langkah-langkah pembuatan material balance dan contohnya
Langkah-langkah dan alur Pembuatan Mass Balance / Neraca Massa
Cara terbaik untuk mengatasi masalah bergantung pada informasi yang didapatkan; informasi yang dibutuhkan dari neraca; dan kendala yang muncul dari sifat masalah. Material balance adalah suatu metode yang digunakan untuk menganalisis aliran massa dalam suatu sistem. Prinsip dasarnya adalah "massa yang masuk ke dalam sistem harus sama dengan massa yang keluar dari sistem ditambah dengan perubahan massa di dalam sistem".
Mass balance atau neraca massa adalah suatu metode yang digunakan untuk melacak aliran massa dalam suatu sistem. Prinsip dasarnya sangat sederhana: massa yang masuk ke suatu sistem harus sama dengan massa yang keluar dari sistem, ditambah dengan perubahan massa di dalam sistem.
Berikut adalah langkah-langkah umum dalam pembuatan Neraca Massa :
1. Definisi Sistem:
- Batasan sistem: Tentukan dengan jelas batas-batas fisik sistem yang akan dianalisis. Batasan ini dapat berupa sebuah tangki, sebuah proses unit, atau bahkan seluruh pabrik.
- Waktu analisis: Tentukan periode waktu yang akan dianalisis. Apakah akan dilakukan analisis dalam keadaan tunak (steady state) atau tidak tunak (unsteady state).
2. Identifikasi Aliran:
- Aliran masuk: Identifikasi semua aliran yang masuk ke dalam sistem, baik berupa massa maupun energi.
- Aliran keluar: Identifikasi semua aliran yang keluar dari sistem.
- Akumulasi: Identifikasi perubahan massa di dalam sistem.
3. Pilih Dasar Perhitungan:
- Basis waktu: Tentukan satuan waktu yang akan digunakan (misalnya, detik, menit, jam).
- Basis massa: Tentukan satuan massa yang akan digunakan (misalnya, kilogram, ton).
4. Buat Diagram Aliran Proses (Process Flow Diagram, PFD):
- Gambarkan sistem: Buat diagram yang sederhana namun jelas untuk menggambarkan sistem yang sedang dianalisis.
- Tandai aliran: Tandai semua aliran masuk, keluar, dan akumulasi pada diagram.
- Tuliskan variabel: Tuliskan variabel-variabel yang relevan pada setiap aliran, seperti laju alir massa, komposisi, dan sebagainya.
5. Tuliskan Persamaan Material Balance:
- Persamaan umum:
- Massa masuk = Massa keluar + Perubahan massa dalam sistem
- Persamaan komponen:
- Jika sistem terdiri dari beberapa komponen, maka perlu dituliskan persamaan material balance untuk setiap komponen.
6. Kumpulkan Data:
- Data aliran: Kumpulkan data kuantitatif mengenai semua aliran yang telah diidentifikasi.
- Data komposisi: Kumpulkan data mengenai komposisi setiap aliran.
- Data fisik: Kumpulkan data fisik yang relevan, seperti densitas, volume spesifik, dan sebagainya.
7. Selesaikan Persamaan:
- Substitusi data: Substitusikan data yang telah dikumpulkan ke dalam persamaan material balance.
- Hitung variabel yang tidak diketahui: Gunakan persamaan-persamaan yang ada untuk menghitung variabel yang belum diketahui.
8. Verifikasi Hasil:
- Cek kesesuaian: Periksa apakah hasil perhitungan masuk akal dan sesuai dengan data yang ada.
- Cek satuan: Pastikan semua satuan sudah konsisten.
 |
| Gambar :langkah-langkah pembuatan material balance (Mass Balance) |
Contoh Aplikasi Material Balance:
- Industri proses: Analisis efisiensi proses, identifikasi kehilangan produk, dan optimasi operasi.
- Lingkungan: Evaluasi dampak lingkungan dari suatu proses, perhitungan emisi, dan pengelolaan limbah.
- Rekayasa kimia: Desain peralatan proses, perhitungan ukuran peralatan, dan simulasi proses.
Catatan:
- Kompleksitas: Tingkat kompleksitas material balance akan tergantung pada sistem yang dianalisis.
- Software: Terdapat banyak software yang dapat membantu dalam pembuatan dan penyelesaian material balance.
- Asumsi: Terkadang perlu dibuat beberapa asumsi untuk menyederhanakan perhitungan.
Beberapa topik yang mungkin menarik untuk dipelajari lebih lanjut adalah:
- Material balance pada sistem batch dan kontinu
- Material balance untuk multikomponen
- Material balance energi
- Aplikasi material balance dalam industri tertentu
Contoh Soal Material Balance / Neraca Massa
Soal 1:
Neraca Massa adalah suatu metode untuk menghitung jumlah massa suatu komponen atau total massa yang masuk dan keluar dari suatu sistem. Prinsip dasarnya adalah "massa yang masuk = massa yang keluar".
Contoh Soal 1: Evaporasi
Sebuah evaporator menguapkan air dari larutan garam. Larutan garam masuk dengan laju 1000 kg/jam dengan kadar garam 5%. Larutan pekat keluar dengan kadar garam 20%. Hitunglah laju aliran larutan pekat dan air yang menguap.
Penyelesaian:
- Langkah 1: Definisikan sistem. Sistem adalah evaporator itu sendiri.
- Langkah 2: Identifikasi aliran masuk dan keluar.
- Aliran masuk: Larutan garam 5% (1000 kg/jam)
- Aliran keluar: Larutan pekat 20% (P kg/jam), air yang menguap (V kg/jam)
- Langkah 3: Buat persamaan neraca massa total. Masuk = Keluar 1000 kg/jam = P kg/jam + V kg/jam
- Langkah 4: Buat persamaan neraca massa komponen (garam). (1000 kg/jam)(0,05) = (P kg/jam)(0,2)
- Langkah 5: Selesaikan persamaan. Dari persamaan neraca massa komponen garam, kita dapat menemukan nilai P: P = 250 kg/jam Substitusikan nilai P ke persamaan neraca massa total: V = 1000 kg/jam - 250 kg/jam = 750 kg/jam
Jadi, laju aliran larutan pekat adalah 250 kg/jam dan laju penguapan air adalah 750 kg/jam.
Contoh Soal 2: Pencampuran
Sebuah tangki pencampur diisi dengan 1000 kg larutan asam sulfat 20%. Kemudian ditambahkan larutan asam sulfat 50% sebanyak 500 kg. Hitunglah konsentrasi asam sulfat dalam larutan campuran.
Penyelesaian:
- Langkah 1: Definisikan sistem. Sistem adalah tangki pencampur.
- Langkah 2: Identifikasi aliran masuk dan keluar.
- Aliran masuk: Larutan 20% (1000 kg), larutan 50% (500 kg)
- Aliran keluar: Larutan campuran (1500 kg)
- Langkah 3: Buat persamaan neraca massa komponen (asam sulfat). (1000 kg)(0,2) + (500 kg)(0,5) = (1500 kg)(x) di mana x adalah fraksi massa asam sulfat dalam larutan campuran.
- Langkah 4: Selesaikan persamaan. x = 0,3 Jadi, konsentrasi asam sulfat dalam larutan campuran adalah 30%.
Topik yang mungkin ingin Anda coba:
- Material balance pada reaktor kimia
- Material balance pada proses pemisahan (distilasi, ekstraksi)
- Material balance pada proses pengeringan
- Material balance pada proses pengolahan limbah
 dan Contohnya){kind=link}
0 Komentar