang di belakang, bahan akan tumpah pada punggung ember didepannya dimana punggung ember tersebut berfungsi sebagai talang.
B. Pneumatik
Ada dua sistem yang dipakai pada alat angkut pneumatik, yakni : - Sistem vakum
- Sistem tekanan
Untuk instalasi yang kecil lebih banyak dipakai sistem vakum, sedangkan sistem tekanan untuk instalasi yang besar.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 27
B.1. Sistem Vakum
Pneumatik sistem vakum banyak dipakai dalam industri kimia, biasanya untuk bahan-bahan yang berbentuk butiran dan tidak terlalu berat dengan harga densitas sekitar tiga, seperti butiran beras.
Gambar 39. Pneumatik sistem vakum
Bila penyaring sudah kotor, maka penyaring yang ber-filter akan bekerja bergantian. Hal ini dimaksudkan untuk melindungi masy dan pompa vakum. Keuntungan sistem vakum ini, yakni :
- Harga murah
- Mudah dipindah karena onderdil-nya cukup kecil - Tidak hanya untuk horizontal
Kelemahan dari sistem vakum ini, yakni :
- Apabila dipindah-pindah maka pada belokan-belokan akan terjadi gesekan sehingga akan mudah aus
- Tidak bisa untuk bahan yang tidak boleh jadi kering
Bagian-bagian penting dari instalasi sistem vakum ini adalah : 1. Moncong penghisap
Terbuat dari bahan yang ringan dan alat tidak terlalu besar. Dibutuhkan jumlah udara yang cukup besar (suction system). Pertama dengan uda primer, apabila transpor masih kurang baik maka
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 28 dimasukkan lagi udara skunder dan seterusnya, sehingga diperoleh kondisi yang optimal.
Gambar 40. Moncong penghisap 2. Flexible hose
Pipa dengan bahan karet untuk dilewati bahan yang dihisap dengan moncong penghisap guna dipindahkan ke suatu tempat yang diinginkan. Pipa bersifat lentur, bisa dipindah-pindah tempat dan bisa berbelok-belok.
3. Siklon
Suatu alat khusus yang bisa mengendapkan butiran-butiran yang ditranspor. Alat ini mempunyai kapasitas tertentu, apabila diinginkan kapasitas yang lebih besar maka dipakai siklon lebih dari satu. Kapasitas yang dimaksud dalam alat ini adalah kemampuan atau daya mengendap butiran. Ada bermacam-macam ukuran siklon tergantung penggunaanya, misal untuk butiran yang halus dipakai siklon dengan ukuran diameter kecil.
Gambar 41. Siklon
Prinsip kerja alat siklon adalah gerakan “tangensial”, yaitu karena adanya gerakan perubahan arah, maka akan kehilangan energi sehingga
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 29 butiran tidak kuat lagi untuk berputar dan menempel pada dinding, kemudian akan jatuh karena gaya beratnya sendiri.
Udara akan keluar karena disedot oleh pompa vakum, sedangkan butiran jatuh didasar siklon. Butiran diharapkan bisa keluar dari sikon, akan tetapi ini perlu perhatian khusus karena tekanan udara di luar lebih besar dari pada di dalam siklon.
4. Sluice gate
Alat ini semacam baling-baling yang berputar dengan motor listrik berputar pelan-pelan, dipasang pada ujung pintu keluar dari siklon. Perputaran diatur sedemikian rupa sehingga bisa keluar, namun udara dari luar tidak masuk kedalam siklon karena tekanan udara di luar lebih besar daripada tekanan di dalam siklon yang jauh lebih kecil karena selalu divakum.
Gambar 42. Sluice gate
Sluice gate merupakan konstruksi pintu keluar pada ujung siklon yang dihubungkan dengan pipa ke bagian dalam siklon agar tekanan udara bisa dikondisikan sama, sehingga bahan bisa keluar karena perputaran baling-baling.
5. Bag filter
Filter dipasang sebagai “Dust control” berguna untuk melindungi pompa vakum dan juga melindungi masyarakat dari debu yang berhamburan. Bahan yang dipakai berupa kantong flanel atau kantong
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 30 dari kain berbulu. Kain tersebut mempunyai lubang yang halus, ada serat yang tidak terikat sehingga debu bisa menempel pada serat tidak terikat tersebut. Filter ini banyak digunakan dalam industri. Cara membersihkan alat ini yakni dengan dipukul-pukul agar debunya terlepas.
Gambar 43. Bag filter
B.2. Sistem Tekanan
Gambar 44. Pneumatik sistem tekanan
Udara yang digunakan banyak, karena untuk mendorong dan mengangkut bahan. Sebagai penekan dipakai centrifugal blower atau turbo blower. Pada sistem ini, tekanan udara di dalam jauh lebih besar dibanding di luar sistem sehingga tidak pelru adanya “sluice gate” atau “rotating gate”.
Timbul masalah dalam memasukkan bahan ke dalam sistem pipa transpor. Oleh sebab itu pipa transpor dibuat konstruksi khusus yang dibuat menyempit agar terjadi hentakan aliran udara, sehingga tekanan disekitar lubang pemasukan lebih rendah sehingga bahan bisa masuk ke
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 31 dalam sistem. Persoalan yang timbul untuk memasukkan bahan diatasi dengan membuat konstruksi khusus sebagai berikut :
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 32
BAB V
TRANSPOR ZAT CAIR
Perlu diketahui transpor zat cair selalu digunakan dalam industri karena sangat penting keberadaannya. Alat transpor ini biasanya terdiri dari alat-alat :
1. Alat yang memberi tekanan seperti pompa 2. Saluran untuk aliran seperti pipa
3. Alat pengukur seperti flowmeter, manometer 4. Alat pengontrol seperti kran
5. Penampung seperti tangki atau reservoir
Pada bab ini pompa tidak akan disinggung karena akan dibahas pada bab tersendiri.
A. Pipa
Penggunaan jenis pipa tergantung pada : a. Bahan konstruksi
b. Ketahanan terhadap tekanan c. Ukuran
Pipa yang sering digunakan adalah pipa yang : - Mempunyai penampang untuk aliran kasar
Tubes yang biasa digunakan adalah tubes yang : - Mempunyai penampang untuk aliran halus - Ukurannya kecil
Sedangkan untuk bahan plastik semuannya mempunyai penampang yang halus.
Pipa terbuat dari dua jenis yaitu : a. Logam
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 33 - Logam besi seperti baja, besi tuang, dan stainless steel
- Logam bukan besi seperti tembaga, timbal, aluminium, dan nikel b. Bukan logam
Pipa bukan logam seperti beton, asbes, porelin, gelas, dan polimer.
Pipa-pipa yang tahan korosi biasanya secara mekanik dan thermal tidak cukup kuat. Pembagian pipa oleh American Standard Association (ASA) menurut golongannya disebut “Schedule Number” (Schn), yaitu 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140. Dimana, untuk pipa plastik tidak mengikuti Schn. Sedangkan rumusnya dapat dituliskan sebagai berikut :
S P Schn 1000
Dimana,
P adalah tekanan dalam pipa (psi)
S adalah tegangan tarik yang diijinkan (psi)
Contoh :
Jika diketahui nilai P sebesar 350 psi dan nilai S sebesar 10000 psi, berapakah Schn? Penyelesaian : 35 10000 350 1000 Schn psi psi Schn
Sehingga, diambil pipa yang Schn-nya sebesar 40.
Jenis-jenis sambungan pipa terdiri dari : 1. Sambungan uliran (Threaded Connection)
Threaded Connection ini terutama untuk ukuran yang kecil. Pipa yang lebih kecil dari 12 inch jarang disambung dengan Threaded Connection. Macam-macam penyambung uliran :
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 34 Gambar 46. Sambungan uliran
b. Disebabkan karena ada perubahan ukuran
Gambar 47. Sambungan karena perubahan ukuran c. Disebabkan karena ada belokan
Gambar 48. Sambungan karena belokan
2. Bell dan Spigot Connection
Gambar 49. Spigot connection
Jenis sambungan ini biasa digunakan untuk ukuran besar, bukan baja dan yang tidak begitu besar. Kelemahan dari jenis ini masih mdah bocor. Untuk mencegah kebocoran ini maka dipakai sambungan mechanical joint dan flexible joint.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 35 3. Sambungan dengan las (Weldet Connection)
Jenis sambungan ini bisa rapat dan tidak ada kesukaran dalam membuat drat. Pada sambungan ini tidak perlu fitting, konstruksi ringan tetapi tidak mudah dibuka.
4. Flangea Connection (Flens)
Dalam industri kimia tidak banyak digunakan, tapi pada tempat-tempat tertentu sambungan ini tetap perlu terutama pada tempat yang telatif banyak dibuka, misalnya tempat pasang kran, orifice. Flens bisa dipasang uliran maupun di-las, tetapi biasanya dilapangan banyak ditemui flens dalam bentuk uliran.
Gambar 50. Flangea connection
B. Kran
Dalam pemilihan kran biasanya tergantung pada : - Jumlah bahan yang mengalir
- Tipe kran yang akan dipakai
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 36 Bentuk kran tidak hanya satu, seperti yang dijual dipasaran kita hanya satu macam tetapi ternyata kran tersebut terdiri dari beberapa macam. Adapun macam-macam dari kran adalah sebagai berikut :
1. Butterfly valve
Gambar 51. Butterfly valve
2. Gate valve
Kran jenis ini digolongkan ke dalam dua jenis, yakni : a. Tipe rising stem
Banyak dipakai dan biasanya untuk aliran yang besar, dalam pengaturan lebih baik. Pasak bergerak naik turun berfungsi sebagai penutup lubang.
b. Tipe non rising stem
Mempunyai ukuran yang relatif kecil, ruang diatasnya sudah tidak ada tempat sehingga tidak dapat dilihat dengan perasaan. Untuk membuka dan menutupnya dengan cara diputar.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 37 Gambar 52. Gate valve
3. Plug cock
Biasanya dipakai untuk gas. Cara membuka dan menutupnya dengan plug seperti pada buret. Kelemahan dari jenis ini kurang bisa mengatur arus/aliran. Tekanan yang dikehendaki hanya tekanan rendah dan satu lagi alat ini mudah bocor.
Gambar 53. Plug cock 4. Globe valve
Jenis ini baik untuk mengatur arus. Bentuk luarnya seperti bola (juga gate valve yang kecil seperti bola). Jenis ini banyak dipakai di pabrik-pabrik. Biasanya tekanan antara 10 atm sampai dengan 15 atm.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 38 Gambar 54. Globe valve
5. Needle valve
Mempunyai ukuran yang relatif kecil. Konstruksi dari alat ini hampir menyerupai globe valve, hanya alat ini memakai klep yang dipakai seperti paku/jarum. Dapat digunakan untuk gas yang bertekanan tinggi, bisa juga untuk zat cair dalam jumlah kecil. Sedangkan arah arus ditentukan.
Gambar 55. Needle valve
6. Check valve
Bila tiba-tiba timbul tekanan (balik) maka menutup. Alat ini hanya untuk aliran satu arah sedangkan arah lainnya berfungsi untuk menahan aliran balik.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 39 Gambar 56. Check valve
7. Ball check
Jenis ini digunakan untuk aliran satu arah vertikal, jika perlu digunakan per. Bila tiba-tiba ada tekanan dari atas maka bola akan menutup (pengaman).
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 40
BAB VI
POMPA
Di pasaran pompa telah dikenal orang. Pada bab ini akan dibahas lebih mendalam mengenai pompa, ada beberapa istilah, yakni :
a. Potensial head
Is hd
H
Gambar 58. Potensial head
b. Geodetic head
hs hd
H
Gambar 59. Geodetic head
c. Untuk saluran memanjang digunakan rumus Bernaulli
F gc v g g Z V P U W gc v g g Z V P U c c 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 41 Gambar 60. Aliran fluida
( ) 2 2 1 2 2 1 2 1 2 W F gc v v gc g Z Z P P Aliran terbagi menjadi tiga, yakni : - Aliran laminer : Re ˂ 2100 Re 64 f - Aliran transisi : 2100 ˂ Re ˂ 4000 - Aliran turbulen : Re ˃ 4000
f dari grafik, dengan rumus d’Arcy atau fanning. 2 2 2 2 Lv gcD p f gcD Lv f p
Pemasukan panas dalam aliran fluida tidak ada friksi (F)
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 42 Gambar 61. Grafik d’Arcy
Contoh :
Minyak (bakar) berat mengalir dari A ke B melalui pipa dengan diameter 6”, letak horizontal, panjang 3000 ft. Jika diketahui bahwa pA = 155 psi dan pB = 5 psi, kinematic viscosity = 0,00444 ft2/sec, serta spesific grafity = 0,918 g/cm3. Hitunglah berapa alirannya dalam cfs?
Penyelesaian :
Menggunakan rumus Bernaulli :
2 2 3 2 2 2 2 2 2 3 , 93 1 , 377 17 , 32 2 6000 / 4 , 62 918 , 0 / 144 / 150 2 2 2 v f v f ft lb ft m in lb Z g v W p g v D L f Z g v W p B B B A A A Dicoba harga f, untuk aliran laminer 64/Re sec / 11 , 7 08 , 0 v ft f
Dicek apakah Re laminer?
800,7 00444 , 0 5 , 0 11 , 7 Re Dv laminer ˂ 2100Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 43
cfs ft Q D Q v A Q 4 , 1 sec / 4 , 1 11 , 7 4 1 . 3 2 Latihan :A dan B jaraknya 4000 ft, dihubungkan dengan pipa 6” bahan baja yang baru. B 50,5 ft lebih tinggi dari A. Tekanan di A dan B masing-masing 123 psi dan 48,6 psi. Berapa aliran minyak bakar medium pada 70˚F dari A ke B? Jika spesific grafity pada suhu itu sebesar 0,854 g/cm3 dan kinematic viscosity sebesar 0,00444 ft2/sec.
A. Jenis-jenis pompa
Pompa dapat digolongkan ke dalam 4 golongan utama, yakni : - Centrifugal pump
- Plunyer pump - Rotary pump - Special pump
1. Centrifugal pump
Centrifugal pump disebut juga impuls, hal ini dikarenakan prinsip kerjanya. Prinsip penambahan energi kecepatan berubah sebagian menjadi energi tekanan.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 44 Pembagian impeller :
Gambar 63. Jenis impeller
Dari ketiga pembagian impeller yang umum dipakai yaitu : backward, sebab mempunyai efisiensi yang tersebar.
Macam-macam : - Open impeller
Gambar 64. Open impeller Bisa dipakai untuk yang mengandung suspensi kasar. - Semi-open impeller
Gambar 65. Semi-open impeller - Enclosed impeller
Gambar 66. Enclosed impeller Arah lebih baik, namun tidak dapat untuk suspensi kasar
Blower biasanya
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 45 Jika diinginkan tekanan yang tinggi (head˃) maka dipasang seri pada satu sumbu yang disebut “multi stage pumps”, dibuat dalam impeller genap agar seimbang antara tekanan kiri dan kanan (jumlah antara 2 sampai dengan 18).
Didalam volute energi gerak diubah menjadi energi tekanan. Bila diinginkan kapasitas besar maka dipasang paralel.
Gambar 67. Susunan pompa
Mengubah kecepatan menjadi energi tekanan menyebabkan banyak energi yang hilang karena gesekan sehingga efisiensi menurun. Bila bisa menurukan turbulensi maka efisiensi akan lebih baik. Untuk itu dipasang diffuser sehingga efisiensi jauh lebih baik.
Gambar 68. Diffuser
Sudu diffuser dibuat ± 1 daripada sudu putar agar jumlah pukulannya bisa ditahan sehingga ringan dan gerak berputar menjadi terarah.
Ada pertanyaan, bagaimana permulaan cara pengisiannya?
- Langkah pertama adalah dengan memasang klep kaki, bentuknya adalah sebagai berikut :
Bila sudu berputar, maka akan menimbulkan pukulan yang berat
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 46 Gambar 69. Klep kaki
- Langkah kedua adalah dengan dipancing, selanjutnya bisa menghisap. Diharapkan bisa menghisap sendiri (self priming), dasarnya adalah : a. Tekanan dari luar
b. Penumbukan/pencampuran buih dengan menggunakan alat Nagle pump
Gambar 70. Self priming
Nagle pump mempunyai housing yang terdiri dari dua bagian yaitu inlet dan outlet, letaknya berada diatas. Prinsip kerja dari alat ini adalah apabila buih pecah maka airnya kembali dan udara keluar ke atas. Untuk mempercepat timbulnya buih pada ujung sudu dibuat lubang. Setelah udara keluar pompa dapat bekerja seperti biasa.
Dengan alat Sihi :
Pada alat ini dalam keadaan tidak bekerja tetap ada air dalam pompa, bila diputar maka kedudukan air benjol (dangkal dan dalam). Akan terhempas pada pada outlet sehingga vakum dan pompa bekerja biasa.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 47 Gambar 71. Pompa sihi
Dengan pompa cincin zat cair :
Gambar 72. Pompa cincin zat cair
Pada model ini mempunyai ukuran kecil, pada saat bekerja terjadi perubahan tekanan. Pada pompa ini dilengkapi dengan sumbu eksentrik dan housing eksentrik. Pompa ini tidak bekerja sendiri, sekedar menarik air untuk mengisi pompa yang besar/sesungguhnya.
2. Plunyer pump (Reciprocating pump)
a. Single acting
Membutuhkan tekanan yang besar agar pluger bergerak ke atas, sehingga apabila klep 1 menutup maka air tetap dikeluarkan karena tekanan yang besar secara kontinyu.
Single acting digolongkan dalam displacement pump (memindahkan). Mesin penggeraknya biasanya mesin dengan kapasitas pompa single acting : n s F Q . . Dimana : F adalah pnp
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 48 s adalah jarak
n adalah putaran
Gambar 73. Pompa single acting b. Double acting
Gambar 74. Pompa double acting
Jenis pompa ini menggunakan dua pasang klep. Adapun rumus yang berlaku adalah :
- Untuk kiri : QF.s.n - Untuk kanan : Q(F f).s.n - Untuk Q total : Q(2F f).s.n c. Pompa diferensial
Terdiri dari satu pasang klep. Adapun yang keluar dari klep adalah : - Ke kiri : F.s.(n)
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 49 - Total keluar : f.s.(n)
Gambar 75. Pompa diferensial
3. Rotary pump
a. Gear pump
Pada gear pump yang berputar hanya satu roda gigi sedangkan yang lainnya mengikuti. Pada saat berputar ada zat cair yang terbawa putaran. Jenis pompa ini dibuat dalam ukuran kecil. Contoh penggunaan dalam lapangan misalnnya untuk transpor bahan lincir pada mobil. Gear pump ada dua macam yakni :
- External GP - Internal GP
Gambar 76. External & Internal GP b. Lobe pump
Lobe pump juga disebut sebagai lobe-keping (cuping). Macam lobe pump ada dua yakni :
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 50 - Two lobe
- Three lobe
Sedangkan untuk prinsip kerja dari lobe pump sama dengan gear pump.
Gambar 77. Lobe pump c. Screw pump
Gambar 78. Screw pump d. Vane pump
Gambar 79. Vane pump
Sliding vane ≥ 4 digunakan untuk cairan. Sedangkan ˂ 4 misalnya 2 digunakan untuk gas. Pada gas, saat terjadi kebocoran diatasi oleh cepatnya perputaran. Keluarnya (sliding) dengan gaya sentrifugal. Pada kecepatan rendah untuk mengatasi kebocoran digunakan per.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 51 Modifikasi dengan gaya sentrifugal ini dapat dilihat pada jenis bucket vane pump.
e. Camp pump
Gambar 80. Cam pump
Jenis ini geraknya perkisaran dari cam dengan plunger dan menghasilkan friksi jauh lebih besar.
4. Special pump
Pompa spesial (special pump) terdiri dari beberapa jenis, yaitu : a. Tungsten pump
gambar 81. Tungsten pump b. Acid pump
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 52 Gambar 82. Acid pump
c. Jet pump
Gambar 83. Jet pump
d. Hydraulic ram
Gambar 84. Hydraulic ram
Water jet ejector
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 53 e. Air lift
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 54
BAB VII
ALAT PEMECAH DAN PENGGILING
Untuk memepersiapkan umpan ke dalam proses, maka bahan yang ada dalam penyimpan (bunker/silo) perlu dipersiapkan lebih lanjut yaitu dengan mengadakan penyesuaian ukuran (size reduction).
Tujuan dari size reduction adalah :
1. Memungkinkan pemisahan padat-padat.
2. Membuat luas permukaan menjadi lebih besar sehingga kecepatan reaksi lebih cepat.
3. Memperbesar luas permukaan saja. Misalnya pabrik meni semakin besar luas permukaan (halus) maka semakin besar daya menutupnya.
4. Untuk mendapatkan bahan dengan ukuran dalam batas tertentu, sering terus diikuti oleh klasifikasi.
Tingkat size reduction ada tiga, yakni sebagai berikut : 1. Coarse size reduction (kasar)
Feed 2 – 96 inch atau lebih 2. Intermediate size reduction
Feed 1 – 3 inch
3. Fine size reduction (halus) Feed 0,25 – 0,5 inch (0,75)
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 55
A. Size reduction untuk bahan yang keras (˃ 4 skala Mohs)
a. Blake type jaw crusher (black crusher)
Gambar 86. Blake crusher
b. Dodge type jaw crusher (dodge crusher)
Tipe ini digunakan untuk kapasitas kecil yaitu 3 – 100 ton/hari. Gerakan yang dihasilkan kasar sehingga hasilnya uniform. Poros digerakkan oleh roda eksentrik dan pitman tanpa togle.
Gambar 87. Dodge crusher
eksentrik Pitma Pitma fixed Discharge Toggl Kapasitas Pitma Poros Eksentrik
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 56 c. Gyratory crusher
Dipakai untuk kapasitas besar dan bahan lunak.
Gambar 88. Gyratory crusher d. Tootbed roll crusher
Gambar 89. Tootbed roll crusher Roda
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 57 e. Hammer mill
Misalnya coal, fibrous material (bersabut).
Gambar 90. Hammer mill
B. Intermediate size reduction
a. Cone crusher (kerucut)
Gambar 91. Cone crusher b. Crushing roll
Terdiri dari buah dua silinder berat yang saling berputar berlawanan. Tidak bergerigi seperti Tootbed rool crusher.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 58 Gambar 92. Crushing roll
Rumus :
2000 60V LDp T
Dimana :
T adalah kapasitas (ton/jam)
V adalah kecepatan putar (fpm) 30084Dr(untukDr72in) L adalah lebar roll (ft)
Dp adalah jarak roll (ft) ρ adalah densitas bahan
C. Fine size reduction
a. Ball mill
Penggiling yang prinsip kerjanya ditumbuk dengan bola-bola (kejatuhan).
Gambar 93. Ball mill
Bila diinginkan hasil yang makin halus maka dipakai bola-bola yang kecil. Pengisian volume 20 – 50 % dan kecepatan putarnya tidak boleh lebih dari N, dimana bola harus “centrifugal force”.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 59 Rumus : d D N 76,65 Dimana :
N adalah putaran per menit D adalah diameter mill (ft) d adalah bola (ft)
b. Size enlargement (pembesaran ukuran)
Size enlargement merupakan lawan dari size reduction, dimana cara kerjanya dengan ditekan dan dibentuk. Bisa dengan bahan perekat atau tidak. Macam-macam dari size enlargement ini antara lain adalah :
1. Extrusion
Bahan dalam keadaan plastis, ditekan melalui orifice sehingga secara kontinyu dihasilkan barang dengan penampang uniform yang dikehendaki.
Dalam praktek perlu pengalaman. Biasanya dalam keadaan plastis dicapai dengan panas, tetapi ada kalanya dengan menambah zat pelarut atau plasticizer. Yang di-ekstruksi bahan-bahan yang lunak, misalnya timbal, aluminium, karet, plastik, bahan makanan seperti makaroni dan lain-lain.
Ekstruksi terbagi dua yaitu diskontinyu (hydraulic press) dan kontinyu (screw penekan). Hydraulic press sering digunakan untuk logam sehingga memerlukan tekanan dan temperatur yang tinggi. Sedangkan screw extrude digunakan untuk menekan bahan jenis karet, plastik, dan lain-lain.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 60 - Extrusion logam
Gambar 94. Extrusion logam
Biasanya dipasang pada posisi horizontal, tetapi bisa juga vertikal. Panas membuat permukaan logam yang teroksidasi akan menempel pada kontainer sehingga operasi dihentikan apabila 90 % dari logamnya telah tereduksi.
- Extrusion plastik
Plastik diekstrusi dalam keadaan plastis karena panas, dengan atau tidak dengan adanya zat pelarut yang volatil. Zat pelarut yang volatil ditambahkan apabila bahan tidak dapat dibuat plastis pada suhu rendah, sedang pada suhu tinggi terjadi penguraian. Misal : selulose nitrat, polivinil alkohol.
Gambar 95. Extruction Plastik 2. Molding
Operasi memberi bentuk (termasuk di dalamnya menuang, laminating, extruding, dll). Dalam plastik yang distruction molding yaitu mengubah partikel zat padat menjadi bentuk yang dikehendaki dengan mempergunakan panas untuk melunakkan bahannya dan
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 61 tekanan untuk melekatkan bagian-bagiannya diikuti oleh pemberian bentuk bahan plastis itu.
Plastik terbagi menjadi dua jenis, yakni : - Thermoplastic
Bahan yang melunak bila dipanaskan dan mengeras pada pendingin (dapat diulangi tanpa merusak bahannya).
- Thermoseting
Dari molding powder melunak pada pemanasan, tetapi mengeras pada pemenasan selanjutnya dan tidak dapat melunak lagi.
a. Compression molding
Pada thermoplastic harus didinginkan terlebih dahulu, tetapi pada thermoseting pemanasan dilanjutkan sambil ditekan.
Gambar 96. Compression molding b. Transfer molding
Pada thermoseting bahan dipanaskan sampai lunak sambil ditekan sampai mengalir ke dalam mold sehingga tidak merusak metal.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 62 Gambar 97. Transfer molding
c. Injection molding (Thermoplast)
Gambar 98. Injection molding d. Jet molding (Thermoset bisa juga Thermoplast)
99. Jet molding 3. Compacting
Pada alat jenis ini bahan dikompakkan supaya tidak berdebu dan berkurang mengempalnya bila hygroscopis. Compacting terbagi dua, yakni :
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 63 Bahan dari tepung dapat dengan atau tidak dengan perekat, misalnya gum dan lain-lain.
Gambar 100. Granulation - Pelleting machine
Biasanya digunakan untuk membuat makanan ayam atau burung.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 64
BAB VIII
SCREENING (MENGAYAK)
A. Alat screening umum
Pemisahan menurut ukuran dari bahan-bahan yang bermacam-macam ukuran menjadi bagian-bagian yang ukurannya lebih uniform dari campuran aslinya dengan menggunakan ayakan.
Ada dua macam pengayakan yaitu : a. Pengayakan kering (dry screening) b. Pengayakan basah (wet screenig)
Pada pengayakan kering harus betul-betul kering dan bebas dari kandungan uap air. Sedangkan pada pengayakan basah harus ditambah dengan air supaya membawa material ayakan.
Cara menyatakn fraksi adalah dalam ayakan ada bahan yang tertahan dan ada yang menerusi ayakan. Bahan yang ditahan ayakan disebut dengan oversize atau bahan (+). Sedangkan bahan yang menerusi ayakan disebut dengan undersize atau bahan (+).
Ukuran bahan terbagi dalam 3 golongan yaitu : a. Golongan I
- Oversize ¼ inch
- Through ¼ inch on 1/8 inch - Through 1/8 inch on 1/16 inch - Undersize 1/16 inch b. Golongan II - +1/4 inch - -1/4 inch, +1/8 inch - -1/8 inch, +1/16 inch - -1/16 inch c. Golongan III - ¼ inch - ¼ inch , 1/8 inch
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 65 - 1/8 inch, 1/16 inch
- -1/16 inch
Beberapa istilah untuk screening antara lain : a. Sizing
Adalah screening suatu umpan (feed) yang mengandung ± 60 % undersize. b. Sclaping
Adalah screening suatu feed yang mengandung 85 – 95 % bahan yang relatif kecil terhadap screen mesh.
c. Bypassing
Adalah screening yang feed-nya hanya mengandung 5 – 20 % through. d. Sieve scale
Tingkat ukuran dari lubang screen. Contoh : STANDARD ASTM Mesh mm Inches 3 ½ 5,60 0,2205 4 4,75 0,1870 5 4,00 0,1575 6 3,35 0,1379 7 2,80 0,1102 8 2,36 0,0929 9 2,00 0,0787 e. Mesh
Ada dua pengetian yaitu :
- Dalam screen yang kasar arti mesh adalah jarak antara kawat atau baris yang berdekatan.
- Dalam screen yang halus arti mesh adalah jumlah lubang tiap 1 inch. Contoh :
200 mesh berarti setiap 1 inch (panjang) dari screen terdapat 200 lubang. Semakin besar mesh maka semakin halus hasilnya.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 66 f. Aperture (screen size)
Aperature adalah ukuran linier beban minimum dari lubang screen, diberi simbol A dengan ukuran milimeter atau inch.
g. Open area (diberi simbol P)
2
2 2 1 MD D A A P Dimana : A adalah apertureD adalah diameter kawat D adalah mesh
Tujuan dari screening adalah :
1. Sclaping umumnya untuk size reduction mengambil fines dalam size reduction sehingga bisa menghemat tenaga yang digunakan dan menghindarkan grinding yang berlebihan.
2. Memisahkan hasil dalam ukuran yang baik untuk ukuran-ukuran yang komersial.
3. Untuk menyempurnakan langkah dalam proses.
Dalam screening secara umum dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 102. Proses screening Dimana :
F adalah berat total umpan pada screen P adalah berat total hasil dari screen R adalah berat total yang ditolak screen
XF adalah fraksi berat material yang diinginkan dalam umpan Xp adalah fraksi berat material yang dinginkan dalam hasil
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 67 XR adalah fraksi berat material yang dinginkan dalam reject
Rumus neraca massa total :
R P F Rumus neraca komponen :
R P F P X R X X F. . . Beberapa rumus :
1. Recovery yaitu perbandingan antara material yang diinginkan di dalam produk dibanding dengan material yang diingini di dalam umpan.
F X P X ery F P . . cov Re
2. Rejection yaitu perbandingan antara material yang tidak diinginkan di dalam reject dibanding dengan material yang tidak diinginkan di dalam umpan. Yang dimaksud rejection bisa ditulis sebagai berikut :
Rejection =
1Recoverydarimaterial yangtidak diinginkan
= umpan dalam di ditolak yang material produk dalam di ditolak yang material 1 =
F X P X F P 1 1 1 =
F X P X P F X F F P F 1 =
F X P X F X R F P F 1 ) ( =
X
F R X R F R 1 =
F X R X F R 1 1 3. EffectivenessEffectiveness = Recovery Rejection
=
F X P X F X P X F P F p 1 1 1Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 68 Menimbang umpan dan produk adalah suatu pekerjaan yang tidak praktis, maka lebih baik menimbang sampel saja sehingga F, P, dan R dieliminasikan.
Gunakan persamaan neraca massa total dan neraca komponen :
) 3 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 ( ) 2 ( ) 2 ( 1 ) 1 ( R P R F R P R F R R P F R P F R P F X X X X F P X X P X X F P X F X P X F X P F X P X F X P F R R P F R X P X F X
Dari pernyataan tersebut, maka didapat : Rejection = F X P X F P subtitusikan persamaan (3) = R P R F F P X X X X X X Effectiveness =
F X P X F X P X F P F p 1 1 1 = ) ( ) 1 ( ) )( 1 ( 1 ) ( ) ( R P F R F P R P F R F p X X X X X X X X X X X XDi dalam laboratorium biasanya kapasitasnya kecil dan harus dalam keadaan kering.
Ketidaksamaan dalam screening disebabkan karena :
1. Over loading sehingga menyebabkan blinding (menyumbat). 2. Butir terlalu tidak seragam ukurannya.
3. Mengandung uap air (sehingga lembab).
Sedangkan untuk screening zat radioaktif perlu perhatian sebagai berikut : 1. Melakukan dalam glove box, untuk mencegah kontaminasi.
2. Sebaiknya memakai masker, karena bekerja dengan serbuk.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 69 B.1. Grizzly (Mecanically Vibrated bar Grizzly)
Gambar 103. Grizzly - Screening untuk ukuran besar ( 1 inch)
- Terdiri dari 1 set batang-batang yang disusun secara paralel dan dipisahkan jarak tertentu.
- Batang-batang diletakkan secara horizontal atau dengan kemiringan slope sebesar 20-50⁰.
- Penampilan lintang berbentuk trapesium. - Ukuran lebar : 3-4 ft, panjang : 8-10 ft.
- Biasanya dipakai sebelum bahan dimasukkan pada crusher.
- Undersize menerusi celah-celah batang dan ditampung pada hopper. Letak kemiringan dari grizzly tergantung pada “angle of repose” dari bahan dan kecepatan bahan melalui grizzly. Jadi, bahan yang lembab > bahan yang kering.
Kapasitas grizzly bisa mencapai 100-150 ton bahan setiap ft² dalam waktu 24 jam apabila lebar celah sekitar 1 inch.
B.2. Stationary Screen
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 70 - Merupakan alat pengayak sederhana,
- Terbuat dari plat yang diberi lubang-lubang atau dari kawat yang dianyam / kisi.
- Diletakkan berdiri membentuk sudut.
- Stationary screen cocok untuk operasi yang terputus-putus. - Kapasitas kecil
- Contoh : pasir, kerikil, coal .
- Untuk kapasitas > lebih baik dipakai vibrating . B.3. Vibrating screen
Gambar 105. Vibrating screen - Untuk kapasitas besar
- Getaran dapat disebabkan oleh excentric atau elektromagnit.
- Keuntungan dari gerak getar ini, penyumbatan (blinding) bisa dihindarkan. - Kecepatan getar : 1200-1800/menit
- Digunakan untuk mengayak dari lubang 1 cm sampai 200 mesh.
- Sudut miring 5-20o target jenis buah, ukuran ayakan serta basah / kering. Permukaan screen : - satu
- double - triple B.4. Rotating screen atau Tromels
Kata lainnya adalah Revolving screen, digunakan untuk partikel-partikel yang kasar. Ayakan dari palat yang berlubang-lubang jika suatu bahan akan dipisahkan menjadi beberapa bagian yang berbeda ukurannya maka akan disusun seri .
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 71 Biasanya tromels disusun berturut-turut yang satu lebih rendah dari yang dahulu untuk mendapatkan “free flow” dari satu tromel ke yang lainnya (selanjutnya).
Penyusun tromels adalah sebagai berikut :
- Undersize diteruskan pada pemisah berikutnya
Gambar 106. Tromels dengan undersize - Oversize dimasukkan pada tromels selanjutnya
Gambar 107. Tromels dengan oversize
Beban yang terberat adalah seluruh beban harus melalui ini. Kelemahan dari susunan ini dapat dihilangkan dengan menyusun secara konsentrik. Sebagai contoh compound tromels.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 72 Gambar 108. Compound tromels
Saringan paling dalam dengan lubang paling besar kemudian semakin kecil. Dalam menerima beban sebuah saringan dengan lubang uniform pada seluruh panjang tromels, akan memisahkan bahan menjadi undersize dan oversize. Yang tertahan pada tromels akan dikeluarkan melalui ujung yang lebih rendah. B.5. Reciprocating screen
Gambar 109. Reciprocating screen
Gerakan yang dihasilkan oleh eksentrik mempunyai kecepatan rendah, yaitu 300 – 400 rpm. Ujung pemasukan bergerak eksentrik, sedangkan ujung pengeluaran bergerak reciprocating. Slope 3 – 10˚.
Alat jenis ini dipakai untuk industri tepung-tepung ringan dan bahan granular, tidak dirancang untuk handling bahan berbatu berat dan abrasive.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 73
BAB IX
SEPARATOR (PEMISAH)
Seprarator tidak dipakai untuk mengklasifikasi ukuran, tetapi untuk memisahkan suatu material dari yang lain. Beberapa jenis separator akan dijelaskan di bawah ini.
A. Electrostatic separator
Prinsip operasi berdasarkan pada beda stabilitas dari berbagai bahan untuk diberi muatan elektrosatis dan pada sifat konduktifitas atau bukan.
Karena adanya perbedaan sifat elektris dari bahan-bahan yang bebeda maka didapatkan suatu pemisahan.
1. Separation by bombardment
Gambar 110. Separation by bombardment
Pada gambar ada bagian yang disebut sebagai electroda aktif, yakni suatu sikat atau jarum atau kawat halus, kawat ini menyebabkan “Bombardment” ion pada material.
Konduktor kehilangan potensialnya sampai “Grounded electrode“ secepat mereka meninggalkan medan elektrostatis dan jatuh dari rotor sepanjang lintasan yang ditentukan oleh kecepatan putar dari rotor.
Non konduktor kehilangan potensianya lambat dan masih tertarik pada rotor dan ada yang melekat maka perlu di sikat, maka terjadilah pemisahan.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 74 2. Separation by conductive induction
Disini tidak ada bombardmen ion, sehingga tidak ada tarikan dari partikel pada rotor
Gambar 111. Separation by conductive induction
B. Magnetic separator
Magnetic separator digunakan untuk :
- Menghilangkan kotoran-kotoran dari besi pada suatu bahan. Misal : paku, kawat, kikisan besi, dll.
- Memisahkan bahan-bahan yang mudah dipengaruhi magnit.
Gaya tarik magnetik dari beberapa bahan adalah sebagai berikut : - Besi = 100 - Mangan = 0,3 - Magnetik = 40,2 - Quartz = 0,37 - Siderite = 1,8 - Magnesite = 0,15 - Hematite = 1,3
Jenis magnet yang dipakai yaitu Alniko, karena mempunyai daya yang kuat dan mempunyai gaya magnet yang tinggi. Selain itu alniko ringan, tidak perlu
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 75 arus listrik seperti pada elektromagnet. Pemisahan magnetik dipakai untuk bahan padat dan kering.
Sebagai Contoh : 1. Plat magnetics
Terdiri dari satu atau lebih magnit permanen yang diikat pada plat baja, diletakkan pada dasar “chute” (talang). Bahan yang non magnit akan mengalir terus.
Kerugian : pengumpulan bahan besi akan menghentikan aliran. 2. Pulley magnet
Bagian-bagian besi ditarik melalui belt-conveyor. Setelah belt meninggalkan pulley bagian besi akan lepas dari medan magnit dan jatuh. 3. Drum Separator
Terdiri dari sebuah drum yang berputar dengan magnit dipasang pada posisi tertentu, pada umumnya digunakan magnit permanen.
- Cocurrent wet drum separator
Gambar 111. Drum separator cocurrent - Counter current wet drum separator
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 76
C. Filtrasi
Maksud dari filtrasi adalah memisahkan zat padat dari zat cair dengan menggunakan medium yang porous yang meneruskan zat cair dan menahan zat padatnya, sehingga zat padatnya sendiri bekerja sebagai zat yang porous. Macam filtrasi menurut operasinya yaitu :
a. Kontinyu b. Batch (catu)
Menurut kerjanya filtrasi terbagi dalam 3 bagian yaitu : a. Grafity filter
b. Pressure filter c. Vacuum filter
Waktu yang diperlukan setiap proses filtrasi adalah sebagai berikut : a. Mempersiapkan alat (memasang dan mencuci)
b. Penyaringan c. Pencucian
Campuran homogen fasa padat zat cair, kertas saring (kain katun) merupakan filter nmedium primer artinya bukan filter medium yang sesungguhnya dalam filtrasi. Filter medium yang sesungguhnya adalah zat padat yang ditahan oleh kertas saring (katun) yang membentuk cake (yang makin lama makin tebal).
Ada dua macam cake : a. Compressible cake
Compressible cake yaitu cake yang karena tekanan mengalami perubahan struktur dalam. Misal : ruangan yang menjadi lebih kecil sehingga penahan menjadi lebih besar dan bahan lebih sukar disaring.
b. Non compressible cake
Karena tekanan tidak mengalami perubahan struktur. Beberapa istilah :
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 77 a. Waktu optimum, yaitu waktu yang sesingkat-singkatnya untuk
memperoleh filtrat yang sebesar-besarnya.
b. Volume filtrat optimum, yaitu volume filtrat yang sebesar-besarnya di dalam waktu yang sesingkat-singkatnya.
c. Waktu proses sama dengan waktu siklus, yaitu waktu filtrasi + waktu pencucian + waktu pembersihan / pemasangan.
Rumus :
(tc = tf + tw + tw + tp), dimana tp dianggap konstan. c = cyclus
f = filtration w = wash
p = proces dump (mebuka, membersihkan, dan menutup) Contoh :
a. Gravity filter
Prinsip kerjanya karena perbedaan ketinggian sehingga tidak banyak digunakan.
b. Pressure filter
Prinsip kerjanya karena diberi tekanan.
Gambar 113. Filter pressure
- Filter press with center feed inlet
Sering digunakan untuk compressible cake. - Kelly filter
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 78 Filter elemen terdiri dari raam dari pipa yang berlubang, yang masing-masing elemen mempunyai outlet yang menembus tutup filter, misalnya pada beer sugar plant.
- Sweetland filter
Filter elemen bundar keping (disc), ditempatkan dalam silinder yang dapat terbuka dari bawah (mudah dibuka/ditutup) diberi spray nozzle untuk menyemprot cake dengan air. Contoh pada pabrik gula ; refining.
- Vallez filter
Hampir sama dengan sweetland filter, bedanya filter elemennya berputar sehingga filter cake lebih rata.
c. Vacuum filter
- Filter oliver (ODF atau RDF)
Drum dapat berputar mengelilingi sumbu yang terbagi dalam sektor-sektor yang dihubungkan dengan pipa-pipa yang turut berputar dengan drum.
Gambar 114. Oliver drum filter - Dorrco filter
Prinsip kerjanya sama dengan oliver, hanya cake terbentuk di dalam (untuk endapan yang berat). Cake dikeruk dengan pisau dan jatuh pada got (saluran) dan ditranspor dengan screw conveyor. Alat-alat
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 79 pembantu untuk filtrasi, contoh pada vacuum filtration unit dengan hasil pencucian dan filtrat yang terpisah.
Gambar 115. Alat bantu filtrasi
D. Centrifuges
Kekuatan sentrifugal banyak digunakan bila kekuatan lebih besar dari gaya berat yang diperlukan untuk memisahkan zat padat dari zat cair dengan beda densitas. Gambar 116. Centrifuges Kekuatan sentrifugal c c rg u m g r m Fc 2 2
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 80 g r wu g r w g r g g w c c 2 2 2 Dimana :
Fc adalah kekuatan sentrifugal m adalah massa
ω adalah angular velocity (siku) u adalah peripheral velocity (keliling) r adalah radius
w adalah berat partikel n adalah rpm
1. Batch centrifuges
a) Dengan as vertikal tipe gantung
Gambar 117. As vertikal gantungan
Feed campuran padat-cair. Padatan tertahan pada basket, sedangkan cairan berkumpul pada silinder diam lalu keluar. Kekuatan yang bekerja pada basket sangat besar.
Contoh : rpm n m r m cm 1200 4 , 0 8 , 0 80
Pada partikel 1 gram
2 2 2 2 2 30 sec 1 30 60 2 n r w Fc meter g n r g w Fc n
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN Page 81 gr Fc Fc n w Fc 640 4 , 0 30 1200 1 4 , 0 30 2 2
b) Dengan as vertikal yang berdiri
Gambar 118. As vertikal berdiri
Banyak digunakan misalnya untuk mengeringkan bahan tekstil. Untuk keselamatan, bila tutup terbuka maka tidak dapat berputar. Waktu putar relatif kecil, banyaknya tenaga yang hilang maka ada usaha untuk membuat centrifuge yang kontinyu.
2. Centrifuges yang berputar kontinyu dengan feeding (pengisian) dan discharge secara batch
a) Dengan perforated basket (basket berlubang) - Mempunyai as yang horizontal.
- Pengisian dan discharge pada full speed akan memecahkan kristal dan bila lubang tertutup harus dibersihkan.
b) Overflow centrifuge
- Untuk zat yang tidak dapat disaring tetapi dapat di centrifusir. 3. Centrifuge kontinyu
