LAMPIRAN D PERHITUNGAN UTILITAS

(1)

LAMPIRAN D

PERHITUNGAN UTILITAS

Utilitas berfungsi untuk menyediakan bahan-bahan penunjang yang mendukung kelancaran pada sistem produksi di pabrik. Unit-unit yang ada di utilitas terdiri dari :

1. Unit penyediaan dan pengolahan air (Water System) 2. Unit pembangkit steam (Steam Generation System) 3. Unit penyedia udara instrument (Instrument Air System)

4. Unit pembangkit dan pendistribusian listrik (Power Plant and Power Distribution System)

A. Unit Penyedia Air dan Steam 1. Perhitungan Kebutuhan Air

a. Total kebutuhan air pendingin.

Dengan rincian seperti pada tabel berikut: Tabel D.1 Kebutuhan Air Pendingin

No. Kebutuhan Jumlah Satuan

1 Reaktor - 201 (RE-201) 19.519,0599 kg/jam 2 Cooler - 301 (CO-301) 10.323,7399 kg/jam Jumlah Kebutuhan 29.842,7998 kg/jam Over design 10% 32.827,0798 kg/jam Recovery 90% 29.544,3718 kg/jam Make-up 10% 3.282,7080 kg/jam

(2)

b. Total kebutuhan untuk umpan boiler. Tabel D.2. Kebutuhan air umpan boiler

No. Kebutuhan Jumlah Satuan

1 Heater (HE-101) 246,7153 kg/jam 2 Heater (HE-102) 38,1180 kg/jam Jumlah Kebutuhan 284,8333 kg/jam Over design 10% 313,3166 kg/jam Recovery 90% 256,3500 kg/jam Make-up 10% 31,3317 kg/jam

c. Kebutuhan air umum (general uses)

Kebutuhan umum meliputi kebutuhan air karyawan kantor, perumahan dan sanitasi, kebersihan dan pertamanan, laboratorium dan pemadam

kebakaran.

Tabel D.3. Kebutuhan air untuk general uses

No Kebutuhan Jumlah Satuan

1 Air untuk karyawan & kantor = 15 L/orang/hari

Jadi untuk 134 orang diperlukan air sejumlah _2.0100 m3/hari 2 Air Untuk Laboratorium

1.5000 m 3_/hari 3 Air untuk Bengkel

0.5000 m 3_/hari 4 Air Untuk Kebersihan dan Pertamanan

5.0000 m 3_/hari Total kebutuhan air bersih _{9,0100 m}3_/hari

0,3760 m3/jam 373,1020 kg/jam

Total kebutuhan air dengan treatment

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

= (373,1020 + 31,3317 + 3.282,7080) kg/jam = 3.687,1417 kg/jam

(3)

Kebutuhan air dipenuhi dengan sumber dari air sungai Santan dengan debit air 7200 m3/jam.

2. Spesifikasi Peralatan Utilitas a. Bak Sedimentasi (BS-01)

Fungsi : mengendapkan kotoran dan lumpur yang terdapat pada air sungai. Jenis : Bak rektangular

Jumlah air sungai = 3.687,1416 kg/jam = 3,7162 m3/jam = 981,7143 gal/jam = 131,2361 ft3/jam

Waktu tinggal 1 – 3 jam

Diambil waktu tinggal 1,5 jam, sehingga dengan Over design 10 % maka Maka volume bak = 1,1 x 1,5 jam x 32,8131 m3/jam

= 6,1317 m3 = 216,5396 ft3

Luas permukaan bak (A) = Qc/OR (http://water.me.vccs.edu/) Keterangan:

A = Luas permukaan bak (ft+) Qc = Laju Alir (gal/jam)

OR = Overflowrate, 500-1.000 gal/jam.ft2 Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft2

Dipilih bak beton dengan ukuran sebagai berikut : Asumsi: kedalaman bak (t) = 7 ft

= 2,1336 m

Panjang/lebar (p/l) = 3 : 1 – 5 : 1

Diambil p/l = 4 : 1

Luas bak (A) = QR Qc = ₂ gal/jam.ft 500 gal/jam 981,7143 = 1,9634 ft2

(4)

l = d v 4 l = ft 7 4 ft 216,5396 3  = 2,7809 ft = 0,8476 m p = 4 x l = 4 x 2,7809 ft = 11,1237 ft = 3,3905 m

Asumsi turbidity = 850 ppm (Powell, 1954)

x (suspended solid) = 42 % (Powell, 1954, gambar 4)

Drain = 42 % × 850 ppm

= 357 ppm

Drain = 3,57 × 10-4_{lb/gallon air}

= 4,2771 × 10-5 kg/kg air × 3.687,1416 kg/jam = 0,1577 kg/jam

Air sungai sisa = 3.687,1416 kg/jam – 0,1577 kg/jam = 3.686,9839 kg/jam

= 3,7160 m3_/jam

Tabel D.4. Spesifikasi Bak sedimentasi (BS – 101) Alat Bak Sedimentasi

Kode BS – 101

Fungsi Mengendapkan lumpur dan kotoran air sungai sebanyak 3,7162 m3/jam dengan waktu tinggal 1,5 jam

Bentuk Bak rektangular

Dimensi Panjang = 3,3905 m Lebar = 0.8476 m Kedalaman = 2,1336 m

(5)

b. Bak Penggumpal (BP – 101)

Fungsi : Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak penampung awal dengan menambahkan alum Al2(SO4)3, soda kaustik, dan klorin.

Jenis : Silinder tegak yang dilengkapi pengaduk. Jumlah air sungai = 3,7160 m3/jam

= 3.687,1416 kg/jam

Over design 10 %.

Waktu tinggal dalam bak 20 – 60 menit (Powell, 1954) Diambil waktu tinggal 60 menit.

Volume bak = 1,1 × 3,7160 m3/jam × 1 jam = 4,0876 m3

Dimensi bak silinder tegak dengan H/D = 1

V = ¼ π D2_H

4,0876 m3 = 0,7850 D3 Sehingga

H = D = 1,7333 m = 5,6865 ft

Jumlah alum yang diijeksikan sebanyak 0,06 % dari air umpan. Kebutuhan alum = 0,06 % × 3,7160 m3/jam

= 0,0022 m3_/jam.

Jumlah soda kaustik yang diijeksikan sebanyak 0,05 % dari air umpan. Kebutuhan soda abu = 0,05 % × 3,7160 m3_/jam

= 0,0019 m3/jam.

Jumlah klorin yang diijeksikan sebanyak 1,2 % dari air umpan. Kebutuhan klorin = 1,2 % × 3,7160 m3/jam

= 0,0446 m3/jam Diameter impeller (Di) = 1/3 D

= 0,5778 m = 1.8955 ft Tinggi cairan (Z1) = 4 ₂ D V  = ₂ 3 m) 1,7333 ( 14 , 3 /jam m 3,7160 4   = 1,5757 m

(6)

= 5,1696 ft WELH = Z1 × sg = 1,5757 × 1,0020 = 1,5789 m = 5,1799 ft Putaran pengaduk (N) = Di 2 3048 , 0 600    WELH Di  Putaran pengaduk (N) = ft 1,8955 2 ft 5,1799 ft 1,8955 3048 , 0 600     = 35,9165 rpm = 0.5986 rps Viskositas campuran = 0,0413 kg/m s.

Berdasarkan viskositas campuran < 10 kg/m s maka dipilih jenis impeller

yaitu marine propeller.

NRe =     2 i D N = 0,0413 1825 , 992 0,5778 35,9165  2  = 288.023,4019

Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, 1993 hal 155 dengan menghubungkan NRe dan pengaduk jenis marine propeller 3 blade (4), didapatkan Bilangan Power (Np) sebesar 0,8.

Sehingga power (Po) =

32,17 550 D5 x N³ x p x Np  ₌ _{0,0147 hp} Efisiensi = 80 % Power motor = 0,0184 hp

(7)

Tabel D.5. Spesifikasi Bak penggumpal (BP – 101)

Alat Bak Penggumpal

Kode BP – 101

Fungsi Menggumpalkan kotoran yang tidak mengendap di bak penampung awal dengan menambahkan alum Al2(SO4)3 , klorin dan soda abu Na2CO3.

Bentuk Silinder vertikal Kapasitas 4,0876 m3

Dimensi Diameter = 1,7333 m Tinggi = 1,7333 m Pengaduk Marine propeller

Diamater pengaduk = 0,5778 m Power = 0,5 hp

(8)

c. Tangki Alum (TP-101)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan alum konsentrasi 26 % volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal.

Kondisi Operasi : Temperatur = 30 oC Tekanan = 1 atm

Tipe : Tangki silinder vertikal yang dilengkapi pengaduk Konsentrasi alum yang diijeksikan = 0,06 % dari air umpan ke dalam bak penggumpal

Konsentrasi alum di tangki penyimpanan = 26 %

Kebutuhan alum = 0,06% × 3.687,1416 kg/jam

= 2,2123 kg/jam

Suplai alum ke bak penggumpal =

% 26 kg/jam 2,2123 = 8,5088 kg/jam ρ alum = 1,307 kg/m3

Laju alir alum = ₃

kg/m 307 , 1 kg/jam 8,5088 = 0,0065 m3/jam

1. Menghitung Volume Tangki Valum = Jumlah alum x Waktu tinggal = 0,0065 m3/jam x 24 jam

= 0,1562 m3

Safety factor = 20 % (Peter and Timmerhaus, 1991, Hal:37) Volume tangki = 1,2 x Valum

= 1,2 x 0,1562 m3

= 0,1875 m3

2. Menghitung Diameter dan Tinggi Tangki Rasio yang dipilih = 1 sehingga :

Vtangki =1/4 x π x D2 x H = 1/4 x π x D3

Vtangki = 0,7821 D3, sehingga D = 0,6204 m = 2,0356 ft

(9)

H = 0,6204 m = 2,0356 ft

Nilai standar (Brownell and Young, App. E, Item 1, Hal. 346) : D = 4,5 ft = 1,3716 m = 54 in

H = 4,5 ft = 1,3716 m = 54 in Maka,

Volume tangki = 71,5331 ft3 = 2,0257 m3 3. Menghitung Tekanan Desain

H liquid = (V liquid / V tangki) x H tangki = (0,1562 m3 / 2.,0257 m3) x 1,3716 m

= 0,1058 m

= 0.3471 ft = 4,1651 in

Pabs = Poperasi + Phidrostatis P operasi = 14,7 psi Dimana ρ = 1,307 kg/m3 = 81,5933 lb/ft3 Dimana, Phidrostatis : P hidrostatis = 144 g g/ H_L _c   (Pers. 3.17, Brownell, 1959) = 0,1967 psi

Maka, Pabs = 14,8967 psi

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

Pdesain = 1,1 x 14,8967 psi = 16,3863 psi 4. Menentukan Tebal Plate

ts = (Brownell and Young, 1959, Hal. 254) Keterangan :

(10)

untuk T = -20 – 650 oF

E = 0,8 (Jenis sambungan las : single-butt weld) C = 0,125 (Coulson, Vol 6, Hal. 217)

Maka, ts = 0,125 psi) 16,3863 6 , 0 ( ) 8 , 0 650 , 12 ( in 54/2 kg/jam psi 16,3863 _     ts = 0,1688 in

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

Gambar D.1. Torrispherical Dishead Head

Tabel 5.7, Brownel & Young, Hal : 91, untuk nilai OD = 54,3750 in = 1,3811 m :

icr = 3,25 in r = 54 in

 Menentukan tebal head

th = (Brownell & Young, 1959, Hal. 138) Keterangan :

th = tebal head, in

r = radiuscrown, in

W = faktor intensifikasi stress

W = = 1,769 OD ID A B icr b = tingi dish a t r O A sf C

(11)

Maka, th = 0,125 ) 16,3863 2 , 0 ( ) 8 , 0 650 , 12 2 ( ,769 1 3,25 16,3863        = 0,2024 in

Digunakan ukuran tebal head standar = 0,25 in  Menentukan tinggi head

Dari Tabel 5.6, Brownel & Young, Hal. 88, untuk nilai th = 0,25 in : sf = 1,5 – 2 Dipilih : sf = 2 in  Menentukan BC BC = r + icr = 57,2500 in  Menentukan AB AB = (ID/2) – icr = 23,75 in  Menentukan b b = = 1,9087 in  Menentukan OA OA = th + b + sf = 0,25 + 1,9087 + 2 = 4,1587 in = 0,1056 m  Menentukan tinggi total

Ht = Hs + H head

Ht = 1,3716 m + 0,1056 m

= 1,4772 m

6. Menentukan Daya Motor Pengaduk

Daya motor yang digunakan =

motor Efisiensi dibutuhkan yang motor Daya  Menghitung diameter pengaduk (DI)

(12)

= 1/3 × 1,3716 m = 0,4572 m = 1,5000 ft  Menghitung putaran pengaduk (N)

Putaran pengadukan dicari dengan persamaan : Putaran pengaduk (N) = Di 2 3048 , 0 600    WELH Di  Dimana : Tinggi cairan (Z1) = 0,6204 m = 2,0356 ft WELH = Z1 × sg = 0,6204 × 1,3070 = 0,8109 m = 2,6605 ft Jumlah pengaduk, n = = 0,5912 ~ 1 buah Sehingga diperoleh : Putaran pengaduk (N) = ft 1,5000 2 ft 2,6605 ft 1,5000 3048 , 0 600     = 36,5464 rpm = 0,6091 rps

 Menentukan power number (Np)

Np ditentukan dari Figure 3.4-4, Geankoplis, berdasarkan bilangan Reynold dan tipe pengaduk.

Viskositas campuran = 0,054 kg/m.menit

Berdasarkan viskositas campuran < 10 kg/m-s maka dipilih jenis impeler yaitu marine propeller.

NRe =     2 i D N = kg/m.menit 0,054 kg/m 307 , 1 m) 0,4572 ( rpm 36,5464  2  3 = 184.905,3396

(13)

Dari gambar 477 Brown, 1950 hal 507 diperoleh Np = 0,8  Menentukan daya motor yang dibutuhkan

Daya yang dibutuhkan =

32,17 550 D5 x N³ x p x Np  = 0,0063 hP

 Menentukan daya motor yang digunakan Efisiensi = 80 % Power motor = 8 , 0 hP 0,0063 = 0,0079 hP

Digunakan daya motor = 0,5 hP

Tabel D.6. Spesifikasi Tangki Alum (TP – 101)

Alat Tangki Alum

Kode TP – 101

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan alum konsentrasi 55% volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal. Bentuk Silinder vertikal

Kapasitas 0,1875 m3

(14)

5. Tangki Klorin (TP – 102)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan klorin konsentrasi 30 % volum selama 1 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal.

Kondisi Operasi : Temperatur : 30 oC Tekanan : 1 atm

Tipe : Tangki silinder vertikal

Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki Alum (TP– 101) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.7.Spesifikasi Tangki Klorin (TP – 102) Alat Tangki Larutan Klorin

Kode TP – 102

Fungsi Menampung larutan klorin sebagai injeksi ke bak penggumpal selama 1 hari

Bentuk Silinder vertikal Kapasitas 1,2214 m3

(15)

6. Tangki Soda Kaustik (TP-103)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan soda abu konsentrasi 40 % volume selama 5 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal dan regeneran anion exchanger.

Kondisi Operasi : Temperatur : 30 oC Tekanan : 1 atm Tipe : Tangki silinder vertikal

Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki Alum (TP– 101) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.8. Spesifikasi Tangki Soda Kaustik (TP– 103)

Alat Tangki Soda Kaustik

Kode TP – 103

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan soda abu konsentrasi 40% volum selama 5 hari untuk diinjeksikan ke dalam bak penggumpal dan sebagai regeneran anion exchanger.

Bentuk Silinder vertical yang dilengkapi pengaduk Kapasitas 0.3799 m3

(16)

D. Clarifier (CL – 101)

Fungsi : Mengendapkan gumpalan kotoran dari bak penggumpal

Jenis : Bak berbentuk kerucut terpancung dengan waktu tinggal 60 menit Jumlah air sungai = 3,7160 m3/jam

= 3.686,9839 kg/jam

Over design 10 % dengan waktu tinggal 1 jam

Volume clarifier = 1,1 × 3,7160 m3_{/jam × 1 jam} = 4,0876 m3 Digunakan h = 10 ft = 3,0480 m Digunakan D2 = 0,61 D1 D2 / D1 = (y / y + h) 0,61 = (y / y + 3,0480 ) y = 4,7674 m Volume clarifier = ¼ π D12_{(y + h)/3 – ¼ π D2}2_{(y + h)/3} 4.0876 m3 _{= ¼ π D1}2_{2,6052 – ¼ π 0,61D1}2_2,6052 Diperoleh: D1 = 5,4315 m D2 = 3,3132 m

Jadi dimensi clarifier:

Tinggi = 3,0480 m

Diameter atas = 5,4315 m Diameter bawah = 3,3132 m

Sludge discharge = turbidity + alum + soda abu

Asumsi:

Turbidity = 850 ppm

Alum = 30 ppm

Soda abu = 30 ppm

Total Sludge = 850 + 30 ppm + 30 ppm

= 4,2771. 10-5 kg sludge/kg air × 3.686,9839 kg/jam = 0,1688 kg

Massa air sisa = (3.686,9839 – 0.1688) kg = 3.686,8151 kg/jam = 3,7159 m3_/jam

(17)

Gambar D.2 Clarifier

Tabel D.9. Spesifikasi Clarifier (CL – 101)

Alat Clarifier

Kode CL – 101

Fungsi Mengendapkan gumpalan-gumpalan kotoran dari bak penggumpal

Bentuk Bak berbentuk kerucut terpancung Kapasitas 4.0876 m3 Dimensi Tinggi = 3,0480 m Diameter atas = 5,4315 m Diameter bawah = 3,3132 m Jumlah 1 Buah h y D2 D1

(18)

E. Sand Filter (SF –101)

Fungsi : Menyaring kotoran yang masih terdapat dalam air Tipe : Silinder vertikal silinder tegak dengan tutup atas dan

bawah torispherical dan dengan media penyaring pasir Kondisi operasi : Tekanan = 70 kPa (Perry's Handbook, 1997)

Temperatur = 30 oC

1. Menentukan luas dan dimensi filter

Kapasitas tangki = total air masuk filter

= 3,7159 m3/jam = 3.686,8151 kg/jam = 16,3605 gpm

Laju filtrasi = 2 – 4 gpm/ft2_{(Banchero, 1988)} Dipilih = 4 gpm/ft2 Luas penampang, A : A = ₂ gpm/ft 4 gpm 16,3605 = 4.0901 ft2 Diameter tangki : A = D = = = 2,2826 ft = 27,3914 in Datandar = 84,000 in = 7 ft = 2,1336 m Jari jari : r = ½ D = ½ .7 ft = 3,5 ft

(19)

Media filter terdiri atas:

Antrachite

Fine sand Coarse sand

Activated carbon

Diameter efektif = 0,4-0,45 mm ( Powell, 1954) Diambil = 0,45 mm

= 0,0015 ft Porositas = 0,6 Spherisitas = 0,75

Tinggi tumpukan media filter = 2 - 4 ft ( Powell, 1954)

Diambil = 2 ft

= 0,6096 m Tinggi tumpukan kerikil (gravel) = 8 - 20 in

Diambil = 10 in

= 0,254 m

Ruang kosong = ½ tinggi bed

= ½ .0,6096 = 0,3048 m

Tinggi shell = Tinggi media filter + ruang kosong = 0,9144 m = 36,0004 in

2. Menghitung Tebal dinding Tekanan desain :

Poperasi = 14,696 psi

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

PB = (Mc. Cabe and Smith, 1985) Dimana:

PB = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi)

   2μKZ/R c B T e 1 K μ 2 g g ρ R        

(20)

ρB = densitas material, lb/ft³ = 106,0338 lb/ft³ μ = koefisien friksi : 0,35 - 0,55. dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, 0.3 - 0,6. dipilih, K = 0,5 ZT = tinggi total bahan dalam tangki, 2 ft

R = jari-jari tangki 3,5 ft Diperoleh PB = 106,0338 lb/ft2

= 0,7363 lb/in2 Tekanan lateral yg dialami dinding tangki

PL = K.PB

= 0,5 x 0,7363 = 0,3682 lb/in2 Tekanan total (PT)

P total = 14,696 + 0,7363 + 0,3682 = 15,8005 lb/in2 Tekanan desain 5 -10 % di atas tekanan kerja normal/absolut Tekanan desain yang dipilih 10% diatasnya.

Pdesain = 1,1 x 15,8005 = 17,3806 psi Tebal shell, ts :

ts = (Pers. 13.1 B & Y, 1959) Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA 283

f = 12650 psi E = 0,85 c = 0,125 in ri = 20,000 in ts = 0,125 ) 17,3806 6 , 0 ( ) 85 , 0 650 . 12 ( 42 17,3806      = 0,1930

(21)

3. Menentukan Head dan Bottom OD ID A B icr b = tinngi dish a t r OA sf C

Gambar. D.3.Torispherical flanged and dished head

Menentukan nilai stress intensification untuk torispherical dished head

dengan menggunakan persamaan (Brownell and Young, 1959): w = (B & Y,1959.hal.258) OD = ID + 2.ts

= 42 + 2.(0,25) = 42,5 in

dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD 42 in dan ts 0,1875 in diperoleh : rc = 48 in icr = 3 in sehingga: w = = 1,7500 in

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

th = th = 0,125in psi) 17,3806 x 0,2 ( 0,85) x psi 12.650 x (2 1,7500 x in 42 x psi 17,3806 _ 

(22)

Untuk th = 1/4 in, Dari Tabel 5.8 (Brownell and Young, 1959) diperoleh: sf = 1,5 – 2,25 in Digunakan: sf = 2 in Keterangan:

th = Tebal head (in) P = Tekanan desain (psi)

rc = Radius knuckle, in

icr = Inside corner Radius ( in)

w = stress-intensitication factor

E = Effisiensi pengelasan C = Faktor korosi (in) 4. Menentukan tinggi head, OA

inggi dish:

b =

= 25,5501 in Tinggi Head (OA): OA = th + b + sf

= 0,25 + 25,5501 + 2 = 27,8001 in

= 0,7061 m 5. Menghitung volume total filter

Volume tanpa bagian sf : V = 0,000049 D3

= 0,000049 (42)3 = 0,0168 ft3 Volume pada sf:

(23)

Vsf = 4 sf D  2



= 4 2 42  2



= 11.077,92 in3 = 6,4108 ft3 Volume head : Vhead = 0,0168 + 6,4108 = 6,4276 ft3 = 0,1820 m3 Volume shell, Vs : Hs = 36,0004 in = 0,9144 m Vs = 4 Hs D  2



= 4 m 0,9144 m) (2,1336  2



= 3,2677 m3 Volume total filter : Vtotal = Vs + Vhead

= 3,2677 + (2 x 0,1820) = 3,6318 m3

6. Backwashing

Internal back washing = 8 jam (8-24 jam, Powell, 1954) Kecepatan backwash = 15 gpm/ft2 (15-30 gpm/ft2, Powell, 1954)

A = 38,4680 ft2

Kecepatan backwash = 15 gpm/ft2 x 38,4680 ft2 = 576,9750 gpm

(24)

Air untuk backwash = 0,5 -5% (Powell, 1954) = 4 % air yang disaring

Air untuk backwash = 4 % x 3,7159 m3/jam x 8 jam = 1,1891 m3 = 314.1208 gallon Waktu backwash = gpm 9750 , 576 gal 314.1208 = 0.5444 menit = 0,0091 jam

Air tertinggal = 0,015% x air masuk

= (0,015/100) x 3.7159 m3/jam = 0.00056 m3_/jam

= 0,5530 kg/jam

Massa air out = massa air masuk – massa air tertinggal = 3,7159 m3/jam – 0,00056 m3/jam = 3,7153 m3/jam

= 3.686,2620 kg/jam Tabel D.10. Spesifikasi Sand Filter (SF –101)

Alat Sand Filter

Kode SF –101

Fungsi Menyaring kotoran-kotoran yang terbawa air Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk

torisperical den media penyaring pasir dan kerikil. Kapasitas 3,6318 m3

Dimensi Diameter = 2,1336 m

Tinggi = 0,9144 m Tebal shell (ts) = 0,25 in Tebal head = 0,25 in Tekanan Desain 17,3806 psi

Waktu backwash 0,5444 menit

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

(25)

F. Tangki Air Filter (TP-104)

Fungsi : Menampung kebutuhan air total sebanyak 3.7153 m3/jam

Kondisi Operasi : Temperatur : 30 oC Tekanan : 1 atm

Tipe Tangki : silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk kerucut (conical)

Dengan perhitungan yang sama seperti TP– 101, TP-102, dan TP-103 maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.11. Spesifikasi Tangki Air Filter (TP – 104)

Alat Tangki Air Filter

Kode TP – 104

Fungsi

Kapasitas

Menampung air keluaran sand filter sebanyak 3,7153 m3/jam

177,9265 m3

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Dimensi Diameter shell (D) = 6,0961 m Tinggi shell (Hs) = 6,4771 m Tebal shell (ts) = 0,6250 in Tinggi head = 0,3810 m

Tebal lantai = 0,1875 in, bentuk plate

Tekanan Desain 18,5412 psi Tebal head 0,3750 in

(26)

G. Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP– 105)

Fungsi : Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi

Kondisi Operasi : Temperatur : 30oC Tekanan : 1 atm

Tipe Tangki : silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk kerucut (conical).

Dengan perhitungan yang sama seperti Tangki air filter (TP -104) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.12. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Domestik (TP – 105) Alat Tangki Penyimpanan Air Domestik

Kode TP – 105

Fungsi Tempat penyimpanan bahan baku air untuk keperluan umum dan sanitasi pada suhu 30oC dan pada tekanan atmosferik selama 1 shift (8 jam) Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Dimensi Diameter shell (D) = 1,9812 m Tinggi shell (Hs) = 2,0292 m Tebal shell (ts) = 0,2500 in Tinggi head = 0.0480 m

Tebal lantai = 0,1875 in, bentuk plate

Jumlah course = 1 Tutup atas Bentuk conical

Tekanan Desain 18,4422 psi Tebal head 0,3125 in

(27)

H. Hot Basin (HB– 01)

Fungsi : Menampung air yang akan didinginkan di cooling water.

Tipe : Bak beton berbentuk rektangular Jumlah air masuk = 32.827,0798 kg/jam = 33,0857 m3_/jam = 8740,3246 gal/jam = 1.168,4115 ft3/jam

Waktu tinggal 1 – 8 jam (http://water.me.vccs.edu/) Diambil waktu tinggal 1 jam, sehingga dengan Over design 20 % maka Maka volume bak = 1,2 x 1 jam x 33,0857 m3/jam

= 39,7029 m3 = 471,0679 ft3

Luas permukaan bak (A) = Qc/OR (http://water.me.vccs.edu/) Keterangan:

A = Luas permukaan bak (ft2₎ Qc = Laju Alir (gal/jam)

OR = Overflowrate, 500-1000 gal/jam.ft2 Diambil overflowrate = 500 gal/jam.ft2

Dipilih bak beton dengan ukuran sebagai berikut : Asumsi: kedalaman bak (t) = 8 ft

= 2,4384 m

Panjang/lebar (p/l) = 3 : 1 – 5 : 1 (Raju, 1995, hal 129) Diambil p/l = 4 : 1

Luas bak (A) =

=

= 17,4806 ft2 l =

(28)

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

Tabel D.13. Hot Basin (HB – 101) Alat Hot Basin

Kode HB – 101

Fungsi Menampung air prosesyang akan didinginkan di cooling water.

Bentuk Bak rektangular Kapasitas 39,7029 m3

Dimensi Panjang = 4,6779 m Lebar = 1,1695 m Kedalaman = 2,4384 m Jumlah 1 Buah

(29)

I. Tangki Inhibitor Natrium Posfat (Na3PO4) (TP-106)

Fungsi : Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke cooling tower

Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan head berbentuk torrispherical

Kondisi operasi : Tekanan = 101,1500 kPa = 1 atm Temperatur = 30 oC = 86 oF

Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Alum (TP-101), diperoleh spesifikasi Tangki Inhibitor (TP-106) sebagai berikut :

Tabel D.14. Spesifikasi Tangki Inhibitor (TP-106)

Alat Tangki Inhibitor

Kode TP-106

Fungsi Tempat penyimpanan inhibitor untuk diinjeksikan ke

cooling tower

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical

Dimensi Diameter shell (D) 4,8769 m Tinggi shell (Hs) 4,8769 m Tebal shell (ts) 0,3750 in

Tipe head Torrispherical Dished Head

Tebal head 0,4375 in Tekanan Desain 16.8199 psi

(30)

J. Tangki Dispersant (TP-107)

Fungsi : Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke cooling tower

Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flatbottom) dan atap berbentuk torrispherical

Kondisi Operasi : Tekanan : 101,1500 kPa = 1 atm Temperatur : 30 oC = 86 oF

Dengan perhitungan yang sama seperti pada Tangki Alum (TP– 101) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.15. Spesifikasi Tangki Dispersant (TP-107) Alat Tangki dispersant

Kode TP-107

Fungsi Tempat penyimpanan dispersant untuk diinjeksikan ke cooling tower

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical

Dimensi Diameter shell (D) 3,6576 m Tinggi shell (Hs) 3,6576 m Tebal shell (ts) 0,3125 in

Tinggi head 0,2448 m Tipe head Torrispherical Dished Head

(31)

K. Cooling Tower (CT – 101)

Fungsi : Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan oleh peralatan proses dengan menggunakan media pendingin udara dan mengolah dari temperatur 45 oC menjadi 30o C Tipe : Inducted Draft Cooling Tower

Sistem : kontak langsung dengan udara didalam cooling tower (fan)

Ukuran cooling tower merupakan fungsi dari:

a. Batasan pendingin (temperatur air panas minus temperatur air dingin). b. Pendekatan temperatur wet bulb (temperatur air dingin minus

temperatur basah).

c. Kuantitas air yang didinginkan d. Temperatur wet bulb

e. Tinggi menara

1) Jumlah air yang harus didinginkan (W) = Jumlah air pendingin = 32.827,0798 kg/jam

= 33,0857 m3/jam

= 145,6721 gpm

2) Digunakan udara sebagai pendingin dengan relative humidity 80 % Suhu air masuk, T1 = 45 oC = 113 oF

Suhu air keluar, T2 = 30 oC = 86 oF

Suhu dry bulb udara Tdb = 30 oC = 86 oF

Suhu wet bulb udara, Twb = 22 oC = 71,6 oF

Temperature approach = T2 – Twb

= 8 oC = 46,4 oF

Cooling range = T1 – T2

= 15 oC Konsentrasi air, Cw = 2 gal/min ft2

(Fig. 12.14, Perry's Handbook, 1997)

(32)

= = 72,8360 ft2 = 6,7669 m2 Dimensi, P/L = 2 Sehingga diperoleh: Lebar menara, L = 6,0347 ft = 1,8394 m Panjang menara, P = 12,0695 ft = 3,6788 m Dimensi Basin :

Holding time = 0,5 jam

Volume = jumlah air x holding time = 16,5429 m3

Tinggi =

=

= 2,4447 m = 8,0205 ft

3) Menghitung daya motor penggerak Fan Cooling Tower

Fan Hp = 0,031 hp/ft2 (Fig. 12.15, Perry's Handbook, 1997) Tenaga yang dibutuhkan = luas cooling tower × 0,031 hp/ft2

= 72,8360 ft2 × 0,031 hp/ft2 = 2,2579 hp

Efisiensi fan = 75%

Fan power =

= 3,0106 hp

Efisiensi motor dipilih 85 %. Tenaga motor =

(33)

Berdasarkan Perry's Handbook, 1997, jika temperature approach 8– 11 oC maka tinggi menara 4,6 – 6,1 m. Diambil tinggi menara 6,1 m. 4) Kebutuhan zat aditif

Dispersant = 0,05% x 33,0857 m3/jam = 0,0165 m3_/jam

Inhibitor = 0,01% x 33,0857 m3/jam = 0,0033 m3/jam

5) Menghitung make-up water

Wc = aliran air sirkulasi masuk cooling tower = 33,0857 m3/jam

 Water evaporation (We)

= 0,00085 Wc (T1-T2) (Pers. 12.10, Perry's, 1997) = 0,00085 × 33,0857 m3/jam x (113 – 86)

= 0,7593 m3/jam

 Water drift loss (Wd) = 0,002 x Wc

= 0,002 × 33,0857 m3/jam = 0,0662 m3_/jam

 Water blowdown (Wb)

S = rasio klorida dalam air sirkulasi terhadap air make up 3 - 5 Dipilih S = 5,0

Water blowdown (Wb) = We/ 2 (S-1)

= 0,7593/(2 x 4 ) m3_/jam

= 0,0949 m3/jam

Wm = We + Wd + Wb

= (0.7593 + 0.0662 + 0.0949) m3/jam = 0.9204 m3/jam

(34)

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

Alat Cooling Tower

Kode CT –101

Fungsi Mendinginkan air pendingin yang telah digunakan oleh peralatan proses dengan menggunakan media pendingin udara dan mengolah dari temperatur 45oC menjadi 30o C

Tipe Inducted Draft Cooling Tower

Kapasitas 33,0857 m3 Dimensi Menara: Panjang = 3,6788 m Lebar = 1,8394 m Tinggi = 6,1000 m Tenaga motor 3,5418 hp

Bahan konstruksi Beton

(35)

L. Cold Basin (CB –101)

Fungsi : Menampung air keluaran dari cooling tower dan make up water dari tangki air filter.

Jenis : Bak beton berbentuk rektangular

Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Hot Basin (HB-101), diperoleh spesifikasi Cold Basin (CB – 101) sebagai berikut :

Tabel D.17. Cold Basin (CB – 101) Alat Cold Basin

Kode CB – 101

Fungsi Menampung air keluaran dari cooling tower dan

make up water dari tangki air filter. Bentuk Bak rektangular

Dimensi Panjang = 4,9062 m Lebar = 1,2265 m Kedalaman = 2,4384 m Jumlah 1Buah

(36)

M. Tangki Air Kondensat (TP-108)

Fungsi : Tempat penyimpanan air kondensat

Tipe Tangki : Silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk kerucut (conical).

Dengan perhitungan yang sama seperti pada tangki air filter (TP-104) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.18. Spesifikasi Tangki Penyimpanan Air Kondensat (TP – 108) Alat Tangki Penyimpanan air kondensat

Kode TP-108

Fungsi Menampung air kondensat

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk conical

Dimensi Diameter shell (D) = 6,0960 m Tinggi shell (Hs) = 6,5548 m Tebal shell (ts) = 0,5000 in Tinggi atap = 0,4588 m Tebal head = 0,1875 in Tutup atas Bentuk conical

Tekanan Desain 16,5366 psi

(37)

N. Tangki asam sulfat (TP-109)

Fungsi : Menyiapkan dan menyimpan larutan asam sulfat konsentrasi 4% volume selama 7 hari ( 21 regenerasi) sebagai regeneran resin penukar kation dan sebagai injeksi ke kation exchange.

Kondisi Operasi : Temperatur = 30oC Tekanan = 1 atm

Tipe : Tangki silinder vertikal dengan dasar datar (flat bottom)

dan atap (head) berbentuk torispherical

Dengan perhitungan yang sama dengan tangki dispersant (TP-107) maka diperoleh spesifikasi sebagai berikut:

Tabel D.19. Spesifikasi Tangki Penampungan Larutan Asam Sulfat (TP –109) Alat Tangki Larutan Asam Sulfat (TP-109)

Kode TP-109

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan larutan asam sulfat konsentrasi 98% volum selama 7 hari ( 21

regenerasi) sebagai regeneran resin penukar kation. Bentuk Silinder vertikal

Dimensi Diameter = 2,5000 m Tinggi shell = 2,5000 m Tebal shell = 0,1875 in Tebal head = 0,0833 ft Tekanan desain 16,1770 psi

(38)

O. Cation Exchanger (CE-101)

Fungsi : Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air

Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion 1. Menghitung dimensi tangki

Kapasitas produk yang akan diolah untuk air proses dan air waste heat

boiler = 0,3474 m3/jam = 1,5294 gpm = 344,6483 kg/jam

Siklus regenerasi = 8 jam = 480 menit

Total kation inlet = 62 ppm = (1 grain/gallon = 17,1 ppm) Total kation outlet = 0 ppm

Kation hilang = 100,00%

Kation exchanger = Asam sulfat

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC (Tabel, 16-6, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) PH = 6-8 (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) Kapasitas resin = 0,75 eq/L

= 16,35 kgrain CaCO3/ft3 resin = 16,3500 kg/m3

Maksimum flow = 8 gpm/ft2

Densitas resin, ρ = 0,95 kg/L = 59,3066 lb/ft3

Jumlah mineral yang dihilangkan :

= kation hilang x jml.air x total kation inlet x siklus regenerasi = 2,6617 kgrain CaCO3

Kebutuhan volume resin = 35 , 16 2,6617

= 0,1628 ft3 = 0,0046 m3 Luas permukaan resin =

8 1,5294

= 0,1912 ft2 = 0,0178 m2 Tinggi bed resin =

0,0178 0,0046

(39)

Diameter tangki, D = 14 , 3 0,0178 4 ft2 = 0,4935 ft = 0,1504 m

Ruang kosong = 75 % × tinggi bed resin (untuk ekspansi saat regenerasi)

Ruang kosong = 0,6387 ft

Lapisan pasir = 50 % × tinggi bed resin = 0,4258 ft

Graver dirancang dari anitrofit dengan tebal/tinggi 12-14 in (Powell, 1954) Dipilih tinggi = 12 in = 0,3048 m = 1,0000 ft Tinggi bed total = (0,2596 + 0,1298 + 0,3048) m

= 0,6941 m Tinggi tangki total = (0,1947 + 0,6941) m

= 0,8888 m = 2,9160 ft 2. Menghitung Tekanan Desain

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

PB = (Mc. Cabe and Smith, 1985)

Dimana:

PB = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi) ρB = densitas material, lb/ft³ = 59,3066 lb/ft³ μ = koefisien friksi, 0,35 - 0,55 dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, 0.3 -0.6 dipilih, K = 0,5

ZT = tinggi total bahan dalam tangki, = 2,2773 ft R = jari-jari tangki = 1/2 D, = 0.2467 ft e = 2,7183  



2μKZ/R



c B T e 1 K μ 2 g g ρ R        

(40)

Diperoleh PB = 35,6725 lb/ft2 = 0,2477 psi

Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL) = K × PB = 0,1239 psi Tekanan total (PT) = (0,2477 + 0,1239) psi

= 0,3716 psi

Poperasi = 14,7000 psi

Pdesign = 1,1 x (Poperasi + PT) = 1,1 x (14,7000 + 0,3716) = 16,5787 psi

3. Menghitung Tebal dinding

ts = (Brownell & Young, 1959, hal 254) Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C

f = 12650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538) E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.2)

c = 0,125 in

ri = 17,0000 in Pdesain = 16,5787 psi

Tebal shell = 0.1529 in

Digunakan tebal standar 0,1875 in = 3/16 in 4. Menentukan Head

Dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD = 32,0000 in dan ts = 0,1875 in diperoleh : rc = 30 in icr = 2 in W = = 1,7182 in th = = 0,1672 in

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

125 , 0 ) 16,5787 6 , 0 ( ) 8 , 0 650 , 12 ( 17,0000 16,5787 _    x x t_s

(41)

Untuk th = 3/16 in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young hal. 93, maka sf = 1 ½ – 2 ¼ in, dan direkomendasikan sf = 2 in.

 Depth of dish (b)

b =

(Brownell and Young,1959.hal.87) b 6,3568 in

 Tinggi Head (OA)

OA = th + b + sf (Brownell and Young,1959.hal.87) = (0,1875 + 6,3568 + 2) in

= 8,5443 in 5. Regenerasi resin

 Kebutuhan regenerant

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

Regenerant yang digunakan adalah asam sulfat konsentrasi 4% vol. Kapasitas regenerant = 6,875 lb regenerant/ft³ resin

Kebutuhan teoritis = Kapasitas regenerant × Kebutuhan volume resin

= 6,875 lb regenerant /ft³ resin × 0,1628 ft3 = 1,1192 lb regenerant

Kebutuhan teknis = 110% × kebutuhan teoritis = 1,2311 lb

= 0.5584 kg

 Waktu regenerasi

Densitas regenerant = 1.021,6000 kg/m3 = 8,5257 lb/gallon

Flowrate regenerasi = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

Waktu pencucian = 10 menit

(42)

Volume regeneran = kebutuhan teknis / densitas regeneran = 0,5584 kg regeneran/1021,6 kg/m3 = 0,00055 m3 = 0,1444 galon Waktu regenerasi = sin re luas flowrate regeneran Volume  = 0,1511 menit Waktu pembilasan = 5 menit Total waktu = 15,1511 menit Tabel D.20. Spesifikasi Cation Exchanger

Alat Cation Exchanger

Kode CE – 01

Fungsi Menghilangkan ion-ion positif yang terlarut dan menghilangkan kesadahan air

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk

torisperical.

Dimensi Diameter shell (D) = 0.8636 m Tinggi shell (Hs) = 1.3229 m Tebal shell (ts) = 0.1875 in Tebal head (th) = 0.1875 in Tekanan Desain 16.5787 psi

(43)

P. Anion Exchanger (AE-101)

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

Tipe : Tangki silinder vertikal diisi dengan resin penukar ion 1. Menghitung dimensi tangki

Kapasitas produk yang akan diolah untuk air proses dan air waste heat boiler = 0,3474 m3/jam = 1,5294 gpm = 344,6483 kg/jam

Siklus regenerasi = 8 jam

Total anion inlet = 62 ppm = (1 grain/gallon = 17,1 ppm) Total anion outlet = 0 ppm

Anion hilang = 100,00 %

Anion exchanger = basa lemah (weakly basic) aminopolisterena (PK 9)

Kondisi operasi :

Temperatur = 30 oC (Tabel, 16-6, Perry's Handbook, 7th ed, 1997) PH = 0 – 7 (Tabel, 16-19, Perry's Handbook, 7th ed, 1997)

Kapasitas resin = 1,2 eq/L

= 26,16 kgrain CaCO3/ft3 resin

Maksimum flow = 7 gpm/ft2

densitas resin, ρ = 0,67 kg/L

= 41,8267 lb/ft3 Jumlah mineral yang dihilangkan :

= 100% x 0,0036 kg/gal x 1,5294 gpm x 480 menit = 2.6617 kgrain CaCO3

Kebutuhan volume resin = 16 , 26 6617 , 2 = 0,1017 ft3 _{= 0,0029 m}3 Luas permukaan resin =

7 1,5294

= 0,2185 ft2 = 0,0203 m2 Tinggi bed resin =

0.0203 0.0029 = 0,1419 m Diameter tangki, D = 14 , 3 3 0,020 4 m2 = 0,1608 m = 0,5276 ft

(44)

= 0,1065 ft Lapisan pasir = 50 % × tinggi bed

= 0,0710 ft

Graver dirancang dari anitrofit dengan tebal/tinggi 12-14 in (Powell, 1954) Dipilih tinggi = 12 in = 0,3048 m = 1,0000 ft Tinggi bed total = 1,6985 ft = 0,5177 m

Tinggi tangki total = 2,0478 ft = 0,6242 m 2. Menghitung Tekanan Desain

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

PB = (Mc. Cabe and Smith, 1985)

Dimana:

PB = tekanan vertikal pada dasar tangki (psi) ρB = densitas material, lb/ft³ = 59,3066 lb/ft³ μ = koefisien friksi, 0,35 - 0,55 dipilih, μ = 0,4 K = rasio tekanan, 0.3 -0.6 dipilih, K = 0,5

ZT = tinggi total bahan dalam tangki, ft R = jari-jari tangki 1/2 D = 0,2638 ft Diperoleh PB = 36,1339 lb/ft2

= 0,2509 psi

Tekanan lateral yg dialami dinding tangki (PL) = K × PB = 0,1255 psi Tekanan total (PT) = (0,2509 + 0,1255) psi

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



2μKZ/R



c B T e 1 K μ 2 g g ρ R        

(45)

3. Menghitung Tebal dinding

(Brownell & Young, 1959, hal 254)

Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C

f = 12.650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538) E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.2)

c = 0,125 in

ri = 7,8125 in Pdesain = 17,0847 psi

Tebal shell = 0,1378 in

Digunakan tebal shell standar 0,1875 in 4. Menentukan Head

Dari tabel 5.7 Brownell and Young, 1959, untuk OD= 12 in dan ts = 0,1875 in diperoleh : rc = 15 in icr = 1 in = 1,7182 in = 0,1461 in

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

Untuk th = 3/16 in, dari Tabel 5.8 Brownell and Young hal. 93, maka sf = 1 ½ – 2 ¼ in, dan direkomendasikan sf = 2 in.

 Depth of dish (b)





₂





2 2 icr ID icr rc rc b    

(Brownell and Young,1959.hal.87)

c

P

.

6 ,

0 .

f

r

.

P

t

i









125 , 0 ) 16,5840 6 , 0 ( ) 8 , 0 650 , 12 ( 8125 , 7 16,5840 _    x x t_s           icr r 3 . 4 1 w c c P f w r P t c h  _  2 , 0 2 . . 

(46)

b = 2,7693 in  Tinggi Head (OA)

OA = th + b + sf (Brownell and Young,1959.hal.87) = (0,1875 + 2,7693 + 2) in

= 4,9568 in 5. Regenerasi resin

 Kebutuhan regenerant

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

Regenerant yang digunakan adalah NaOH konsentrasi 70 % vol.

Kapasitas regenerant = 4,375 lb regenerant /ft³ resin

Kebutuhan teoritis = Kapasitas regenerant × Kebutuhan volume

resin

= 4,375 lb regenerant /ft³ resin × 0,1017 ft3 = 0,4451 lb regenerant

Kebutuhan teknis = 110% × kebutuhan teoritis = 0,4897 lb regenerant

= 0.2221 kg regeneran

 Waktu regenerasi

Densitas regenerant = 8,7162 lb/gallon

Flowrate regenerasi = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

Waktu pencucian = 10 menit

Flowrate air pencuci = 5 gpm/ft² (Powell, 1954)

Vol Regeneran = kebutuhan teknis / densitas regeneran = 0,2221 kg regeneran/1044,4311 kg/m3 = 0,000212655 m3 = 0,0562 gallon Waktu regenerasi = sin . re luas flowrate regeneran Vol  = ₂ ₂ 0,2185 min / 5 0,0562 ft ft gal gal  = 0,0514 menit

(47)

Waktu pembilasan = 5 menit Total waktu = 15,0514 menit

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

Alat Anion Exchanger

Kode AE – 101

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

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan head berbentuk

torisperical.

Dimensi Diameter shell (D) = 0,3969 m Tinggi shell = 0,8760 m Tebal shell (ts) = 0,1875 in Tekanan Desain 16,5840 psi

Tebal head 0,1875 in

Bahan konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C AISI tipe 316

(48)

Q. Tangki Hidrazin (TP-110)

Fungsi alat : Tempat menyiapkan dan menampung larutan hidrazin selama 7 hari untuk diinjeksikan ke deaerator

Tipe tangki : Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat bottom) dan atap (head) berbentuk torrispherical

Kondisi operasi : Tekanan = 101,1500 kPa = 1 atm Temperatur = 30 oC = 86 oF

Dengan cara perhitungan yang sama seperti pada Tangki Dispersant (TP-107), diperoleh spesifikasi Tangki Hidrazin (TP-113) sebagai berikut : Tabel D.22. Spesifikasi Tangki Hidrazin (TP-13)

Alat Tangki Hidrazin

Kode TP-410

Fungsi Menyiapkan dan menyimpan hidrazin untuk diinjeksikan ke deaerator

Bentuk Silinder tegak (vertikal) dengan dasar datar (flat

bottom) dan head berbentuk torrispherical

Kapasitas _{0.0692 m}3

Dimensi Diameter shell (D) 1,5240 m Tinggi shell (Hs) 1,5240 m Tebal shell (ts) 0,1875 in Tebal head (th) _{0.1875 in} Tinggi head 0,1069 m

Tekanan Desain _15.4919 Psi

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C AISI tipe 316

(49)

R. Deaerator (DA – 101)

Fungsi : menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti: O2 dan CO2, agar korosif dan kerak tidak terjadi, diinjeksikan hydrazine (O2 scavanger) serta senyawaan fosfat.

Jenis : tangki horizontal dengan head berbentuk ellips dilengkapi sparger.

Kondisi operasi : Tekanan = 1 atm Temperatur = 30 oC 1. Menghitung kapasitas tangki

Air yang mengalami aerasi = 0,3474 m3/jam Waktu tinggal : 15 menit = 0,25 jam

Safety factor = 20% (Peter and Timmerhaus,1991,hal. 37) Vair = 0,3474 m3/jam x 0,25 jam

= 0,0868 m3

Vtangki = 1,2 × 0.0868 m3/jam = 0,1042 m3/jam

2. Menentukan dimensi tangki

Volume tutup atas Torispherical Flanged and Dished Head

Vd = 0,1039 Vtangki = ¼ π D2 H + 0,1039 D3 + 0,1039 D3 Vtangki = 4,1348 D3 Diambil H/D = 5 D = 0,2932 m = 0,9619 ft = 11,5428 in Diameter standar : D = 3,0000 ft = 36,0000 in = 0,9144 m Hs = 15,0000 ft = 180,0000 in = 4,5721 m 3. Menghitung Tekanan Desain

Tekanan desain dihitung dengan : Pabs = Poperasi + Phidrostatis

(50)

= 14,7 psi + 144 ) 1 (   h  Pabs = 14,7 psi +





144 1 -15 lb/ft 9399 , 61 3 = 20,7219 psi

Tekanan desain 5 -10 % di atas tekanan kerja normal/absolut (Coulson, 1988 hal. 637). Tekanan desain yang dipilih 10 % diatasnya.

Pdesain = 1,1 × Pabs

= 1,1 × 20,7219 psi = 22,7941 psi 4. Menentukan Tebal Shell

Untuk menentukan tebal shell, persamaan yang digunakan adalah :

ts = c P E f d P _ 0,6 ) . .( 2 .

(Brownell & Young,1959.hal.256) Dimana : ts = Tebal shell, in

P = Tekanan dalam tangki, psi f = Allowable stress, psi d = Diameter shell, in E = Efisiensi pengelasan c = Faktor korosi, in

Material yang direkomendasikan adalah Carbon Steel SA-283 Grade C

f = 12650 psi (Peters & Timmerhause, 1991, Tabel 4, hal 538) E = 80% (Brownell and Young, 1959, tabel 13.2)

C = 0,125 in ri = 18 in ts = )) 7941 , 22 6 , 0 ( -0,8) ((12650 18 7941 , 22    + 0,125 in = 0,1656 in Dipakai ts standar 3/16 in = 0,1875 in OD = ID + (2 x ts)

(51)

= 36 in + (2 x 0,1875 in) = 36,3750 in

Diambil OD standar = 38 in 5. Menentukan Tebal head

OD = 38 in rc = 36 in irc = 2,3750 in

= 0,1943 in

Dipakai th standar 1/4 in

Tabel D.23. Spesifikasi Deaerator (DA – 01)

Alat Deaerator

Kode DA – 01

Fungsi Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air, seperti: O2 dan CO2, agar korosif dan kerak tidak terjadi, diinjeksikan hydrazine (O2 scavanger) serta senyawaan fosfat.

Bentuk Tangki horizontal dengan head berbentuk ellips dilengkapi sparger.

Kapasitas 0.0868 m3

Dimensi Diameter shell (D) = 0,9144 m Tinggi shell (Hs) = 4,5721 m Tebal shell (ts) = 0,1875 in Tekanan Desain 22,7941 psi

Tebal head 0,25 in

Jumlah 1 Buah c P f r P t c h  _  1 . 0 . . . 885 , 0



(52)

2. Pompa Utilitas

a. Pompa Utilitas 1 (PU-01)

Fungsi : memompa air sungai sebanyak 3.687,1417 kg/jam ke bak sedimentasi (BS-01).

Jenis : Centrifugal pump

Alasan Pemilihan :

 Dapat digunakan range kapasitas yang besar dan tekanan tinggi  Konstruksi sederhana sehingga harganya relatif lebih murah  Kecepatan putarannya stabil

 Tidak memerlukan area yang luas

Friction loss yang perlu diperhitungkan antara lain :  Friksi karena kontraksi dari tangki ke pipa  Friksi pada pipa lurus

 Friksi pada elbow

 Friksi pada valve

Asumsi :

 Sifat-sifat fisis cairan dianggap tetap  Fluida incompressible

Menghitung Debit Cairan Diketahui :

Laju alir massa, G = 3.687,1417 kg/jam (1,0242 kg/s) Densitas, ρ = 992,1825 kg/m3 = 61,9379 lb/ft3 Viskositas, µ = 0,0008 pa.s = 0,8285 cp Over desain = 10 % G = 1,1 x 3.687,1417 kg/jam = 4.055,8559 kg/jam = 1,1266 kg/s Debit, Q :

(53)

Q = ρ G = 992,1825 3.687,1417 = 3,7162 m3/jam = 0,001 m3/s = 15,8924 gpm

Dari Fig. 7.14 a & b Walas dan Tabel 10.17 coulson untuk kapasitas 15,8924 gpm digunakan pompa centrifugal tipe single- suction.

(54)

Menghitung Diameter Pipa

Dop = 282 x G0,52 _{x ρ}-0,37 _{(Pers. 5.14 Coulson,1983)} = 282 x (1,1266)0,52 x (992,1825)-0,37

= 23,3577 mm = 0,9196 in Keterangan :

Dopt = Diameter pipa optimum (mm) G = Laju alir massa (kg/s)

 = Densitas larutan (kg/m3)

Dari Tabel.11. Kern, 1950 diperoleh : NPS = 3 in

SCH = 40

ID = 3,0680 in (0,0779 m) OD = 3,5000 in

A = 7,3889 in2

Menentukan Bilangan Reynold (NRe)

Bilangan reynold (NRe) dapat dihitung dengan persamaan : NRe = μ x ID x ρ v (Geankoplis, 1983, pers.4.5-5)

(55)

Keterangan :

NRe = Bilangan Reynold  = Densitas larutan (kg/m3) ID = Diameter dalam pipa (m)

v = Kecepatan aliran (m/s)  = Viskositas larutan (kg/m.s) Kecepatan aliran, v : v = ₂ D 4Q  = ₂ ) 0779 , 0 ( x 3,14 00100 , 0 x 4 = 0,21 m/s Bilangan reynold, NRe : NRe = 0,0008 ,21 0 x 0,0779 x 992,1825 = 20.288,8919

Menghitung Panjang Equivalent

Tabel. D.24. Panjang equivalent dari Tabel. 2.10-1 Geankoplis, 1983 Komponen Jumlah Le, ft Le, m Total, m

Pipa lurus 1 6414 500,0000 500,0000

Standard elbow 90o 3 35 2,7275 8,1824

Globe valve 1 475 37,0155 37,0155

Gate valve fully open 2 9 0,7013 1,4027

Total 546,6006

Menghitung Friction loss

Friction loss dihitung dengan persamaan 2.10-18 Geankoplis, 1983 : Σ F = 2 v K 2 v K 2 v K 2 v ID ΔL 4f 2 1 f 2 2 c 2 1 ex 2   

(56)

Jika kecepatan v, v1, v2 sama, maka (Geankoplis, 1983. pers.2.10-19) : Σ F = 2 v K K K ID ΔL 4f 2 f c ex       _ _ _

a. Friksi karena kontraksi dari sungai ke pipa.

hc = 2 1 2 A A 1 0,55 _       α 2 V2 (Geankoplis, 1983. pers.2.10-16) = 2α V K 2 c Keterangan : hc = friction loss

V = kecepatan pada bagian downstream  = faktor koreksi, aliran turbulen =1 A2 = luas penampang yang lebih kecil A1 = luas penampang yang lebih besar A2/A1 = 0 Kc = 0,55 hc = 2α V K 2 c = 1 2 0,21 0,55 2  = 0,0121 J/kg b. Friksi pada pipa lurus

Diketahui :

NRe = 20.288,8919

 = 0,000046 m untuk pipa comercial steel (Gambar 2.10-3 Geankoplis, 1983) ID = 3,0680 in (0,0779 m)

/ID = 0,0006

f = 0,0045 (Gambar.2.10-3, Geankoplis,1983) ∆L = 500 m

(57)

Sehingga friksi pada pipa lurus : Ff = 2 V ID ΔL f 4 2 (Geankoplis, 1983. pers.2.10-6) = 2 21 , 0 0,0779 500 0,0045 4 2    = 2,5475 J/kg

c. Friksi pada sambungan (elbow) Diketahui : Jumlah elbow = 3 Kf = 0,75 (tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983) hf =      



V₂ K 2 f (Geankoplis, 1983. pers.2.10-17) = _       2 21 , 0 75 , 0 3 2 = 0,0496 J/kg d. Friksi karena pipa tee

Jumlah tee = 0 Kf = 1 hf =      



₂V_2 K_f = 0,0000 J/kg

e. Friksi karena ekspansi Kex = 2 2 1 1 _       A A

A2 = luas penampang yang lebih kecil A1 = luas penampang yang lebih besar A2/A1 = 0

(58)

he =  2 2 V Kex = ) 1 2 ( (0,21) 1 2   = 0,0221 J/kg f. Friksi pada valve

Globe valve wide = 1 = Kf = 9,5 (Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

Gate valve wide = 2 = Kf = 0,17 (Tabel 2.10-1, Geankoplis, 1983)

hf =      



V₂ K 2 f (Geankoplis, 1983. pers.2.10-17) = (1 x 9,5 + 2 x 0,17) x 2 21 , 0 2 = 0,217 J/kg Total friksi :

ΣF = hC + Ff + hf, tee + hf, elbow + he + hf, valve

= 0,0121 + 2,5475 + 0,0000+ 0,0496 + 0,0221+ 0,217 = 2,8483 J/kg

Menghitung tenaga pompa yang digunakan

Persamaan neraca energi yang dijelaskan melalui persamaan Bernaulli (pers. 2.7-28 Geankoplis, 1983) : -Ws =  







  



F ρ p p Z Z g α 2 V V ₂ ₁ 1 2 2 1 2 2 Diketahui :

Z1 = -2 m (asal pemompaan dari sungai) Z2 = 5 m (tujuan pemompaan)

P1 = 1 atm (101.325 N/m2_{) , untuk fluida ditempat terbuka} (Alfa Laval Pump Handbook, 2001)

P2 = 1 atm (101.325 N/m2_{), untuk tangki terbuka} (Alfa Laval Pump Handbook, 2001)

v1 = v2 = 0,21 m/s ρ = 992,1825 kg/m3

(59)

g = 9,806 m/s2 ΣF = 2,8483 J/kg Sehingga : -Ws =





_2,8483 1825 , 992 325 . 101 325 . 101 ) 2 ( 5 806 , 9 1 2 21 , 0 21 , 0 2 2         = 71,4483 J/kg

Dari Gambar 10.62, Coulson,1983, hal 380 untuk Q = 3,7162 m3_/jam, maka efisiensi pompa () = 68 %.

Wp = η W_s  (Geankoplis, 1983. pers.3.3-1) = 0,68 71,4483 = 105,071 J/kg

Maka dapat diketahui besar daya yang digunakan pompa :

Power = G x Wp (Geankoplis, 1983. pers.3.3-2) = 1,1266 x 105,071

= 118,373 J/s = 0,1184 kW = 0,1587 hp

(60)

Jadi digunakan pompa dengan daya 7,5 hp. Menghitung NSPH

Untuk mengatasi kavitasi, NPSH yang tersedia harus lebih besar dari NPSH yang dibutuhkan, NPSHA > NPSHR, sehingga perlu dihitung NPSHA sebagai berikut :

NPSH (Net Positive Suction Head)available :

NPSHa = Pa ± hs – hfs - Pvp (Alfa Laval Pump Handbook, 2001:32) Dimana Pa (absolute pressure) =

P sistem = 14,6960 psi Specific gravity = ₃ 3 lb/ft 5 , 62 lb/ft 61,9379 = 0,9910

hs (static suction head) = z1 = -2 m = -6,5617 ft Pvd (vapour pressure) = 0, 6185 psi = 1,4288 ft hfs (pressure loss due to friction) =

f = 0,0045 L = 446,6006 m = 1465,2205 ft v = 6,9004 ft/s SG = 0,9910 ID = 3,0680 in Maka : hfs = 8,3460 psi = 19,4543 ft NPSHa = 19,7862 ft = 6,0308 m

NPSHR (Net Positive Suction Head) Required : Dari gambar 7.2 b Walas :

N = 3.500

S = 7.900 (single suction) Q = 15,8924 gal/menit

(61)

NPSHR = 3 / 4 5 , 0 S Q N       (pers. 7.15 Walas, 1988) = 2,1349 ft = 0,651 m

NPSHA > NPSHR, pompa aman dari kavitasi Keterangan :

NPSHR = Net Positive suction head required (ft) NPSHA= Net Positive suction head available (ft) Tabel D. 25. Spesifikasi Pompa (PU – 101)

Alat Pompa

Fungsi Mengalirkan air dari sungai ke Bak Sedimentasi (BS-101)

Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Bahan Konstruksi Carbon Steel SA-283 Grade C

Kapasitas 15,8924 gpm Efisiensi Pompa 68% Dimensi NPS = 3 in Sch = 40 in Power motor 7,5 hp NPSHA Jumlah 6,0308 m 2 buah (1 cadangan )

Dengan melakukan perhitungan yang sama seperti pada perhitungan pompa-101, maka diperoleh hasil perhitungan untuk pompa-102 hingga pompa-123 sebagai berikut :

(62)

b. Pompa Utilitas 2 (PU-102)

Tabel. D.26. Spesifikasi pompa utilitas (PU – 102)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran BS-101 ke bak

penggumpal (BP-101)

Kapasitas 15,8924 gpm Efisiensi Pompa 68% Dimensi NPS = 3 in Sch = 40 in Power motor 1,5 hp NPSHA Jumlah 8,1658 m 2 buah (1 cadangan ) c. Pompa Utilitas 3 (PU-103)

Alat Pompa

Fungsi Memompa alum dari tangki penyimpanan alum (TP-101) ke BP-101.

Kapasitas 0,0238 gpm Efisiensi Pompa 35% Dimensi NPS = 0,1250 in Sch = 40 in Power motor 0,5 hp NPSHA Jumlah 6,4564 m 2 buah (1 cadangan )

(63)

d. Pompa Utilitas 4 (PU-104)

Alat Pompa

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

Kapasitas 0,1554 gpm Efisiensi Pompa 35% Dimensi NPS = 0,125 in Sch = 40 in Power motor 0,5 hp NPSHA Jumlah 8,4516 m 2 buah (1 cadangan ) e. Pompa Utilitas 5 (PU-105)

Alat Pompa

Fungsi Memompa NaOH dari TP-103 ke BP-01 dan

anion exchanger (AE – 101).

Kapasitas 0,007gpm Efisiensi Pompa 35 % Dimensi NPS = 0,125 in Sch = 40 in Power motor 0,5 hp NPSHA Jumlah 8,8759 m 2 buah (1 cadangan )

(64)

f. Pompa Utilitas 6 (PU-106)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran BP-101 ke clarifier (CF-101)

Kapasitas 15,8924 gpm Efisiensi Pompa 68% Dimensi NPS = 3 in Sch = 40 in Power motor 1,5 hp NPSHA Jumlah 7,6658 m 2 buah (1 cadangan ) g. Pompa Utilitas 7 (PU-107)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran CF-101 ke sand filter

(SF-01)

(65)

h. Pompa Utilitas 8 (PU-108)

Alat Pompa

Fungsi Memompa air keluaran SF-01 ke tangki air filter

(TP-104)

Kapasitas 15,8924 gpm Efisiensi Pompa 68% Dimensi NPS = 3 in Sch = 40 in Power motor 2 hp NPSHA Jumlah 8,5964 m 2 buah (1 cadangan ) i. Pompa Utilitas 9 (PU-109)

Alat Pompa

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

(66)

j. Pompa Utilitas 10 (PU-110)

Alat Pompa

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

Kapasitas 0,0238 gpm Efisiensi Pompa 40% Dimensi NPS = 0,375 in Sch = 40 in Power motor 0,5 hp NPSHA Jumlah 6,0950 m 2 buah (1 cadangan ) k. Pompa Utilitas 11 (PU-111)

Alat Pompa

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

Kapasitas 145,6721 gpm Efisiensi Pompa 80 % Dimensi NPS = 3,5 in Sch = 40 in Power motor 50 hp NPSHA Jumlah 9,9720 m 2 buah (1 cadangan )

(67)

l. Pompa Utilitas 12 (PU-112)

Alat Pompa

Fungsi Mengalirkan air dari HB-101 ke cooling tower

(CT-101)

Kapasitas 145,6721 gpm Efisiensi Pompa 80 % Dimensi NPS = 3,5 in Sch = 40 in Power motor 20 hp NPSHA Jumlah 9,9720 m 2 buah (1 cadangan ) m. Pompa Utilitas 13 (PU-113)

Alat Pompa

Fungsi Mengalirkan Na3PO4 dari TP-106 ke CT-101 Jenis Centrifugal pump, single suction, single stage

Kapasitas 0,231 gpm Efisiensi Pompa 35 % Dimensi NPS = 0,3750 in Sch = 40 in Power motor 0,5 hp NPSHA Jumlah 8,1881 m 2 buah (1 cadangan )