PERANCANGAN PEMOMPAAN MOLASE DARI TANGKIPENAMPUNGAN KE TANGKI FERMENTASI BATCH

DENGAN VOLUME 40000 LITER DALAM WAKTU 30 MENIT

Oleh :KELOMPOK I

RIZQI CAHYA KENCANA 21030111130102MOCHAMMAD ARIEF A. 21030112130101ALWI MEIDIANTO 21030112130103ASHA HERDA AFIANTI 21030112130135RIRIANA AYU LARASATI 21030112140180

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG2014

iPERANCANGAN PEMOMPAAN MOLASE DARI TANGKIPENAMPUNGAN KE TANGKI FERMENTASI BATCH

DENGAN VOLUME 40000 LITER DALAM WAKTU 30 MENIT

Oleh :KELOMPOK I

RIZQI CAHYA KENCANA 21030111130102MOCHAMMAD ARIEF A. 21030112130101ALWI MEIDIANTO 21030112130103ASHA HERDA AFIANTI 21030112130135RIRIANA AYU LARASATI 21030112140180

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG2014

ii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yangtelah memberikan kekuatan iman dan kemudahan dalam segala urusan sehinggadapat terselesaikannya tugas ini.

Penyusunan makalah dengan judul Perancangan Pemompaan Molase dariTangki Penampungan ke Tangki Fermentasi Batch dengan Volume 40000 Literdalam Waktu 30 Menit ini dimaksudkan guna menyelesaikan tugas mata kuliahUnit Operasi II Mekanika Fluida. Makalah ini disusun tidak lepas dari bantuan,bimbingan, dan petunjuk pembimbing serta berbagai pihak yang dengan penuhkesabaran, keikhlasan, dan kebijaksanaan sehingga dapat terselesaikanpenyusunan tugas ini. Maka pada kesempatan ini ucapan terima kasihdisampaikan kepada :

1. Kepada kedua orang tua kami yang telah memberikan doa, biaya, arahan,serta motivasi sampai penyelesaian karya tulis ini.

2. Ir. Diyono Ikhsan, S.U. selaku Dosen mata kuliah Unit Operasi II Mekanika

Fluida.3. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu

persatu.

Tak ada gading yang tak retak, demikian juga dengan makalah ini tentunyamasih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu segala saran dan kritik yangmembangun sangat diharapkan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalahini bermanfaat bagi para pembaca serta tugas ini menjadi awal kesuksesanpenyusun dalam tahap selanjutnya.

Semarang, April 2014

Penyusun

iii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

KATA PENGANTAR ................................................................................. iiDAFTAR ISI ................................................................................................ iii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

A. Latar Belakang ..........................................................................

B. Tujuan ........................................................................................C. Manfaat ......................................................................................

1

1

1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................A. Transportasi Fluida Cair .............................................................B. Molase ........................................................................................

C. Pipa ..............................................................................................

D. Valve ..........................................................................................

E. Fitting ........................................................................................

F. Pompa .........................................................................................

2

2

567

1617

BAB III PERANCANGAN ALAT ..............................................................

A. Kondisi Operasi ..........................................................................B. Spesifikasi ..................................................................................

C. Perhitungan Tenaga Pompa ........................................................D. Pemilihan Pompa .......................................................................

20

2020

21

25BAB IV SIMPULAN ................................................................................... 27DAFTAR PUSTAKA 28

1BAB IPENDAHULUAN

A. Latar BelakangTransportasi fluida merupakan hal yang penting dalam suatu proses di

industri. Dalam menangani bahan-bahan proses di industri, dapat digunakanberbagai macam cara perpindahan, untuk bahan yang berupa fluida atau yangdapat diperlakukan seperti fluida cara yang sering digunakan adalahmengalirkan bahan yang bersangkutan melalui saluran tertutup, umumnyasaluran tersebut mempunyai penampang lingkaran dan disebut pipa. Dalamperancangan pengaliran secara tertutup, perlu diperhatikan sifat dari fluidanya.Pada gas akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, sedangkanfluida cair akan mengalir dari tempat atau tekanan tinggi ke rendah. Bilakondisinya sudah memenuhi syarat tersebut, fluida bisa mengalir secarasendirinya, namun bila kondisinya belum memenuhi perlu dirancangsedemikian sehingga bisa memenuhi persyaratan untuk masing-masing fluida.

Pada kesempatan ini akan dibahas tentang pompa dan spesifikasinya,tenaga pompa, dan pemilihan pompa yang cocok untuk proses pemompaanmolase dari tanki penyimpanan ke tanki fermentasi batch dengan volume40000 liter selama 30 menit.

B. TujuanTujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui sistem

pemompaan molase dari tangki penampung ke tangki fermentasi batch denganvolume 40000 liter dalam waktu 30 menit.

C. ManfaatDapat memahami sistem pemompaan molase dari tangki penampung

ke tangki fermentasi batch dengan volume 40000 liter dalam waktu 30 menit.

2BAB IITINJAUAN PUSTAKA

A. Transportasi Fluida CairFluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk (distorsi)

secara permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida,maka di dalam fluida tersebut akan terbentuk lapisan-lapisan di mana lapisanyang satu akan mengalir di atas lapisan yang lain, sehingga tercapai bentukbaru. Selama perubahan bentuk tersebut, terdapat tegangan geser (shear stress),yang besarnya bergantung pada viskositas fluida dan laju alir fluida relatifterhadap arah tertentu. Bila fluida telah mendapatkan bentuk akhirnya, semuategangan geser tersebut akan hilang sehingga fluida berada dalam keadaankesetimbangan. Pada temperatur dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyaidensitas tertentu. Jika densitas hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan yangsuhu dan tekanan yang relatif besar, fluida tersebut bersifat incompressible.Tetapi jika densitasnya peka terhadap perubahan variabel temperatur dantekanan, fluida tersebut digolongkan compresible. Zat cair biasanya dianggapzat yang incompresible, sedangkan gas umumnya dikenal sebagai zat yangcompresible. Perilaku zat cair yang mengalir sangat bergantung pada kenyataanapakah fluida itu berada di bawah pengaruh bidang batas padat atau tidak. Didaerah yang pengaruh gesekan dinding kecil, tegangan geser dapat diabaikandan perilakunya mendekati fluidaideal, yaitu incompresible dan mempunyaiviskositas 0. Aliran fluida ideal yang demikian disebut aliran potensial. Padalairan potensial berlaku prinsip-prinsip mekanika Newton dan hukumkekekalan massa. Aliran potensial mempunyai 2 ciri pokok (Dewi danHardiana, 2012):1. tidak terdapat sirkulasi ataupun pusaran sehingga aliran potensial itu

disebut aliran irotasional2. tidak terjadi gesekan sehingga tidak ada disipasi (pelepasan) dari energi

mekanikmenjadi kalor.

3Gambar 1. Aliran Fluida pada IndustriPrinsip-prinsip dasar yang paling berguna dalam penerapan mekanika

fluida adalah persamaan-persamaan neraca massa atau persamaan kontinuitas;persamaanpersamaan neraca momentum linear dan neraca momentum angular(sudut), dan neraca energi mekanik. Persaman-persamaan itu dapat dituliskandalam bentuk diferensial yang menunjukkan kondisi pada suatu titik di dalamelemen volume fluida, atau dapat pula dalam bentuk integral yang berlakuuntuk contoh volume tertentu atau massa tertentu.

Ditinjau dari kekentalannya, zat cair dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :1. Fluida Newton ( Newtonian fluid )

Yaitu zat cair yang dalam keadaan mengalir, antara tegangan geser (shearstress) yang terjadi memberikan hubungan linier atau garis lurus dengandeformasi kecepatan atau gradien kecepatan dari pola alirannya, yangtermasuk ini adalah fluida yang kekentalannya rendah/ encer.

2. Fluida Non Newton ( Non Newtonian fluid )Yaitu bila zat cair yang mengalir memberikan hubungan yang tidak linier(kurva lengkung), yang termasuk ini adalah fluida kental (pekat).

4Gambar 2. Aliran fluidaAliran fluida cair dalam pipa, bila ditinjau dari kestabilan kapasitas atau

debitnya, dibagi 2 yaitu :1. Aliran dalam keadaan stabil (steady state), apabila debitnya selama waktu

yang ditinjau adalah tetap.2. Aliran dalam keadaan tak stabil (unsteady state), apabila debitnya tidak

tetap/ berubah.Sedangkan tipe aliran bila ditinjau dari olakan yang terjadi, dibagi 2

yaitu :

1. Aliran laminar; bila partikel fluida bergerak dalam lintasan lintasan yangparalel, dengan kecepatan rendah sehingga tidak terjadi arus olakan.

2. Aliran turbulen; bila partikel fluida bergerak dalam lintasan lintasan takteratur dengan kecepatan tinggi sehingga terjadi arus olakan.

Untuk mengetahui tipe aliran fluida dalam pipa, yang paling mudahdengan menghitung bilangan Reynold (Re)=Dimana:

v = kecepatan fluida,D = diameter dalam pipa, = viskositas absolut fluida dinamis, = kerapatan (densitas) fluida

5B. Molase

Molase adalah sejenis sirup yang merupakan sisa dari prosespengkristalan karena mengandung glukosa dan fruktosas yang sulit untukdikristalkan. Molase dari tebu dapat dibedakan menjadi 3 jenis. Molase kelas 1,molase kelas 2 dan black strap. Molase kelas 1 diperoleh saat pertama kali justebu dikristalisasi. Saat dikristalisasi terdapat sisa jus yang tidak mengkristalberwarna bening. Maka sisa jus ini langsung diambil sebagai molase kelas 1.Kemudian molase kelas 2 atau biasa disebut dengan dark diperoleh saatproses kristalisasi kedua. Warnanya agak kecoklatan sehingga disebut dark.Dan molase kelas terakhir black strap diperoleh dari kristalisasi terakhir.Warna black strap ini memang agak hitam (coklat tua) sehingga tidak salahjika diberi nama black strap sesuai dengan warnanya. Black strap ternyatamemiliki kandungan zat yang berguna. Zat-zat tersebut antara lain kalsium,magnesium, potassium dan besi. Black strap memiliki kandungan kalorri yangcukup tinggi, karena terdiri dari glukosa dan sukrosa. Berbagaivitaminterkandung juga di dalamnya (Tarigan, 2009).

Molase merupakan media fermentasi yang baik, karena menggandunggula, sejumlah asam amino dan mineral, setelah itu molase tersebut diolahmenjadi berbagai macam produk seperti gula cair dari tetes, penyedap makanan(Monosodium glutamate, MSG) dan pakan ternak.

Molase memiliki kandungan sukrosa sekitar 30% disamping gulareduksi sebesar 25% berupa glukosa dan fruktosa. Sukrosa molase merupakankomponen sukrosa yang sudah tidak dapat lagi dikristalkan dalam prosespemasakan di pabrik gula. Hal ini disebabkan karena molase mempunyai nilaiSucrose Reducing Ratio (SRR) yang rendah yaitu sekitar 0,98-2,06. Padamolase terkandung beberapa komposisi seperti: glukosa (21,7%), sukrosa(34,19%), air (26,49%) dan abu (17,62%) (Kurniawan, 2004).

Berikut ini merupakan tabel sifat fisik dan kimia dari molase (Anonim,2011) :

Penampilan Hitam/Coklat, cairan kentalAroma Aroma buahSpesifik gravity (H2O = 1) 1,4Ph 5,1

6Berat per gallon 11,7 lbs (5,3kg)Waktu tinggal pada 70oF >1 tahunTitik beku

7D. ValveValve digunakan pada sistem perpipaan dan pada peralatan di tempat

disambungkannya pipa. Fungsi valve:1. Untuk menutup dan membuka aliran

Syarat: ketika terbuka, memiliki hambatan aliran dan pressure loss yangminimum.

Contoh: Gate, plug, ball, atau butterfly valve.2. Untuk mengatur aliran

Dengan memberikan tahanan terhadap aliran balik dengan perubahan arahatau dengan menggunakan suatu hambatan, atau kombinasi keduanya.Contoh: Globe, angle, needle, and butterfly valve

3. Untuk mencegah aliran balik (back-flow)Biasanya menggunakan check valve (lift check dan swing check). Valve initetap terbuka oleh aliran fluida, dan akan tertutup oleh gravitasi atau adanyaaliran yang berlawanan arah.

4. Untuk mengatur tekanan

Dalam beberap aplikasi, tekanan yang masuk atau line pressure harusdikurangi untuk mencapai tekanan service yang diinginkan. Biasanyamenggunakan pressure-reducing valve atau regulator.

5. Untuk pressure reliefRelief valve digunakan jika adanya tekanan yang berlebihan dalam sistemakan menyebabkan kerusakan atau kegagalan. Safety valve pada umumnyamenggunakan per (spring-loaded). Valve akan membuka jika tekananmelebihi batas yang sudah ditentukan. Jenis khusus safety valvemenggunakan rupture disk yang akan hancur jika tekanannya melebihi batastekanan disk.

Jenis-jenis valve antara lain (Foust, et. al., 1979 and Brown, et. al.,1978):1. Gate valve

Gate valve terutama didesain untuk membuka dan menutup aliran. Valve iniberoperasi dengan kondisi terbuka penuh atau tertutup rapat. Ketika terbukapenuh, fluida melewati valve dengan aliran lurus (straight line) dengan

8sangat sedikit hambatan, oleh karea itu penurunan tekanan yang terjadisangat kecil.

Gate valve sebaiknya tidak digunakan untuk mengatur atau memperkecil(throttling) aliran, karena tidak dapat memberikan kontrol yang akurat.Kecepatan aliran yang tinggi dengan valve terbuka sebagian akanmenyebabkan erosi pada disk dan adanya disk yang hancur akanmenyebabkan vibrasi.

Gambar 4. Gate valve2. Plug valve

Aplikasinya sama dengan gate valve, yaitu digunakan untuk full-flow ataupenutupan aliran dengan cepat. Plug valve tidak didesain untuk mengaturaliran, namun demikian pada beberapa aplikasi valve ini digunakan untukhal ini, terutama untuk throttling aliran gas.

9Gambar 5. Plug valve3. Ball valve

Ball valve merupakan quick opening valve, hanya memerlukan putaran

dari tertutup penuh ke terbuka penuh. Dapat digunakan pada temperatur -450 - 500F.

Gambar 6. Ball valve

10

4. Globe valveAliran dalam valve berubah arah dan menghasilkan friksi yang cukup besarmeskipun dalam posisi terbuka lebar. Valve jenis ini penting jika diperlukanpenutupan yang sangat rapat, terutama untuk aliran gas.

Gambar 7. Globe valve5. Needle valve

Biasanya digunakan untuk instrument, gage, dan meter line service. Valveini dapat digunakan untuk throttling dengan sangat akurat dan juga dapatdigunakan pada tekaan dan/atau temperatur tinggi.

Gambar 8. Needle valve

11

6. Diaphragm ValveKelebihan valve ini dibandingkan dengan jenis valve yang lain adalahmenghasilkan aliran tanpa riak (tenang/smooth) dan fluida mengalir tanpatahanan. Valve ini sangat baik untuk flow control dan penutupan aliran yangsangat rapat, meskipun di dalam pipeline terkandung suspended solid.Valve ini dapat digunakan untuk berbagai aplikasi secara luar biasa(extraordinarily) karena fleksibilitas pemasangan dan banyak pilihanmaterial untuk body, body lining, dan diaphragm.Diaphragm valve biasanya digunakan di berbagai industri untuk mengatasimasalah korosi, abrasi, kontaminasi, penyumabatan, kebocoran, dan valvemaintenance.

Valve ini cocok untuk fluida korosif, viscous materials, fibrous slurries,sludges, solid in suspension, minuman, makanan semifluida, air, gas, danudara bertekanan.Untuk aplikasi pada fluida yang korosif, diaphragm valve terbuat daristainless steel atau plastik PVC, atau aplikasi dengan glass, rubber, lead,plastik, titanium, dll.

12

Gambar 9. Diaphragm valve7. Butterfly Valve

Merupakan valve untuk tekanan rendah dengan desain sangat sederhanayang digunakan untuk mengontrol dan mengatur aliran. Untuk full openatau full closed, hanya diperlukan putaran.

Gambar 10. Butterfly valve

13

8. Check ValveCheck valve didesain untuk mencegah terjadinya aliran balik. Jenis-jenis check valve, yaitu: lift check, swing check, dan ball check. Yangpaling banyak digunakan adalah swing check.Lift atau poppet atau piston check sering digunakan pada pipelinevertikal. Gaya gravitasi menggerakan salah satu bagian dalammemfungsikan check valve dan posisi valve harus selaludiperhitungkan. Lift dan ball check harus dipasang sedemikian rupasehingga arah lift vertikal. Swing check ditempatkan untukmemastikan flapper selalu tertutup dengan bebas dengan gayagravitasi.

Lift check digunakan untuk tekanan tinggi dengan kecepatan aliranyang tinggi.

Gambar 11. Check Valve

14

9. Pressure Relief DeviceSafety valve digunakan untuk mencegah terjadinya overpressure padasistem proses dan piping dan mencegah terjadinya kerusakan padaperalatan dan piping.Ada dua jenis safety valve, yaitu relief valve dan pop valve. Keduajenis valve ini membuka secara cepat.Relief valve terutama digunakan untuk membebaskan tekanan berlebihpada liquid service.Pop valve digunakan pada aplikasi tekanan tinggi (balanced type).Kedua valve ini sebaiknya tidak dipakai jika:a. Fluida bersifat korosif pada komponen valveb. Melibatkan back-pressurec. Memerlukan piping pengeluaran ke remote location

d. Melibatkan pressure control atau bypass valveJenis khusus dari pressure relief device adalah menggunakan rupturedisk. Disk didesain akan hancur dengan sendirinya pada tekanantertentu yang sudah ditetapkan sebelumnya. Valve jenis ini memilikisangat menguntungkan jika harus segera melepaskan sejumlah besargas atau liquid dalam waktu yang singkat.

Gambar 12. Pressure Relief Valve10. Pressure Reducing Valve

Fungsi utama adari pressure reducing valve adlah untuk menjaga agartekanan dalam sistem perpipaan konstan dengan menurunkan tekanandari sumber yang memiliki tekanan lebih tinggi.

15

Gambar 13. Pressure Reducing Valve11. Traps

Fungsi dari trap adalah untuk membuang kondensat dari perpipaansteam tanpa adanya steam yang ikut terbuang.Ada tiga jenis trap, yaitu Float Trap, Bucket Trap, dan Inverted BucketTrap.

Float trap menggunakan float yang akan naik ketika air/kondensatmasuk. Pada level tertentu, pwngungkit akan membuka valve dan airakan keluar.

Bucket trap air akan tumpah/meluap dari bucket yang menyebabkanbucket tenggelam dan akan membuka valve.Ukuran trap didesain berdasarkan kapasitas discharge aktual ataueffective valve area, bukan berdasarkan ukuran inlet dan outletsambungan.

Gambar 14. Trap

16

Jenis material yang bisa digunakan untuk valve, sama dengan materialuntuk pipa. Standard body valve adalah brass (kuningan) atau bronze(perunggu) dalam ukuran yang lebih kecil untuk tekanan dan temperaturmoderat. Cast iron digunakan dalam semua ukuran sampai dengan workingsteam pressure 250 lb, temperatur 450F, dan tekanan hidraulik 800 lb.

E. FittingJenis-jenis fitting yang digunakan antara lain

1. Elbow: 90, 45, 180

2. Tee

17

3. Reducer

4. Cap

5. Cross

F. Pompa

Pompa adalah salah satu jenis mesin yang berfungsi untukmemindahkan zat cair dari suatu tempat ke tempat yang diinginkan. Zat cairtersebut contonya adalah air, oli atau minyak pelumas, atau fluida lainnya.Industri-industri banyak menggunakan pompa sebagai salah satu peralatanbantu yang penting untuk proses produksi. Sebagai contoh pada pembangkitlistrik tenaga uap, pompa digunakan untuk menyuplai air umpan ke boiler ataumembantu sirkulasi air yang akan diuapkan di boiler.

Pada industri, pompa banyak digunakan untuk mensirkulasi air atauminyak pelumas atau pendingin mesin-mesin industri. Pompa juga dipakaipada motor bakar yaitu sebagai pompa pelumas, bensin atau air pendingin. Jadipompa sangat penting untuk kehidupan manusia secara langsung yang dipakaidirumah tangga atau tidak lansung seperti pada pemakaian pompa di industri.

18

Pompa terdapat tiga jenis, yaitu pompa reciprocating, pompa centrifugal danpompa rotary.

1. Pompa reciprocating

Pompa Reciprocating merupakan suatu pompa yang dapat mengubah energimekanis menjadi energi aliran fluida dengan menggunakan piston yangdapat bergerak bolak-balik didalam silinder.Pompa ini merupakan pompa bolak-balik yang dirancang untukmenghasilkan kapasitas yang cukup besar. Umumnya menggunakan headyang rendah. Dan digunakan pada perbedaaan ketinggian yang tidak terlalubesar antara suction dan discharge (Hicks, 1971).Prinsip Kerja Pompa Reciprocating adalah udara yang bergerak cepatdibentuk dengan melepaskan udara tekanan tinggi melalui sebuah celahbuang dipermukaan yang berdekatan, dan menyeret udara keluar, bersamadengan itu Semakin tinggi tekanan pasokan udara primer maka semakinburuk efisiensi. Cairan memasuki ruang pompa melalui katup inlet dandidorong keluar melalui katup keluaran oleh aksi piston atau diafragma.Keuntungan dari Pompa Reciprocating:

a. Efisiensi lebih tinggi.b. Dapat digunakan langsung tanpa memerlukan pancingan.c. Bila bekerja pada kecepatan konstan, pompa ini akan mempunyai

kapasitas dan tekanan yang konstan pula.d. Pompa ini cocok untuk penggunaan head yang tinggi dan kapasitas

rendah.Kerugian dari Pompa Reciprocating:

a. Konstruksi lebih rumit.b. Keadaan efisiensi yang tinggi tidak akan didapat lagi bila pompa

beroperasi pada kondisi yang tidak sesuai2. Pompa Centrifugal

Merupakan pompa yang sangat umum digunakan untuk pemompaan airdalam berbagai penggunaan industri. Biasanya lebih dari 75% pompa yangdipasang di sebuah industri adalah pompa sentrifugal.

19

Pompa sentrifugal adalah salah satu peralatan sederhana yang seringdigunakan pada berbagai proses dalam suatu pabrik. Pompa sentrifugal inimempunyai tujuan untuk mengubah energi dari suatu pemindah utama(motor electric atau turbin) menjadi kecepatan atau energi kinetik dankemudian menjadi energi tekanan dari suatu fluida yang dipompakan.Perubahan energi terjadi melalui sifat dari kedua bagian utama pompa,impeller dan volute atau diffuser. Impeller adalah bagian yang berotasi(berputar) yang mengubah energi menjadi energi kinetik. Volute dandiffuser adalah bagian yang stationer (tidak bergerak) yang mengubah darienergi kinetik menjadi energy tekanan. (sularso, 1991).

3. Pompa RotaryPompa rotary adalah pompa-pompa positip (positive displacement pumps)dimana energi ditransmisikan dari motor penggerak ke cairan oleh suatubagian (elemen) yang mempunyai gerakan berputar di dalam rumah pompa.Pompa jenis ini sebagai ganti pelewatan cairan pompa sentrifugal, pomparotari akan merangkap cairan, mendorongnya melalui rumah pompa yangtertutup. Hampir sama dengan piston pompa torak akan tetapi tidak sepertipompa torak (piston), pompa rotari mengeluarkan cairan dengan aliran yanglancar (smooth) ( Tyler G. Hicks 1971).Berdasarkan desainnya, pompa rotary dapat diklasifikasikan sebagaiberikut:

a. Screw Pumpb. Gear Pumpc. Lobe Pumpd. Vane Pumpe. Cam Pump

20

BAB IIIPERANCANGAN ALAT

A. Kondisi OperasiKondisi operasi untuk pemompaan adalah pada kondisi mild yaitu

suhu ruangan 30oC dan tekanan 1 atm karena molase akan dipompa ke tankifermentor batch dimana termasuk dalam bioreaktor. Pada umumnya bioprosesmemerlukan kondisi yang mild karena bekerja dengan bantuanmikroorganisme.

B. Spesifikasi

Keterangan:

1. Tanki penyimpanan

2. Globe valve3. Pompa

4. Gate valve

5. Disc Meter6. Check Valve7. Tanki fermentasi batch

1. Deskripsi Tangki:

Tanki Penyimpanan Tangki Fermentor Batch

Tekanan: 1 atm Tekanan: 1 atm

Suhu: 30oC Suhu: 30oC

Tinggi: 12 m Tinggi: 3 m

Diameter: 12 m Diameter: 4,2 m

21

2. Sistem Perpipaan:Sistem pemipaan untuk transportasi zat cair biasanya terdiri dari:a. Pipa silinder dengan fittingb. Alat-alat pengatur aliran (kran/valve)c. Aliran yang bisa menyebabkan terjadinya aliran (pompa)d. Alat ukur aliran (flow meter)

a. Pipa:

Sistem pemipaan untuk molase digunakan ferrous metallic pipe denganjenis wrought steel pipe karena pipa tersebut umum digunakan dalamtrasnportasi fluida, sehingga dari segi ekonomi lebih murah. Sedangkanuntuk memperkirakan diameter pipa optimal digunakan persamaan:Pada aliran fluida kental :Untuk perkiraan Di 1 in

Untuk perkiraan Di < 1 in

b. Kran/Valve:Sistem pemipaan untuk memompa molase digunakan kran/valvesebagai berikut:1.)gate valve fully open2.)globe valve fully open3.)check valve konvensional

C. Perhitungan Tenaga Pompa1. Perhitungan tenaga untuk pompa menggunakan persamaan Bernoulli :

2,04,0..6,3 cfopt qDi

Fg

VPggZW

cc

f 22

18,036,0..0,3 cfopt qDi

22

Keterangan :

2. Sifat-sifat fisis molase :

= 720 Cp (Bandyk, 2011) = 88.92 lb/cuft (www.aqua-calc.com/page/density-

table/substance/molasses)Volume tanki = 40 m3 = 1412.586 ft3

Waktu pengosongan = 30 menit = 1800 s

3. Menghitung Debit Aliran

4. Menghitung Di optimum pipa:

Pada aliran fluida kental :Untuk perkiraan Di 1 in

Diopt = 8,982 in sehingga dipilih Di nominal 10,75 in sch 40.Schedule 40 dipilih untuk proses dengan tekanan rendah.Dari table 10-22 Properties of Steel Pipe, Perry 8th edition, diperoleh Di =10,02 inDi = 10,02 in = 0,895 ft

headfriction

headvelocity2

headpressure

headpotensialheadpower

2

Fg

V

PZ

W

c

f

min350784,0

1800586.1412

npengosongawaktu tankiVolume

3 gals

cufts

ftq

q

f

f

inDi

qDi

opt

cfopt

982,8720.784,0.0,3

..0,318,036,0

18,036,0

222 516,2)895,0( ftftrA

23

5. Menghitung Bilangan Reynold:

Bilangan Reynold

24

9. Menghitung Potensial Head totalUntuk menghitung potensial head total, dipilih Z maksimum dimana

tanki 1 minimum dan tanki 2 maksimumTinggi tanki 1 = 12 m

Tinggi tanki 2 = 3 m = 9,84 ftsehingga Z = 9 m = 29,527 ft

10. Menghitung Velocity Head Total

11. Menghitung Pressure Head totalKarena tidak ada perbedaan tekanan pada tanki penyimpanan maupun

tanki fermentasi batch, maka P=012. Distribusi ke persamaan Bernouli

13. Menghitung P motor

lbmlbfftftlbflbmft

sftftgcDiLVfF

.565,2895,0.sec2,32.1.2

)311,0.(96.1222.25,12

2

2

2

lbmlbfftlbfftlbm

ftftggZ

c

.5,29sec.2,32

sec174,32527,29 22

lbmlbfftlbfftlbmsft

gV

sftVV

sfts

ftV

c

.10.17,4sec.2,32.1.2

016,02

016,00

016,01800

5,29npengosongawaktu

npenampunga tankitinggi

62

2

2

1

lbmlbfftWlbmlbfftlbmlbfftlbmlbfftW

Fg

VPggZW

f

f

cc

f

.065,32.565,2.10.17,40.5,29

26

2

HpslbfftlbmlbfftslbmWqP

slbms

cuftcuftlbmqq

f

f

064,4.347,2235.065,32.713,69)(

713,69784,0.92,88.

25

Dari grafik, didapat efisiensi pompa = 0,35 dan asumsi efisiensimotor=0,75, maka:

D. Pemilihan PompaPada proses pemompaan molase dari tanki penyimpanan ke tanki

fermentasi batch dengan kapasitas 350 gal/menit, digunakan pompa rotarykarena molase merupakan fluida dengan viskositas tinggi sehingga pomparotary sangat cocok dipakai dalam proses pemindahan molase ini. Selain itupompa rotary memiliki kapasitas pemompaan dari rendah (1 gal/min) sampaiintermediate (500gal/min).

Gambar 15. Gear rotary pump

Untuk jenis pompa rotary sendiri, dipilih pompa rotary jenis gearpump atau pompa roda gigi. Dipilih pompa roda gigi daripada pompa rotaryjenis lain yaitu pompa screw karena pompa screw umumnya berukuran relativekecil sehingga kapasitasnya juga kecil. Pompa roda gigi mampu digunakanuntuk memompa cairan yang mempunyai viskositas rendah hingga tinggi.Pompa roda gigi terdiri dari roda gigi penggerak dan roda gigi yangdigerakkan. Konstruksinya bisa external ataupun juga internal.

kWHp

PP

HpP

P

motorpompa

teoritispompayasesungguhnm

pompa

teoritispompayasesungguhnpompa

54,11481,1575,0.35,0

064,4.

6,1135,0064,4

otor

26

Kelebihan pompa roda gigi adalah:a. Alirannya seragam.

b. Konstruksi sederhana.c. Kapasitasnya relatih besar dibanding ukuran pompa yang kecil.d. Instalasi sederhana

27

BAB IVSIMPULAN

1. Aliran fluida terdiri dari dua macam yaitu aliran secara terbuka atauberhubungan dengan udara luar dan aliran tertutup. Pada sebagian besarindustri menggunakan aliran tertutup yang dilakukan dalam pipa, terutamadigunakan pada fluid cair.

2. Pipa yang digunakan untuk molase pekat adalah ferrous metallic pipe denganjenis wrought steel pipe berdiameter optimal 10,75 inchi, diameter dalam 10.02inch dengan fitting berupa pipa lurus, elbow 90oC, gate valve, globe valve,check valve, dan disc meter.

3. Pompa yang digunakan adalah rotary pump jenis gear pump karena dapatdigunakan untuk memompa cairan dengan viskositas tinggi (molase) dengankapasitas 350 gal/min dan mudah dalam pengontrolan alirannya.

4. Tenaga pompa yang diperlukan adalah 11,6 HP dan tenaga motor 11,54 kW.

28

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2011. MSDS Blackstrap Molassses. New Jersey: Plant Food Company,Inc.

Bandyk, Cathy. 2011. Molasses 101. Cattle Sense. No. 134. December 2011

Brown, George Granger. et.al. 1978. Unit Operation Modern Asia Edition. Tokyo:Charles E. Tuttle Company

Hicks, Tyler Gregory. 1971. Pump Application Engineering. New York:McGraw-Hill c1971.

Ikhsan, Diyono dkk. 2002. Diktat Operasi Teknik Kimia I. Semarang: UniversitasDiponegoro.

Perry, H Robert. 2008. Perrys Chemical Engineers Handbook 8th Edition. NewYork: McGraw Hill.

Tarigan, Nursinta. 2009. Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bioetanol dariMolase Kapasitas Produksi 98000 Ton/Tahun. Medan : UniversitasSumatera Utara

cover(2).pdfHALAMAN JUDUL.pdfBAB I.pdfBAB II.pdfBAB III.pdfBAB IV.pdfDAFTAR PUSTAKA.pdf