NERACA MASSA

Tugas seorang lulusan Teknik Lingkungan:

Desain unit-unit pengolahan
Supervisi keberlangsungan suatu operasi unit proses
Modifikasi/redesain unit proses apabila terjadi perubahan input atau output yang diinginkan

Konsekuesi dari tugas tersebut adalah mengetahui dan memahami jumlah, komposisi (karakteristik) dan kondisi material yang masuk dan keluar (kualitas dan kuantitas) sehingga perlu pemahaman karakteristik fisik dan kimia fluida yang diolah (massa, volume, laju aliran, neraca massa, dll)

Spefisik Gravity (SG) suatu bahan adalah perbandingan kerapan bahan tersebut dengan kerapan bahan referensi pada suatu kondisi spesifik.
Flow rate (debit)/laju aliran, merupakan proses kontinu melibatkan pergerakan bahan dari suatu titik ke titik lainnya (transportasi). Kecepatan bahan ditransportasikan melalui suatu garis proses (flow rate). Flow rate suatu fluida harus diketahui dalam suati aliran proses untuk perhitungan dan perancangan unit proses. Flow rate volume untuk keperluan praktis lebih mudah karena dapat diukur secara cepat dengan menggunakan alat-alat tertentu.
Komposisi kimiawi (Mol dan Berat Molekul, Massa dan Fraksi Mol, Konsentrasi)
Tekanan
Temperatur
Pengaruh tekanan dan temperature terhadap karakteristik fisik suatu fluida

Neraca Massa 1

Hukum kekelan massa: “Massa tidak dapat diciptakan/dibuat dan tidak dapat dihancurkan/dimusnahkan, sehingga dalam suatu proses (Total massa input = total massa output)
150 kg sulfur dalam batu bara dibakar dalam suatu boiler di powerplant maka jumlah sulfur yang terkandung dalam bottom dan fly ash serta gas yang dialirkan melalui cerobong adalah 150 kg.
Desain atau analisis suatu proses harus dilengkapi dengan perhitungan neraca massa
Berkaitan dengan jumlah massa yang akan diolah, jumlah massa di output sebagai produk utama dan sampingan serta jumlah massa yang terakumulasi dalam proses.

Neraca Massa 2

Klasifikasi proses (Batch: tidak ada masukan maupun keluaran selama proses, Kontinu, semi batch)
Variable proses (T (Temperatur), P(Tekanan), V (Volume), Q (Debit) ,dll) tidak berubah dengan waktu (relatif konstan): Kondisi Tunak (steady state)
Variable Proses berubah dengan waktu: Kondisi transien atau tidak tunak
Proses batch atau semi batch: transien, sedang proses kontinu dapat kondisi tunak maupun transien.
Proses batch digunakan dilakukan untuk produksi jumlah kecil atau proses tunggal (pencemar spesifik) sedangkan proses kontinu untuk jumlah besar dan diupayakan kondisi tunak.

Persamaan Umum Neraca Massa

Input + Produksi – Output – Konsumsi = Akumulasi

.Input = jumlah massa masuk ke dalam system

.Produksi = jumlah massa dihasilkan dalam system

.Output = Jumlah massa meninggalkan system

.Konsumsi = jumlah massa dipakai dalam system

.Akumulasi = Tersusun dalam system

Exp: Setiap tahun 50000 orang pindah ke kotan dan 75000 orang keluar kota. Pada periode waktu yang sama, 22000 orang lahir dan 19000 orang mati. Maka neraca penduduk kota tersebut adalah

50000+22000-75000-19000 = Akumulasi (A)

A= -22000, artinya kota tersebut setiap tahun berkurang 22000 orang

Macam Neraca Massa

.Neraca Diferensial: Neraca yang menunjukkan perubahan yang terjadi dalam suatu periode waktu tertentu. Setiap bagian dari perasamaan neraca merupakan suatu harga laju (laju pertumbuhan, laju masukan, laju pembentukan, dll) dengan satuan kuantitas perwaktu (orng/tahun, gr/dtk, m3/dtk, dll). Biasanya digunakan dalam proses kontinu.
.Neraca Integral: menunjukkan perubahan sesaat yang terjadi antara dua waktu. Setiap bagian dari neraca merupakan jumlah kuantitas neraca (orang, gram, m3, dsb). Biasanya digunakan dalam proses batch/curah dengan dua waktu sesaat, saat memberikan umpan/masukan dan saat sebelum produk dikeluarkan.

Contoh – bach mixing process

200 kg larutan methanol (40%) dicampur dengan 100 kg larutan Methanol (70%) dalam sebuah bejana pencampur. Berapa kuantitas dan komposisi akhir ?

Total massal awal = total massa akhir = 300 kg

Massa awal methanol = total massa akhir methanol

= (200 kg x 40%) + (100 kg x 70%) = 80 + 70 = final methanol mass = 150 kg

Oleh karena itu, komposisi awal proses batch ini adalah (150/300) x 100 = 50% dari total berat.

Steady-State (TUNAK)

Steady-State (Tunak) terjadi apabila tidak ada perubahan terhadap waktu, akumulasi = 0. Rate of Addition = Rate of Removal
Unsteady-State (transient System) terjadi apabila Input tidak sama dengan Output.

Secara Jenis Proses

Proses batch : Memasukkannya hanya diawal proses
Proses Kontinyu: Aliran masukan dan keluaran terus-menerus terjadi selama proses berlangsung
Proses semibatch: Setiap proses diluar batch dan kontinyu