tugas mekanika fluida_kelompok 4

8/9/2019 Tugas Mekanika Fluida_kelompok 4

1/14

TUGAS MEKANIKA FLUIDA

Pengosongan Mixer Batch Larutan Cat Densitas 1,66

Viskositas 110 Cp Volume 20.000 Liter ke Hopper PengalenganSelama 20 Menit

KELOMPOK 4

Citra Nuramelia 21030112130079Danu Purnawan 21030112130144

Destia Nur Fathana 21030112110056

Egananta Santoso 21030112130046

Nadia Hapsari Renaningtyas 21030112130097

Rizky Ardias D. 21030112140170

Syarief Basyarahil 21030112130150

Yonathan Nusaputra Handoyo 21030112130066

TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2014


2/14

BAB I

PENDAHULUAN

Transportasi fluida merupakan hal yang penting dalam suatu proses di industri,

misalnya dalam industri cat. Dalam menangani bahan-bahan proses di industri cat, dapat

digunakan berbagai macam cara perpindahan, untuk bahan yang berupa fluida atau yang

dapat diperlakukan seperti fluida cara yang sering digunakan adalah mengalirkan bahan yang

bersangkutan melalui saluran tertutup (pipa). Dalam perancangan pengaliran secara tertutup,

perlu diperhatikan sifat dari fluidanya.

Sifat fisis dari suatu fluida dapat didefinisikan dengan berdasarkan pada tekanan,

temperatur, densitas, dan viskositas. . Ditinjau dari pengaruh perubahan tekanan, fluida dibagi

menjadi dua jenis yaitu fluida tak mampat (incompressible) dan fluida mampat

(compressible). Pada suatu suhu dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyai densitas

tertentu. Pada fluida tak mampat (compressible), zat akan mengalami perubahan sifat fisis

terutama kerapatan massanya (densitas) apabila mengalami perubahan tekanan, contohnya

pada fluida yang volatil. Pada fluida cair, viskositasnya dibagi menjadi dua jenis, yaitu

Newtonian fluiddan non Newtonian fluid.

Aliran fluida terdiri dari dua macam yaitu aliran secar terbuka atau berhubungan

dengan udara luar dan aliran tertutup. Pada sebagian besar industry menggunakan aliran

tertutup yang dilakukan dalam pipa, terutama digunakan pada fluida cair. Aliran fluida cair

dalam pipa, bila ditinjau dari kestabilan kapasitasnya dibagi menjadi dua, yaitu aliran dalam

keadaansteady statedan aliran unsteady state. Sedangkan jenis aliran fluida jika ditinjau dari

arah lintasan partikel fluida yang mengalir terdiri dari dua jenis yaitu aliran laminar dan aliran

turbulen.

Pada makalah ini akan dibahas tentang pompa dan spesifikasinya, tenaga pompa dan

pemilihan pompa yang cocok untuk proses pengosongan mixer batch larutan cat densitas

1,66; viskositas 110 cp; volume 20000 liter ke gopper pengalengan selama 20 menit.


3/14

BAB II

BAGIAN ISI

A.Deskripsi Program

Pengosongan mixer batch larutan cat densitas 1,66 viskositas 110 cp volume

20.000 liter ke hopper pengalenganselama 20 menit.

B.Spesifikasi Bahan

Cat adalah produk yang digunakan untuk melindungi dan memberikan warna

pada suatu permukaan objek dengan melapisinya dengan lapisan berpigmen. Bahan

baku cat terdiri dari 4 bagian, yaitu:

Tedy san chester untuk menghasilkan hardness, flexibility dan pembentukan

lapisan.

Solvent untuk mengencerkancat sebelum di aplikasikan ke barang.

Pigment sebagai pewarna dan menciptakan daya tutup cat.

Additive untuk menjadikan cat mudah di aplikasikan dan hasilnya sesuai dengan

keinginan

Spesifikasi cat :

Densitas cat 1,66 gr/cm3

Viskositas 110 cp

C.Spesifikasi Alat

Alat yang digunakan dalam perancangan proses Pengosongan mixer batch

larutan cat densitas 1,66 viskositas 110 cp volume 20.000 liter ke hopper pengalenganselama 20 menit. antara lain

1. Mixer batch

Mixer Batch merupakan alat pencampuran yang dirancang

secara efisien untuk menggabungkan bahan-bahan yang berbeda.

Mixer merupakan alat yang digunakan untuk mempersiapkan batch

seluruh bahan yang diperlukan . Hal ini berbeda dengan continous

mixer, di mana bahan dimasukkan ke dalam perangkat terus-


4/14

menerus , dan membuat produk secara berkelanjutan.

Meskipun ada beberapa variasi dalam desain , batch mixer adalah dalam bentuk

tangki silinder yang dilengkapi dengan bukaan di kedua ujungnya. Bahan baku

dimasukkan ke dalam tangki di salah satu ujung , sementara kontrol digunakan

untuk memutar (pengaduk) dalam tangki. Sebagai bahan yang dicampur , produk

ini keluar dari ujung , biasanya ke bak yang mengarahkan aliran produk ke dalam

cetakan.

SpesifikasiMixerbatch:

Fungsi : Untuk mencampurkan bahan-bahan menjadi homogeny

Jumlah : 1

Kondisi operasi : Temperatur 25oC (suhu kamar) ; Tekanan 1 atm

Dimensi Mixer : Diameter : 3m

Tinggi : 3m

Volumer : 21.205,75 L

2. Hopper

Fungsi : Untuk menampung cat yang sudah homogen dari mixer batch

Jumlah : 1

Kondisi Operasi :Temperatur 25oC (suhu kamar) Tekanan 1 atm


5/14

3. Pipa

Fungsi : Mentransportasikan cat dari mixer batch ke hopper

Jenis : Straight pipe

Bahan Konstruksi : Commercial steel/Wrought Iron

Nominal size pipe : 1,5 inch

Schedule number : 40

ID : 1,610 inch

Luas penampang pipa : 0,01414 ft2

Panjang pipa : 70,538 ft

4. Fittings

a.

Elbow

Fungsi : Membelokkan pipa.

Jenis : 90 degrees standard elbow

Bahan Konstruksi : Commercial steel

Equivalent Length : 4,026 ft

Jumlah : 3


6/14

b. Gate valve

Fungsi : Membuka dan menghentikan aliran fluida

Jenis : Fully Open



Jumlah : 2

c.

Globe Valve

Fungsi : Untuk mengatur aliran fluida pada pipa

Jenis : Conventional, fully open



Jumlah : 1


7/14

d.

Keluaran tangki

Fungsi : Pengeluaran fluida dari tangki ke pipa.

Jenis : Ordinary entrance, Sharp edged entrance


K : 0,5


5. Pompa

Jenis : Rotary Gear

Head or Discharge Pressure : Intermediate up to 600 psi

Cappacity : Low (1 gallon per menit - 500 gallon per menit)

Liquid Handle : Up to high viscosity, non abrasive

Dalam perancangan ini dipilih pompa tiperotary pump (external gear pump)

dengan pertimbangan sebagai berikut :

Pompa dengan penggigian dalam dapat digunakan untuk memompa zat cair

yang mempunyai kekentalan (viskositas) tinggi, seperti tetes, sirop, dan cat.

Kapasitas dari rotary pump (internal gear pump) adalah 1 gal/min sampai dengan500 gal/min.

Pompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana. Apabila

gerigi roda gigi berpisah pada sisi hisap, cairan akan mengisi ruangan yang ada

diantara gerigi tersebut. Kemudian cairan ini akan dibawa berkeliling dan ditekan

keluar apabila giginya bersatu lagi.


8/14

D. KONDISI OPERASI

Pemompaan cat dilakukan di dalam pabrik cat, dari mixer batch menuju hopper

pengalengan produk. Di dalam mixer batch terjadi pencampuran bahanbahan penyusun

cat dengan proses pengadukan lambat, kondisi operasi pada mixer batch adalah suhu

kamar (25oC) dengan tekanan 1 atm. Selanjutnya larutan cat dipompakan menuju

hopper (penampung) sebelum akhirnya didistribusikan ke dalam kaleng-kaleng cat

untuk dipasarkan. Kondisi operasi pada hopper adalah suhu kamar (25oC) dengan

tekanan 1 atm. Jadi dari kedua kondisi alat tersebut dapat disimpulkan kondisi operasi

pengosonganmixer batch adalah isotermis dan adiabatis.

E. DIAGRAM ALIR PROSES PENGOSONGAN MI XER BATCH

F.Perhitungan Tenaga Pompa dan Motor

Berdasarkan data dari spesifikasi bahan dan alat maka dapat di hitung

tenaga pompa dan motor sebagai berikut

Densitas larutan cat

Viskositas Larutan Cat


9/14

Debit

Diameter Optimal Pipa

> 100 cp maka termasuk cairan

kental perkiraan Di 1 inch

= 3,0 0,36 0,18

= 3,0 0,58850,36 ,073920,18

= 1,551 h

Menggunakan pipa commersial steel.

Kondisi operasi tekanan rendah sehingga dipilih sch 40.

Diameter Nominal 1,5 dengan inside diameter 1,610 inch

Inside Sectional Area 0,01414 ft2

Menghitung diameter pipaberdasarkan table dimensi standar pipa baja:

= 0,1342

Laju alir


10/14

Laju Alir Masa (q)

Menghitung bilangan Reynold

= 7830,4882

Dengan nilai bilangan Reynold 7830,4882 dapat disimpulkan bahwa alirannya

merupakan aliran turbulen.

Dari data grafik hubungan factor koreksi energy kinetis terhadap bilangan Reynold

didapatkan :

= 0,9

Dari grafik hubungan relative roughness dengan diameter dan jenis material pipa

didapatkan:

Dari Grafik hubungan friksi dengan bilangan Reynold dan relative roughtness

didapatkan :

= 0,034

Menghitung Gaya Friksi

Alat yang digunakan Jumlah (n) L/D Le (ft) n.Le (ft)

Pipa lurus (21,5 m) 1 - - 70,538

Keluaran (K=0,5) 1 4,026 4,026

Elbow 90 standar 3 30 4,026 12,078

Gate valve fully open 2 13 1,7446 3,4892


11/14

Globel valve fully open 1 340 45,628 45,628

Check valve (convensional

swing 0,5 B)1 135 18,117 18,117

Total Le 153,8762

Mengitung energi potensial:

Menghitung kerja pompa:

Berdasarkan persamaan Bernouli

Sehingga

Untuk fluida incompressible pada kondisi operasi adiabatis ( Q=0 ) dan isothermal

(= 0 )sehingga persamaan Bernouli menjadi:


12/14

Menghitung tenaga pompa teoritis

= 4,6135

Tenaga pompa sesungguhnya

Pompa yang digunakan adalah Rotary Gear Pump yang mempunyai efisiensi sebesar

85%.

Perhitungan daya motor.

Efisiensi motor adalah 75%


13/14

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

1.

Pemindahan fluida ini menggunkan jenis pompa tipe rotary pump (external gear

pump) karena zat yang dipindahkan adalah cat, cat termasuk fluida kental dengan

viskositas 110cp.

2. Pada perancangan digunakan pipa lurus jenis commercial steel pipe, rotary gear

pump, elbow standart 90o, entrance, globe valve, gate valve, dan check valve.

3.

Operasi pemindahan cat dari mixer batch ke hopper berjalan dalam kondisi isothermal

dan adiabatic.

4.

Tenaga yang dibutuhkan pompa untuk memindahkan fluida cat dari mixer batch ke

hopper sebesarPreal = 5,4276 HP sedangkan pada motor sebesarPmotor= 5,3965 kW


14/14

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G. 1978. Unit Operations. John Wiley & Sons, Inc. New York.

Handayani, Sri Utami.Bahan Ajar Pompa dan Kompresor. Universitas Diponegoro

Holman, J.P.(Ed). 2010.Heat Transfer 10thEd. McGraw-Hill Book Company, New york

Ikhsan, D., Suherman. 2002. Operasi Teknik Kimia I. Diktat Mata Kuliah Jurusan Teknik

Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro

Perry. R.H, Jhon H.(Ed).2008.Perrys Chemical Engineers Handbook. Edisi Kedelapan,

McGraw-Hill Book Company, New york

http://www.wisegeek.com/what-is-a-batch-mixer.htmhttp://id.wikipedia.org/wiki/cat

http://www.unhas.ac.id/lkpp/teknik/BAB%20II.%20KONSEP%20DAN%20BES

ARAN%20FLUIDA-Syer.pdf
http://www.wisegeek.com/what-is-a-batch-mixer.htmhttp://id.wikipedia.org/wiki/cathttp://www.unhas.ac.id/lkpp/teknik/BAB%20II.%20KONSEP%20DAN%20BESARAN%20FLUIDA-Syer.pdfhttp://www.unhas.ac.id/lkpp/teknik/BAB%20II.%20KONSEP%20DAN%20BESARAN%20FLUIDA-Syer.pdfhttp://www.unhas.ac.id/lkpp/teknik/BAB%20II.%20KONSEP%20DAN%20BESARAN%20FLUIDA-Syer.pdfhttp://www.unhas.ac.id/lkpp/teknik/BAB%20II.%20KONSEP%20DAN%20BESARAN%20FLUIDA-Syer.pdfhttp://www.unhas.ac.id/lkpp/teknik/BAB%20II.%20KONSEP%20DAN%20BESARAN%20FLUIDA-Syer.pdfhttp://id.wikipedia.org/wiki/cathttp://id.wikipedia.org/wiki/cathttp://www.wisegeek.com/what-is-a-batch-mixer.htmhttp://www.wisegeek.com/what-is-a-batch-mixer.htm

tugas mekanika fluida_kelompok 4

Documents