BUKU PANDUAN PRAKTIKUM

VENTILASI TAMBANG

Penyusun :

Tim Dosen dan Asisten Ventilasi Tambang 2019/2020

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK PERTAMBANGAN JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN“ YOGYAKARTA

2020

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadlirat Tuhan Yang Maha Esa atas hidayah

dan rahmat-Nya, sehingga penyusunan Buku Panduan Praktikum Ventilasi Tambang

ini dapat diselesaikan. Buku Panduan Praktikum ini disusun mengacu pada

kompetensi dasar dari mata kuliah Ventilasi Tambang, masukan dari alumni dan

industri pertambangan serta studi literatur.

Praktikum Ventilasi Tambang mencakup 6 acara praktikum, yaitu :

1. Pengukuran Data Kualitatif dan Kuantitatif Udara Tambang.

2. Simulasi Sistem Ventilasi Tambang Bawah Tanah Jaringan Seri dan Paralel

dengan Variasi Kecepatan Axial Fan dan Bukaan Regulator.

3. Pilot Tube dan Manometer U.

4. Pemodelan Jaringan Ventilasi Tambang Bawah Tanah Menggunakan Software

Kazemaru

5. Pemodelan Jaringan Ventilasi Tambang Bawah Tanah Menggunakan Software

Ventzim.

6. Studi Kasus Jaringan Ventilasi Tambang Bawah Tanah.

Perangkat Lunak (software) yang diperkenalkan pada Buku Panduan

Praktikum Ventilasi Tambang adalah Kazemaru. Software ini digunakan untuk

mensimulasikan kebutuhan udara bersih (segar) dan menentukan kuantitas dan

kualitas udara pada tambang bawah tanah.

Dalam kesempatan ini, kami menyampaikan penghargaan dan ucapan terima

kasih kepada :

1. Dr. Ir. Suharsono, MT. Dekan Fakultas Teknologi Mineral, Universitas

Pembangunan Nasional “Veteran“ Yogyakarta.

2. Dr. Edy Nursanto, ST, MT. Ketua Jurusan Teknik Pertambangan - FTM, UPN

“Veteran“ Yogyakarta.

3. Ir. Wawong Dwi Ratminah, MT. Koordinator Program Studi Sarjana Teknik

Pertambangan – FTM, UPN “Veteran” Yogyakarta.

4. Ir. Suyono, MS. Kepala Laboratorium Ventilasi Tambang, Program Studi

Sarjana Teknik Pertambangan – FTM, UPN “Veteran” Yogyakarta.

5. Seluruh Asisten yang telah bekerja keras dengan penuh rasa tanggung jawab

dalam persiapan dan pelaksanaan Praktikum Simulasi dan Komputasi

Pertambangan.

6. Semua pihak yang telah memberikan bantuan baik informasi, data maupun

pemikiran untuk penyusunan Buku Panduan Praktikum ini.

Harapan kami, semoga Buku Panduan Praktikum ini dapat bermanfaat, bagi

mahasiswa peserta praktikum Ventilasi Tambang, maupun pembaca pada umumnya.

Yogyakarta, 29 Desember 2019 Editor,

( Tim Dosen dan Asisten )

iii

DAFTAR ISI Halaman

KATA PENGANTAR ……………………………………………………….. ii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ v

DAFTAR TABEL …………………………………………………………….. vi

DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………. vii

BAB

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang …………………………………………………………. 1 1.2. Tujuan Praktikum ………………………………………………………. 1

II. PERALATAN

2.1. Digital Oxygen Meter …………………………………………………. 2 2.2. Digital Humadity / Anemometer ………………………………………. 3 2.3.Vane Anemometer …………………………………………………........ 5 2.4. Sling Psychrometer ……………………………………………………. 6 2.5. Fan …..………...………………………...………………………......... 7 2.6. Pitot Tube ……………………………...………………………............ 8 2.7. Manometer U ………………………...………………………………….. 9 2.8. Mine Ventilation Survey ……...………………………………………. 10 2.9. Shock Loss ………………...………………………………………….. 11

III. PENGUKURAN DATA DI LABORATORIUM

3.1. Tujuan Pengukuran …………………………………………………… 14 3.2. Pengukuran Yang Dilakukan Di Laboratorium ……………………….. 14 3.3. Cara Pengukuran ………………………………………………………. 15 3.4. Prosedur Percobaan …………………………………………………… 19 3.4.1. Pengukuran Kandungan Oksigen Menggunakan Digital Oxygenmter…………………………………………………………… 19 3.4.2. Pengukuran Kelembaban Udara Menggunakan Digital Humidity / Anemometer ………………………………………………………….. 22 3.4.3. Pengukuran Kelembaban Udara Dalam Ruang…………………. 24 3.4.4. Pengukuran Kecepatan Aliran Udara Pada Saluran Ventilasi…… 24 3.4.5. Pengukuran Tekanan Udara Dengan Pitot Tube dan Manometer U 25 3.4.6. Data Pengukuran………………………………………..…...…… 25

iv

IV. SISTEM ANALISA VENTILASI UDARA KAZEMARU

4.1. Garis Besar Sistem …………………………………………………… 27 4.1.1. Karakteristik Sistem …………………………………………… 27 4.1.2. Susunan Peralatan …………………………………………….. 28 4.2. Dasar-Dasar Pengoperasian Kazemaru ………………………………. 28 4.2.1. Pendahuluan …………………………………………………… 29 4.2.2. Istilah dan Simbol Pada Program Ini ………………………….. 30 4.2.3. Membuat Node Permukaan 1 dan 2 …………………………… 33 4.2.4. Membuat Node Bawah Tanah 3,4,5,6 dan 7 ………………….. 33 4.2.5. Temperatur Permukaan ……………………………………….. 34 4.2.6. Membuat Jalan ………………………………………………… 34 4.2.7. Membuat mesin Angin ………………………………………… 34 4.2.8. Menyimpan Data ………………………………………………. 35 4.3. Analisis …………………………………………………………......... 35 4.3.1. Edit dan Menganalisa ……………………………………......... 35 4.4. Simulation of Mine Fire ……………………………………………... 40 4.4.1. Metode Perhitungan …………………………………………… 41 4.4.2. Tindakan Untuk mengatasi Masalah Dalam Perhitungan Aliran Udara …………………………………………………… 43 4.5. Unit Sistem Data Unit SDT ………………………………………….. 43 V. STUDI KASUS JARINGAN VENTILASI TAMBANG BAWAH TANAH

5.1. Latar Belakang………………………………………………………… 45 5.2. Rumusan Masalah…………………………………………………….. 45 5.3. Tujuan Praktikum……………………………………………………… 45 5.4. Manfaat………………………………………………………………... 45 5.5. Prosedur Praktikum……………………………………………………. 46 DAFTAR PUSTAKA …………………...…………………………………….. 49

LAMPIRAN

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Digital Oxygenmeter ……………………………………………………. 2

2.2. Digital Humadity / Anemometer ………………………………………………. 3

2.3. Vane Anemometer ……………………………………………………….. 5

2.4. Sling Psychrometer ……………………………………………………… 6

2.5. Centrifugal Fan …..………...……….……………..……………….. ….. 7

2.6. Axial Fan ………………………………………..………….…………… 8

2.7. Pitot Tube …… …………………………………...……………………. 9

2.8. Manometer Pipa U …………….………………………………...……… 9

2.9. Peralatan Yang Digunakan Survey ………………………………..…….. 10

2.10. Metode pengukuran Kecepatan Aliran Udara ………………………….. 10

2.11. Shockloss Factor ………………………………………………………... 12

2.12. Shockloss Factor Pada perubahan Penampang Saluran Udara …………. 13

2.13. Shocloss Factor Pada Persimpangan Saluran Udara …………………… 13

3.1. Sketsa Sistem Aliran Udara Dengan Titik-titik Pengukuran Pada

Model Saluran Ventilasi Laboratorium ………………………………….. 15

3.2. Cara-cara Pengukuran Perbedaan Head Dengan Menghubungkan

Pitot Tube dan Manometer U…………………………………………… 16

3.3. Diagam Moody ………………………………………………………….. 18

3.4. Digital Oxygenmeter ……………………………………………………… 19

3.5. Digital Anemometer-Humiditymeter ……………………………….......... 22

5.1. Tampilan dari software Ventsim Visual 3…………………………………. 46

5.2. Input data resistansi……………………………………………………….. 46

5.3. Input data k-factor………………………………………………………………… 47

5.4. Input data dimensi saluran udara………………………………………….. 47

5.5. Layer primer dan secondary…………………………………………………….. 48

5.6. Input data fan……………………………………………………………………… 48

vii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

3.1. Kekasaran Absolute Dari Beberapa Permukaan ……………………………. 25

3.2. Absolute and Kinematic Viscosity of Air at Standard Atmospheric

Pressure – SI Units ………………………………………………………… 26

4.1. Data Jaringan Ventilasi……………………………………………………… 32

viii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN Halaman

A. PSYCHROMETRIC CHARTS

B. FAKTOR GESEK (K) TEROWONGAN BUKAN BATUBARA

C. PANJANG EKUIVALEN UNTUK BERBAGAI SUMBE SHOCKLOSS

D. CONTOH TABEL HASIL PENGAMBILAN DATA

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Ventilasi tambang merupakan salah satu aspek penunjang bagi

peningkatan produktivitas para pekerja tambang bawah tanah. Pada tambang

bawah tanah, sistem ventilasi diperlukan selain untuk menyediakan oksigen guna

memenuhi kebutuhan pernapasan manusia atau pekerja juga dibutuhkan untuk

mendilusi gas-gas beracun, mengurangi konsentrasi debu yang berada di dalam

udara tambang dan untuk menurunkan temperatur udara tambang sehingga

memungkinkan tercipta kondisi kerja yang aman dan nyaman.

Pada dasarnya ventilasi merupakan upaya pengontrolan terhadap kualitas

dan kuantitas udara tambang. Pengendalian kualitas udara tambang bertujuan

untuk menjaga agar kondisi udara tambang sesuai dengan persyaratan yang

ditentukan antara lain pengendalian terhadap gas-gas yang berbahaya maupun

debu-debu tambang serta pengaturan temperatur dan kelembaban udara tambang.

Sedangkan pengendalian kuantitas udara bertujuan untuk mengatur jumlah udara

bersih yang mengalir ke dalam tambang sehingga udara yang dialirkan tersebut

mencukupi sesuai jumlah yang dibutuhkan.

1.2. TUJUAN PRAKTIKUM

Adapun tujuan praktikum ini adalah agar praktikan dapat melakukan

pengukuran terkait dengan ventilasi tambang dan dapat melakukan simulasi

jaringan ventilasi tambang untuk membantu pemahaman teori-teori yang

diberikan dalam perkuliahan.

2

BAB II

PERALATAN Dalam praktikum pengukuran di laboratorium ventilasi tambang

digunakan beberapa jenis peralatan, yaitu digital oxygen meter, digital

humadity/anemometer, digital anemometer, sling psychrometer, vane

anemometer, Altimeter, barometer, pitot tube dan manometer U.

2.1. DIGITAL OXYGENMETER

Alat ini digunakan untuk mengukur kandungan oksigen dalam udara atau

dalam suatu larutan (lihat Gambar 2.1).

Gambar 2.1. Digital Oxygenmeter

3

Udara normal mengandung oksigen 20,95 % volume atau sering dibulatkan

menjadi 21 % volume. Selengkapnya komposisi udara dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Komposisi Udara Normal

Unsur Persen Volume (%)

Persen Berat (%)

Nitrogen (N2) Oksigen (O2) Karbondioksida (CO2) Argon (Ar), dll

78,09 20,95 0.03 0,93

75,53 23,14 0,046 1,284

2.2. DIGITAL HUMADITY / ANEMOMETER

Digital Humadity / Anemometer adalah alat untuk mengukur kelembaban

udara sekaligus bisa untuk mengukur kecepatan udara secara digital (lihat Gambar

2.2).

Gambar 2.2. Digital Humidity / Anemometer

4

Kelembaban udara tambang merupakan banyaknya kandungan uap air yang

ada di udara tambang yang biasanya dinyatakan dengan ”relatif humidity (RH)”.

Batas kelembaban relatif yang diperkenankan untuk tambang bawah tanah adalah

65% - 95% dan nilai ini dapat ditentukan secara digital.

Kelembaban udara dapat dibagi dua yaitu :

• Kelembaban relatif, adalah perbandingan sejumlah uap air yang ada

diatmosfer dengan sejurnlah udara jenuh pada temperatur yang sama

• Kelembaban udara absolut adalah berat uap air yang ada pada atmosfer,

biasanya dinyatakan dalam persen (%) udara kering. Batas kelembaban relatif

yang diperkenankan untuk tambang bawah tanah adalah tidak lebih dari 85 %

dan nilai ini dapat ditentukan secara grafis dengan menggunakan grafik

psychrometrik.

Kelembaban relatif merupakan perbandingan antara tekanan uap dari

udara pada keadaan tertentu dengan tekanan uap udara pada keadaan jenuh, pada

keadaan temperatur yang sama. Kelembaban relatif dapat dihitung dengan

menggunakan pendekatan rumus :

Pv = Ps’ - 1,3tw- 2.800

tw)-)(tdPs'-(Pb

∅ = 100PsPv

× %

dimana :

∅ = kelembaban relatif, %

∅ = Pb = tekanan barometer, inHg

Ps = tekanan uap jenuh pada td, in Hg

td = temperatur cembung kering, °F Ps’ = tekanan uap jenuh pada tw, in Hg

tw = temperatur cembung basah, °F Pv = tekanan uap air, in Hg

5

Sedangkan untuk perhitungan densitas udara dengan menggunakan

pendekatan rumus :

W = 0,0622 Pv-Pb

Pv lb/lb dry air dimana :

Pa = Pb – Pv in Hg W = specific humadity, lb /lb

dry air

v = specific volume, ft3/lb

Td = (460 + C) °R w = densitas udara, lb/ ft3

v =Pa

(Td) 53,3 ft3/lb

w = 1)W (1+

vlb/ ft3

2.3. VANE ANEMOMETER Vane Anemometer adalah suatu alat untuk mengukur kecepatan angin,

salah satu instrumen yang digunakan pada kantor stasiun cuaca. Istilah ini berasal

dari bahasa Yunani, yaitu dari kata anemos, maksudnya memutar. Anemometer

pertama kali ditemukan oleh Leon Battista Alberti. Anemometer digunakan untuk

mengukur kecepatan angin. Dalam praktikum ini, digunakan vane anemometer

untuk mengukur kecepatan udara yang mengalir dalam jaringan ventilasi.

Gambar 2.3. Vane Anemometer

6

2.4. SLING PSYCHROMETER

Alat ini digunakan untuk mengukur kelembaban udara dalam ruang

terbuka (lihat Gambar 2.4). Sling psychrometer terdiri dari dua buah termometer

air raksa, yaitu termometer untuk mengukur temperatur cembung kering (dry

bulb) dan cembung basah (wet bulb).

Gambar 2.4. Sling Psychrometer

Pada prinsipnya termometer cembung kering mencatat temperatur udara

pada udara bebas atau di atmosfer. Sedangkan termometer cembung basah

mencatat temperatur penguapan, dimana besarnya lebih kecil daripada temperatur

pada udara bebas.

Selisih antara temperatur cembung kering dan temperatur cembung basah

akan menunjukkan kondisi kejenuhan udara. Untuk kondisi jenuh, penguapan

tidak terjadi dan temperatur cembung basah dan kering akan sama. Bila kondisi

tidak jenuh, air akan menguap dari permukaan termometer cembung basah dengan

laju tertentu yang sebenarnya berbanding terbalik dengan tekanan uap dari uap air

yang berada di udara. Penguapan akan mendinginkan ujung termometer dan

temperatur akan turun.

7

2.5. FAN A. Centrifugal fan Centrifugal fan mempunyai roda kipas yang terdiri dari beberapa bilah

kipas yang mengelilingi pusat kipas (lihat Gambar 2.5). Fan jenis ini dapat

meningkatkan tekanan dalam aliran udara. Centrifugal fan, khususnya yang

menggunakan forwarded blades, cocok digunakan untuk keadaan aliran udara

dengan volume dan tekanan tinggi. Prinsip kerja dari fan ini dapat dilihat pada

skema di bawah ini. Udara masuk pada pusat kipas angin melalui roda kipas,

berputar 90˚ dan mengalami percepatan dikarenakan oleh gaya sentrifugal akibat

aliran bilah kipas. Kemudian udara ini keluar melalui housing.

Gambar 2.5. Centrifugal Fan

B. Axial Fan Axial fan adalah kipas yang berbentuk sekrup (lihat Gambar 2.6). Prinsip

kerja dari fan jenis ini adalah dengan memberikan percepatan tangensial ke udara

saat melewati impeller. Gaya sentrifugal yang dihasilkan relatif kecil dan dapat

diabaikan saat fan beroperasi pada kondisi terestimasi. Energi rotasi harus

terkonversi menjadi energi beraliran linier dan head static saat udara

meninggalkan impeller. Hal ini akan menghasilkan efisiensi yang tinggi. Axial fan

akan menghasilkan tekanan yang kecil dan debit yang besar.

8

Gambar 2.6. Axial Fan

2.6. PITOT TUBE Pitot tube digunakan untuk mengukur tekanan udara pada aliran udara

berkecepatan tinggi dan sering dijumpai pada pesawat terbang. Pitot tube terdiri

dari dua pipa konsentris yang berbentuk L. Pipa bagian dalam mempunyai ujung

muka yang terbuka tempat aliran udara masuk, Sedangkan pipa bagian luar

tertutup ujungnya yang disekeliling ujungnya terdapat lubang-lubang kecil tempat

aliran udara masuk. Head aliran udara yang melalui pitot tube diukur oleh

manometer yang dihubungkan dengan selang-selang plastik. Head yang diukur

adalah total head, static head, dan velocity head.

Tekanan Total = Tekanan velocity + Tekanan Statis

Pt = Pv + Ps

Maka, Pv = Pt - Ps

9

Gambar 2.7. Pitot Tube

2.7. MANOMETER U Bentuk manometer U sederhana adalah tabung vertikal U yang diisi

dengan air, kedua kaki dari tabung U dihubungkan dengan titik yang akan diukur

perbedaan tekanannya oleh sebuah tabung plastik, setelah dihubungkan maka

cairan akan mengalir ke tempat yang lebih rendah. Fungsi manometer ialah untuk

mengatur tekanan yang tidak terlalu besar. Selain itu manometer juga dapat

mengukur perbedaan tekanan, tergantung pada berat jenis fluida yang digunakan.

Gambar 2.8. Manometer Pipa U

10

Prinsip kerja manometer adalah sebagai berikut: Gambar a. Merupakan gambaran sederhana manometer tabung U yang diisi

cairan setengahnya,dengan kedua ujung tabung terbuka berisi cairan

sama tinggi.

Gambar b Bila tekanan positif diterapkan pada salah satu sisi kaki tabung,

cairan ditekan kebawah pada kaki tabung tersebut dan naik pada sisi

tabung yang lainnya. Perbedaan pada ketinggian, “h”, merupakan

penjumlahan hasil pembacaan diatas dan dibawah angka nol yang

menunjukkan adanya tekanan.

Gambar c Bila keadaan vakum diterapkan pada satu sisi kaki tabung, cairan

akan meningkat pada sisi tersebut dan cairan akan turun pada sisi

lainnya. Perbedaan ketinggian “h” merupakan hasil penjumlahan

pembacaan diatas dan dibawah nol yang menunjukkan jumlah

tekanan vakum.

2.8. MINE VENTILATION SURVEY Mine Ventilation Survey adalah sebuah prosedur yang teratur,

membutuhkan data mengenai kuantitas distribusi aliran udara, tekanan, dan

kualitas udara di sepanjang jalur udara utama. Tujuan dilakukan survey adalah

untuk memastikan semua tempat bekerja di dalam terowongan menerima aliran

udara sesuai yang dibutuhkan secara efisien dan efektif, menyesuaikan terhadap

rencana ventilasi agar selalu up to date, dan melakukan verifikasi terhadap arah,

kuantitas, dan pemisahan daripada aliran udara di sepanjang infrastruktur

ventilasi, termasuk jalur keluar pekerja yang tetap dipelihara. Adapun peralatan

yang digunakan adalah :

11

Gambar 2.9. Peralatan Yang Digunakan Survey

(a) (b) (c)

Gambar 2.10. Metode Pengukuran Kecepatan Aliran Udara

(a) Continuous Traversing (b) Fixed Point Traversing Pada Terowongan Segi Empat (c) Fixed Point Traversing Pada Terowongan Bulat Titik – titik tersebut pada masing – masing bentuk lubang bukaan terowongan

(fixed points traverse) menunjukkan titik – titik yang harus dilakukan pengukuran

agar pengukuran laju udara dapat valid dan data dapat dipercaya, dengan

menggunakan alat tabung pitot statis.

2.9. SHOCK LOSS Ketika jalur udara yang ada, dibutuhkan untuk mengubah arah, tambahan

pusaran udara akan diinisiasikan. Penyebaran dari skala besar Eddy,

12

membutuhkan energi mekanis dan hambatan dari jalur udara akan meningkat

secara signifikan. Ini terjadi pada belokan, simpangan, perubahan terhadap ukuran

jalur udara, halangan, regulator pada beberapa titik. Beberapa efek dari shock

losses tersisa pada faktor-faktor yang paling tidak menentu yang mempengaruhi

hambatan jalur udara. Beberapa kumpulan rumus :

. Q2 …. Pa ,

.…. Ns2/m8

…... Ns2/m8

…… Ns2/m8 Keterangan :

P & R adalah akibat shock losses.

X = shock loss factor ,

ρ = densitas udara

A = luas penampang,

Leq = panjang ekivalen

per = keliling penampang

1. Akibat Bending

Gambar 2.11. Shockloss Factor

13

2. Akibat Perubahan pada Penampang a. Pembesaran b. Pengecilan

Gambar 2.12. Shockloss Pada Perubahan Penampang Saluran Udara

3. Akibat Persimpangan (diverging circular branch)

Gambar 2.13. Shockloss pada persimpangan Saluran Udara

14

BAB III

PENGUKURAN DATA DI LABORATORIUM

3.1 TUJUAN PENGUKURAN

a. Mengetahui kandungan oksigen dalam udara.

b. Mengetahui pengaruh pengaturan udara terhadap kelembaban relatif.

c. Mengetahui pengaruh percabangan terhadap kondisi aliran udara.

d. Mengetahui pengaruh perubahan penampang terhadap aliran udara.

e. Mengetahui pola aliran udara pada titik-titik pengamatan.

f. Mengetahui pengaruh penambahan booster (auxiliary fan) pada kondisi udara.

3.2 PENGUKURAN YANG DILAKUKAN DI LABORATORIUM

Pengukuran yang dilakukan di laboratorium meliputi :

a. Pengukuran kandungan oksigen dalam udara menggunakan digital

oxygenmeter.

b. Pengukuran kelembaban udara menggunakan digital humidity/

anemometer.

c. Pengukuran kecepatan udara mnggunakan digital humidity/ anemometer

atau digital anemometer.

d. Pengukuran kelembaban udara menggunakan sling psychrometer.

e. Pengukuran ketinggian dan tekanan udara menggunakan altimeter dan

barometer.

f. Pengukuran kecepatan udara dalam saluran udara dengan anemometer.

g. Pengukuran dimensi dan penggunaan karakteristik jaringan.

h. Pengukuran tekanan udara (pressure measurement) dengan menggunakan

pitot tube dan manometer U.

15

3.3. CARA PENGUKURAN

Kecepatan aliran udara adalah parameter ventilasi yang paling sering

diukur di dalam udara tambang. Peralatan ukur kecepatan aliran udara bermacam-

macam tergantung pada besar kecilnya kecepatan aliran udaranya.

Pengukuran kecepatan aliran udara secara langsung menggunakan alat

anemometer jenis whirling. Selama pengukuran diperlukan stopwatch agar

kecepatan aliran udara yang melalui anemometer dapat dicatat. Waktu adalah

lamanya pembacaan dari perputaran yang dilakukan dari permukaan sampai akhir

periode yang telah ditentukan, Pembacaan selama satu periode memungkinkan

terjadinya kesalahan.

Pengukuran kecepatan aliran udara dilakukan pada tempat udara masuk

(intake end) yaitu pada bagian saluran udara yang posisinya berada pada ( titik A1

dan A2 pada Gambar 3-1 ), dan dilakukaan pada tempat udara keluar (discharge

end) dengan alat ditempatkan pada pusat saluran udara dan tegak lurus dari sumbu

saluran (titik A3 pada Gambar 3-1).

Gambar 3.1 Sketsa sistem aliran udara dengan titik-titik pengukuran pada model saluran ventilasi laboratorium

Pengukuran tekanan udara pada aliran udara berkecepatan tinggi sering

dilakukan dengan alat pitot tube dan sering dijumpai pada pesawat terbang.

Sebenarnya yang diperoleh dari pengukuran ini adalah total head, static head, dan

velocity head.

16

Gambar 3.2. Cara-cara pengukuran perbedaan head dengan menghubungkan pitot tube dan manometer U

Apabila cairan di dalam manometer U tersebut bukan air tetapi cairan

lainnya, maka pembacaan harus dikoreksi dengan berat jenis cairan tersebut.

Koreksi untuk berat jenis dan kemiringan dari manometer U adalah sebagai

berikut:

H = ( h x SG ) x Sin α

Dimana :

H = Head sebenarnya dalam mm air

h = Pembacaan head karena kemiringan ukuran

SG = Spesific gravity dari cairan yang dipakai

α = Kemiringan manometer U yang dipakai, dinyatakan dengan sudut

kemiringan.

Apabila ternyata tekanan yang diamati berubah-ubah, dalam manometer

tersebut, maka dicatat harga maksimum yang dicapainya. Dalam pengukuran ini

faktor-faktor seperti temperatur, kelembaban, dan tekanan barometer harus

dicatat. Untuk mengukur banyaknya udara lewat (debit udara) pada suatu

pengukur per menit maka dihitung dengan rumus :

Q = V x A

Dimana :

Q = jumlah atau debit udara dalam (m3/menit)

V = Kecepatan aliran udara (m/menit)

A = Luas penampang (m2)

17

Pemilihan titik pengukuran berdasarkan kelainan-kelainan seperti belokan,

penyempitan, perluasan dan sebagainya yang mempengaruhi jalannya udara

tersebut. Pengukuran dari tiap belokan dilakukan pada posisi kurang lebih 3x

diameter sebelum dan sesudah terjadinya kelainan tersebut. Efisiensi

Efisiensi dapat diukur dengan membandingkan antara fan power dan air power.

η =

Persamaan Bernoulli Keterangan : η = Efisiensi ( % ) Pa = air power ( KW ), Q = Debit ( m3/s), H = Head ( Pa ) V = tegangan (Volt), I = Arus (Ampere) Pi = Fan Power (KW) Hambatan Dengan: Rl = Hambatan pada aliran Laminar Rt = Hambatan pada aliran Turbulen

L = Panjang ( m ) R = Jari Jari ( m )

f = Koefisien friksi ( koefisien gesekan ) per= Keliling penampang ( m ) A = Luas Penampang ( m2 ) μ = Viskositas Bilangan Reynold Ketentuan :

μ = konstanta proporsionalitas = viskositas dinamilk μ udara = (17,0 + 0,045 t) x 10-4 (Ns/m2)

Dengan, t = Suhu (0-60°C)

Bila, Re < 2000= aliran laminar,

18

sedangkan Re > 2000= aliran turbulen

Untuk menentukan koefisien kekasaran/Coefficient of friction (f) dapat menggunakan Diagram Moody :

Gambar 3.3 Diagram Moody

19

3.4. PROSEDUR PERCOBAAN 3.4.1. PENGUKURAN KANDUNGAN OKSIGEN MENGGUNAKAN

DIGITAL OXYGENMETER

3.4.1.1. Deskripsi alat

Gambar 3.4 Digital Oxygenmeter

20

3.4.1.2. Prosedur pengukuran

A. Kalibrasi

1. Lepas “Oxygen Probe plug” dari socket masukan instrument utama

2. Hidupkan alat dengan cara menekan tombol “Power Off/On”

3. Geser pilihan “O2/DO” ke posisi “O2”

4. Tekan tombol “Zero” maka tampilan layar akan menunjukkan angka nol

5. Sambungkan “Oxygen Probe plug” pada socket masukan instrument,

tunggu paling lama 5 menit sampai tampil nilai pembacaan menjadi stabil

& tidak berfluktuasi

6. Tekan tombol “O2 CAL” maka tampilan akan menunjukkan nilai 20,9

atau 20,8

Catatan :

Lakukan kalibrasi pada tempat yang luas dan ventilasinya baik

B. Pengukuran oksigen dalam udara

1. Sesudah alat dikalibrasi, maka alat siap untuk mengukur kandungan

oksigen

2. Geser pilihan “O2/DO” ke posisi “O2”

3. Tampilan akan menunjukkan nilai % oksigen di udara

C. Pengukuran suhu

1. Pada waktu pengukuran tampilan LCD bagian bawah akan menunjukkan

nilai suhu

2. Tekan tombol “oC/oF” sekali untuk merubah tampilan unit suhu dari “oC

ke oF” atau “oF ke oC”

D. Data hold

1. Pada waktu pengukuran, tekan tombol “Data Hold”, maka tampilan akan

bertahan pada nilai tersebut dan LCD menunjukkan tanda “D.H”

2. Tekan tombol “Data Hold” sekali lagi maka data hold tidak berfungsi

21

E. Data record (makimum, minimum, rata-rata)

DATA RECORD berfungsi untuk merekam atau menunjukkan mulainya

pengukuran dan menampilkan nilai maksimum, minimum, rata-rata

Untuk memulai fungsi DATA RECORD tekan tombol “Memory Record”

sekali, maka symbol “REC” terlihat pada tampilan LCD.

Ketika symbol “REC” terlihat :

a) Tekan tombol “Memory CALL” sekali, maka symbol “Max” dan nilai

maksimum akan terlihat pada tampilan LCD

b) Tekan lagi tombol “Memory CALL”, maka symbol “Min” dan nilai

minimum akan terlihat pada tampilan LCD

c) Tekan tombol “Memory CALL” sekali lagi, maka symbol “AVG” dan

nilai rata-rata akan terlihat pada tampilan LCD

d) Untuk keluar dari fungsi “Memory record”, tekan tombol “RECORD”

sekali lagi, maka tampilan akan kembali data pembacaan yang sedang

berlangsung.

Setelah fungsi “Record” dihentikan, tanda “REC”, “Max”, “Min”, “AVG”

akan hilang.

22

3.4.2. PENGUKURAN KELEMBABAN UDARA MENGGUNAKAN

DIGITAL HUMIDITY / ANEMOMETER

3.4.2.1 Diskripsi Alat

Gambar 3.5

Digital Humidity / anemometer

3.4.2.2. PROSEDUR PENGUKURAN

A. Digital Anemometer

1. Pasang “Vane Probe Plug” pada “Input Socket”

2. Geser “Function Switch” ke posisi “Fan”

3. Hidupkan dengan menekan tombol “Power OFF/ON

4. Pilih satuan suhu yang diinginkan dengan menggunakan tombol

konversi “oC/oF”

23

5. Pilih satuan pengukuran kecepatan udara (“m/s”, “km/h”, “f/min” atau

“knots”) menggunakan tombol “Anemometer unit”

6. Pegang “Vane Probe Handle” dengan tangan dan tempatkan “Vane

Probe Head” berlawanan terhadap sumber aliran udara, maka tampilan

akan menunjukkan kecepatan dan suhu secara langsung

Catatan :

Tanda titik kuning merupakan muka yang berlawanan dengan arah aliran

udara

B. Digital Humidity meter

1. Pasang “RH Probe Plug” pada “Input Socket”

2. Geser “Function Switch” ke posisi “% RH”

3. Hidupkan dengan menekan tombol “Power OFF/ON”

4. Pilih satuan suhu yang diinginkan dengan menggunakan tombol

konversi “oC/oF”

5. Tampilan akan menunjukkan nilai kelembaban (% RH) dan suhu (oC

atau oF) secara langsung

6. Jika nilai kelembaban lingkungan pengukuran berubah, maka

memerlukan beberapa menit untuk pembacaan “RH” yang stabil

C. Fungsi lain

1. Data Hold

Apabila pada waktu pengukuran tombol “Data Hold” ditekan, maka

nilai pengukuran akan ditahan dan LCD menampilkan symbol “D.H”

2. Data Record (Maks, Min)

Data Record berfungsi untuk merekam atau menunjukkan mulainya

pengukuran dan menampilkan pembacaan maksimum dan minimum.

Untuk memulai fungsi Data Record, tekan sekali tombol “Memory

Record”. Simbol “REC” akan muncul di layar LCD

Pada kondisi symbol “REC” tampil :

a. Tekan sekali tombol “Memory Recall”, symbol “Max” dan nilai

maksimum muncul pada tampilan layar

24

b. Tekan tombol “Memory Recall” sekali lagi, maka symbol “Min” dan

nilai minimum muncul pada tampilan layar

c. Untuk keluar dari fungsi memory record, tekan tombol “Memory

Record” sekali lagi, maka tampilan kembali pada pembacaan saat itu.

3.4.3. PENGUKURAN KELEMBABAN UDARA DALAM RUANG

1. Perhatikan bahwa reservoir dari termometer cembung basah telah

dibasahi air dan reservoir termometer cembung kering tidak basah.

2. Sling psychrometer diputar paling sedikit 200x per menit.

3. Baca secepatnya temperatur pada kedua termometer tersebut.

4. Jaga jangan sampai dry bulb terpanasi oleh tangan, sinar-sinar lainnya,

pernapasan atau pun panas badan.

5. Ulangi percobaan tersebut sampai didapat suatu harga yang konstan.

3.4.4. PENGUKURAN KECEPATAN ALIRAN UDARA PADA SALURAN VENTILASI

1. Pada saluran udara yang akan ditentukan kecepatan udaranya (titik A1,

A2, dan A3) dipasang alat penegak, supaya pemasangan anemometer

tegak lurus.

2. Pasang vane anemometer pada batang yang telah disediakan.

3. Pastikan bahwa jarum vane anemometer menunjuk angka nol sebelum

pengukuran dimulai.

4. Tempatkan vane anemometer pada posisi atas dari saluran udara, tegak

lurus pada sumbu saluran.

5. Biarkan vane anemometer bergerak kurang lebih 15 detik, untuk

mendapatkan kecepatan yang penuh, kemudian vane anemometer

dipastikan bergerak bersamaan dengan stopwatch.

6. Setelah 1 menit, hentikan vane anemometer dan stopwatch bersamaan.

7. Catat pembacaan vane anemometer, kecepatan aliran udara (m/menit)

pada saluran tersebut adalah hasil pembacaan vane anemometer dibagi

waktu pengukuran.

8. Kerjakan seperti butir 4 diatas sebanyak 3x pengukuran.

9. Dicari harga rata-rata pembacaan vane anemometer tiao titik

25

3.4.5. PENGUKURAN TEKANAN UDARA DENGAN PITOT TUBE DAN MANOMETER U 1. Siapkan pitot tube dan manometer U yang akan digunakan untuk

pengukuran tekanan udara pada saluran ventilasi.

2. Mengukur ( Head total, Head static, dan Head velocity) dengan cara

memasukkan pitot tube kedalam lubang saluran ventilasi tambang dan

pasangkan pipa manometer U pada ujung pitot tube dengan posisi ( Lihat

gambar 3.2.)

3. Lakukan pengukuran seperti cara no. 2 dengan variasi kecepatan Fan

yang berbeda-beda.

3.4.6. DATA PENGUKURAN

A. Data Literatur

1. Kekasaran absolut beberapa permukaan pipa ( Tabel 3.1)

2. Viskositas dan rapat massa udara kering pada tekanan atmosfer standar.

3. Bagan Moody untuk menentukan gesekan

4. Sifat sifat zat cair

B. Asumsi Data Laboratorium

1. Kebocoran (leakage) pada jaringan diabaikan

2. Udara bersifat compressible fluid

3. Aliran udara bersifat tunak ( steady state )

4. NVP ( Natural Ventilation Pressure ) diabaikan

5. Head dan Fan konstan

Tabel 3.1 (Kekasaran Absolute dari beberapa permukaan)

Bahan Kekasaran (ε) meter

Baja yang dikelilingi 0.0009-0.009

Beton 0.0003-0.003

Besi tulang 0.00026

Logam lembaran 0.00015

Baja komersial 0.000046

26

Tabel 3.2. Absolute and Kinematic Viscosity of Air at Standard Atmospheric Pressure - SI

Units:

Temperature - t - (K) Dynamic Viscosity - μ - (kg/m s) x 10-5

Kinematic Viscosity - ν - (m2/s) x 10-6

300 1.983 15.68

350 2.075 20.76

• 1 N s/m2 = 1 Pa s = 10 poise = 1,000 mm Pa s

• 1 m2/s = 1 x 104 cm2/s =1 x 104 stokes = 1 x 106 centistokes

• Kinematic viscosity converter

• Absolute or Dynamic Viscosity Conv

27

BAB IV

SISTEM ANALISA VENTILASI UDARA KAZEMARU

Modul ini dibuat untuk memberikan pengetahuan kepada mahasiswa, yang

akan menjadi tenaga keselamatan pada tambang bawah tanah agar lebih

memahami cara pengoperasian sistem analisa jaringan ventilasi (Kazemaru),

sebagai satu instrumen pendukung untuk menganalisa jaringan ventilasi pada

tambang bawah tanah.

4.1. GARIS BESAR SISTEM

4.1.1. Karakteristik Sistem

Pekerjaan Analisa Jaringan Ventilasi Udara pada pertambangan yang

sesungguhnya tidak hanya melakukan penghitungan saja. Pekerjaan tersebut

terdiri dari kombinasi beberapa pekerjaan berikut:

1. Pembuatan Data Jaringan Ventilasi

2. Melaksanakan Analisa Volume Udara

3. Menampilkan Hasil Analisa

Pada saat menampilkannya, sangat penting sekali untuk penampilan yang

mudah dipahami, dan penampilan dengan gambar adalah yang paling efektif.

4. Melaksanakan kajian terhadap hasil analisa, dan apabila diperlukan dapat

melakukan perubahan data Jaringan Ventilasi Udara, memulai kembali dari

prosedur 1.

Sistem Analisa Ventilasi Udara KAZEMARU adalah sistem

komperhensif yang telah dikembangkan agar pekerjaan analisa jaringan ventilasi

udara dapat dikerjakan oleh siapapun dan dilaksanakan dengan mudah. Sistem ini

telah diterapkan di semua tambang batubara utama di Jepang, dan memiliki

karakter sebagai berikut:

a. Sistem yang dikembangkan untuk digunakan pada Komputer / PC,

pengoperasiannya mudah.

28

b. Pembuatan perubahan data dapat dilakukan sembari melihat gambar jaringan

ventilasi udara yang ditampilkan pada monitor. Program secara konstan

melakukan pengecekkan sehingga kesalahan pengisian dapat dicegah.

c. Titik maksimum dari jaringan ventilasi udara yang dapat dilakukan analisa

adalah 1.000 titik, Jumlah lorong maksimum 2.000 buah Lorong.

d. Lama waktu penghitungan untuk jaringan ventilasi udara yang memiliki sekitar

100 titik dan 200 buah lorong, pada umumnya membutuhkan waktu kurang

dari 2 menit.

e. Selain dari tahanan udara, sistem ini dapat mempertimbangkan tekanan

ventilasi udara alami, grafik karakteristik fan, lorong dengan volume udara

tetap, dan seperti halnya pintu angin, dapat juga dipertimbangkan tahanan

udara yang berbeda berdasarkan arah dari ventilasi udara.

f. Dapat melakukan analisa jaringan ventilasi udara pada saat terjadi kebakaran

g. Dapat menampilkan gambar distribusi volume udara, tekanan udara melalui

monitor, ploter atau printer.

h. Pada saat melakukan analisa kebakaran, dapat ditampilkan penyebaran gas

kebakaran, suhu, konsentrasi. Juga dapat ditampilkan pergerakan gas

kebakaran sesuai pergerakan waktu.

i. Memiliki fungsi sebagai Data Base, sehingga memungkinkan untuk melakukan

pengecekkan data, perbandingan hasil, dan pencarian data. Selain itu, dapat

melakukan penghitungan tahanan ventilasi udara dengan berdasarkan jenis

data, panjang lorong, luas lorong, koefisien gesek.

j. Dapat juga digunakan pada Komputer IBM

4.1.2. Susunan Peralatan

a. Komputer (CPU)

b. Monitor

c. Printer

d. Ploter

4.2. DASAR-DASAR PENGOPERASIAN KAZEMARU

Mengedit data jaringan ventilasi dengan cara grafis yang interaktif

29

- Menganalisis jaringan ventilasi (distribusi aliran udara; normal dan kondisi

kebakaran)

4.2.1.Pendahuluan

Menu yang tampak di atas akan timbul pada display ketika program KAZEMARU iAvwin.exe diaktifkan dari menu.

<File> membuka atau menyimpan file-file, print, keluar sistem dan lain-lain

<Edit> membuat, mengubah dan menghapus node-node, jalan tambang dan

kipas angin/mesin angin

<Analysis> menghitung distribusi-distribusi aliran udara

<Display> merubah setting-setting dari ukuran figure (gambar), ukuran tulisan,

warna garis dan data tampilan.

30

Data node-node, jalan-jalan tambang dan kipas-kipas diperlukan untuk analisa

jaringan ventilasi. Datanya disebut sebagai (Data jaringan fundamental/pokok)

4.2.2. Istilah dan simbol pada program ini

Jalan : lorong ventilasi tempat aliran udara

(Cabang, jalan udara) : yang ditentukan oleh nomor-nomor node di kedua

ujungnya yang ditunjukan sebagai garis antara 2

lingkaran

Jalan aliran udara tetap : ditunjukkan sebagai garis putus-putus

Node : persimpangan jalan atau bagian jalan yang

dipermukaan

Titik bawah tanah : ditunjuan dengan lingkaran tunggal

Titik dipermukaan : ditunjukkan dengan lingkaran ganda

Kipas-kipas : ditunjukkan dengan lingkaran ganda dengan

segitiga

Batas sistem (nilai-nilai batas dapat jauh lebih besar jika dibutuhkan)

Node : 800

Nomor node : 1000

Jalan-jalan : 1000

Mesin angin : 50

Node-node/titik-titik dipermukaan : 50

Nomor lokasi-lokasi jalan : 1000

Syarat- syarat yang dibutuhkan

- Banyaknya jalan-jalan yang dihubungkan dengan sebuah node/titik dibawah

tanah harus lebih dari 2

- Banyaknya jalan-jalan yang dihubungkan dengan sebuah node permukaan

atau node mesin angin harus lebih dari 1

31

- Elevasi node dari 2 sisi mesin angin harus sama

- Tidak boleh membuat jalan yang kedua ujungnya pada node yang sama

- Tidak boleh membuat rangkaian jalan yang kedua ujungnya pada titik/node

yang sama dan tidak memiliki jalan ke node yang lain

- Pemasangan dua node harus terhubung dengan hanya satu jalan

(tak ada masalah untuk perhitungan aliran udara akan tetapi akan menjadi

masalah untuk membedakan jalan udara/angin)

Contoh :

Jaringan ventilasi sederhana di atas akan dianalisa sebagai contoh. Di

dunia ada beberapa sistem unit yang berbeda untuk aliran udara, tekanan dan

tahanan. Sebagai contoh sistem jepang (m3/min) untuk kecepatan aliran udara,

(mmAq) untuk tekanan, (kgw s2/m8) untuk tahanan. Sedangkan untuk satuan

internasional SI [m3/s] untuk kecepatan aliran udara, [Pa] untuk tekanan, [Ns2/m8]

untuk tahanan dalam pharensis. Kazemaru dapat memakai semua sistem. Pada

contoh ini data akan ditunjukkan dengan system jepang dahulu kemudian dengan

system SI. Data jaringan ventilasi ditunjukkan dalam Tabel 4.1.

32

Tabel 4.1.

Data Jaringan Ventilasi

Elevasi untuk node 1,2,3 0 (m)

Elevasi untuk node 4,5 -100 (m)

Elevasi untuk node 6,7 -200 (m)

Temperatur udara untuk semua jalan 20 (C deg)

Tahanan untuk semua jalan 100(murgue)

Jepang Unit

0,98(Ns2/m8)

SI unit

Karakteristik mesin angin

Unit satuan Jepang SI unit

Tekanan (mmAq) Aliran udara

(m3/min) Tekanan (Pa)

Aliran udara

(m3/s)

100 0 980 0,0

90 1000 882 1,67

70 2000 686 33,3

40 3000 392 50,0

0 4000 0 66,7

Jumlah data = 5 Aliran udara =

1000 Jumlah data = 5

Aliran udara =

16,7

33

Pertama-tama satuan atau unit kazemaru harus diperiksa. Dialog yang

menunjukkan sistem unit yang sedang dipakai akan timbul pada saat menu help

(about) pada kazemaru dipilih. Jika sistem unit satuan berbeda dengan yang ingin

anda pakai, ubah file <unit sdt> dalam sebuah folder <sdt> tepat dibawah folder

yang termasuk program kazemaru. Di dalamnya berdasar pada perintah dalam

manual berikut (tentang sistem unit/system satuan)

4.2.3.Membuat node permukaan 1 dan 2

Pertama masukkan node 1 dan 2 dengan mengklik

<New Node>.

Gerakkan kursor untuk menentukan node yang

kita inginkan untuk node 1 dan klik kiri, kemudian

lingkaran dan dialog box akan timbul di layar. Klik

tombol surface dan masukkan angka 1 untuk node number dan 0 untuk

elevation node. Lingkaran ganda untuk nomor 1 akan timbul ketika mengklik

tombol <ok> pada dialog box tersebut.

Jangan lupa untuk mengklik tombol surface jika tidak anda tidak akan mendapat

jawaban/hasil yang benar. Kemudian input data untuk node 2 dengan cara yang

sama.

4.2.4. Membuat node bawah tanah 3,4,5,6 dan 7

Selanjutnya masukkan data node/titik 3,4,5,6 dan 7

(underground). Masukkan posisi node/titik dan data-

datanya dengan cara yang sama seperti node-node

34

dipermukaan. Jangan lupa pilih dengan cara mengklik tombol underground dan

masukkan data elevasi pada dialog/jendela <Make new node>.

4.2.5.Temperatur permukaan

Selanjutnya masukkan data temperatur permukaan.Pilih

<Analysis><Parameter>. Menu parameter akan tampil. Masukkan 20 pada kotak

untuk temperatur surface.

4.2.6.Membuat jalan

Sebuah jalan ditentukan dengan jalan

menempatkan dua nomor node pada masing-masing

ujungnya. Pertama akan dimasukkan jalan (1-4).

Klik <new road>, kemudian dialog box akan

muncul pada layar. Masukkan 100 murgue 100 (murgue)

(atau 0,98 [Ns2/m8] dan 20 [C] untuk tahanan dan

temperatur berturut-turut. Gambar jalan dan nilai

resistance akan muncul pada layar pada saat mengklik

tombol <Ok>. Bagian wilayah, panjang dan daya hantar

panas tidak diperlukan untuk analisis biasa dan

kosongkan saja jangan diisi. Data-data tersebut diperlukan untuk simulasi

kebakaran tambang batubara dan panas lingkungan.

4.2.7. Membuat mesin angin

Sebuah mesin angin ditentukan dengan

membagi dua node pada kedua ujung mesin

angin seperti halnya jalan. Arah aliran ventilasi

yang melewati mesin angin ditetapkan dari node

yang ditentukan pertama ke node yang

ditentukan berikutnya.

Klik <New fan>

Klik node 3 kemudian klik node 2

35

setelah itu akan timbul di layar dialog box untuk mesin angin <New fan>. 1000

[m3/min] atau 16,7 [m3/s] untuk satuan aliran udara, 5 untuk data kurva

karakteristik, dan 100 [mmAq] atau 980 [Pa]) untuk data tekanan pertama.

Masukkan semua data tekanan <pressure> 90,70,40 dan 0 (882,686,392 dan 0) ke

dalam tabel dengan mengklik tombol <next>. Kipas akan timbul setelah mengklik

tombol <OK>.

Sekarang semua data yang diperlukan untuk analisa jaringan ventilasi sudah

disiapkan, inii berarti <data jaringan utama> sudah terpenuhi.

4.2.8. Menyimpan data

Dianjurkan menyimpan (save) data sebelum meneruskan ke analisis. Klik

<File>, kemudian simpan / save data seperti cara pada aplikasi-aplikasi lain.

4.3. ANALISIS

Pilih <Analysis><airflow><standar analisis>

dialog box untuk <Analysis> muncul klik <start>

Perhitungan mulai dan selesai dalam beberapa saat jika datanya benar.

Klik <Close>

Pilih <Disp><Update>

Sebuah gambar yang terlihat seperti di bawah akan muncul di layar. Yang

kanan untuk sistem jepang dan yang kiri untuk sistem internasional.

4.3.1. Edit dan menganalisa

Berikut ini adalah menu untuk mengedit data yang sudah dibuat pada program kazemaru ini. <File>

Membuat data jaringan baru

Membuka data jaringan

36

Menyimpan data jaringan

Mencetak / print

<Edit>

Node baru

1. Membuat node baru. 2. Masukkan node baru pada roadway (jalan).

Gerakkan mouse untuk menentukan posisi yang tepat untuk node dan klik,

kemudian lingkaran dan dialog box muncul. Pilih tombol “surface node” atau

“underground node” dan masukkan nomor node, elevasi dari node tersebut.

Lingkaran dobel untuk “surface node” node dipermukaan atau satu lingkaran

untuk node di bawah tanah “underground node” dengan nomor akan timbul ketika

mengklik <OK> pada dialog.

“Chn Node”

1. Ganti elevasi node 2. Ganti lokasi node yang salah. Dialog box akan timbul

ketika mengklik dua kali node tersebut. Elevasi node bisa diubah oleh dialog

tersebut. Posisi node tersebut dapat diganti dengan memindahkan / mendrag

lingkaran node tersebut.

Del nod

Menghapus sebuah node

Klik dobel pada node, kemudian box dialog akan muncul. Pilih <yes>

Beberapa kondisi yang tidak memungkinkan menghapus node . oleh sebab itu

pertama-tama hilangkan kondisi yang tidak memungkinkan, kemudian hapus

nodenya lagi.

1. Sebuah node yang terhubung dengan jalur aliran udara yang tetap (fixed) atau

kipas (fan)

2. Bagian atau daya hantar panas jalan yang terhubung dengan node yang akan

dihapus berbeda.

3. Jalan di kedua ujungnya yang ada node akan sama dengan jalankeluar yang

akan terjadi jika nodenya dihapus.

4. Jumlah jalan-jalan yang terhubung bukan nol atau dua

37

New road

1. Membuat sebuah jalan baru,

2. Membuat jalan aliran udara tetap dengan cara keluar dari pilihan (quit). Pilih

kedua node dari jalan dengan mengklik kiri dahulu. Menekan tombol <ESC>

atau klik kanan dan pilih tomboll <STOP>. Setelah proses pemilihan dari

kedua node, dialog box akan terbuka. Tentukan jalan menjadi jalan biasa

(normal roadway) atau jalan aliran udara tetap dengan memilih tombol.

Chn road 1. Mengubah tahanan (resistance), kecepatan aliran udara dan

sebagainya.

2. Mengubah lokasi jalan

Pilih kedua node dari jalan dengan mengklik kiri kemudian

dialog box akan terbuka. Pilihan “change a location’ (merubah

lokasi) memungkinkan mengubah garis jalan dengan

menggunakan mouse. Klik kiri membuat garis nyata dan klik kanan membuat

garis tersembunyi. Klik pada node lain berarti proses pengubahan berakhir.

(Data lokasi jalan)

Sebuah jalan biasanya ditunjukkan dengan garis lurus antara dua node

pada layar. Bagaimanapun kadang-kadang lebih disukai digambarkan dengan

garis lengkung atau disembunyikan / tidak ditampakkan pada tempat dimana ia

melewati di bawah jalan lain. Perintah-perintah ini kebutuhan tersebut

memungkinkan. Juga beberapa symbol yang ditunjukkan berikut dapat

ditempatkan / ditunjukkan pada jalan sesuai pilihan pengguna.

Del road (menghapus jalan) 1. Menghapus sebuah jalan

Pilih kedua node dari jalan tersebut kemudian klik <OK>. Jalan akan terhapus.

<New fan> membuat mesin angin baru

38

Pilih kedua node mesin angin lalu sebuah dialog box akan muncul sebagai

catatan, mesin angin dapat dibuat jika elevasi kedua nodenya sama. Arah aliran

udara ventilasi yang melewatinya dari node yang pertama ditentukan ke node

yang ditentukan berikutnya. Masukkan data tekanan berdasarkan pada kecepatan

aliran udara, 2 kali unit aliran udara dan sebagainya.

Chn fan : mengganti data kipas yang sudah ada Del fan : menghapus mesin angin (fan) yang sudah ada Pilih kedua node dari mesin angin (fan) mesin angin yang dilepaskan <Analysis>

Flow standar : analisa distribusi aliran udara dalam jaringan kondisi mesin angin akan nampak ketika tombol <display data> ditandai

Parameter : merubah parameter-parameter yang dibutuhkan untuk proses analisa

Error : mengubah batasan (kesalahan rata-rata node yang diijinkan)

Acc : mengubah koefisien aksekrasi (1,6 : 1,5-1,8)

Front display step : tahapan-tahapan tampilan muka (min)

Fire node number : nomor node kebakaran

Fire temperatur : temperatur kebakaran

Fire time step : tahapan analisa waktu kebakaran (Min)

Finish time : waktu selesai analisa kebakaran

Gas concentration : perbedaan konsentrasi gas yang tercatat pada front

Maximum iteration : jumlah maksimum pengulangan

<Acc; acceleration coefficient> koefisien percepatan

Secara umum proses perhitungan terkumpul lebih cepat karena dipakai

nilai koefisien percepatan, bagaimanapun perhitungan menunjukkan

ketidakstabilan untuk nilai yang terlalu besar dan kedua-duanya malah berbeda.

Nilai akselerasi yang ideal adalah antara 1,6-1,8. Akibat dari koefisien akselerasi

dapat diketahui dan ini mengurangi jumlah pengulangan penting untuk

pemecahannya.

39

<Tool> <Fan Character display> tampilan karakter mesin angin menampilkan

kurva karakteristik mesin angin.

<Disp>

Update : menggambar kembali figure jaringan. Perintah ini

digunakan untuk menampilkan hasil perhitungan baru.

Display setting : perintah ini mengubah ukuran gambar, ukuran

huruf, sudut tampilan, nilai-nilai

dasar atas dan di bawah jalan. Nilai

yang ditampilkan di atas/di bawah

garis diplih dari list pada dialog.

Data penyertanya dapat ditampilkan

dengan programnya.

No

Flow_Std

Flow _IS

Direct

Press_loss

Resis

Res B

Temp_norm

Area

Leng

Conduct

Gas_conc

Road_name

Gas_temp

DBT

WBT

RH

Ent

Nomor tampilan

Kecepatan aliran udara pada kondisi standar

Kecepatan aliran udara pada kondisi insitu

Arah aliran udara

Kehilangan (loss) tekanan

Tahanan pada arah aliran normal

Tahanan pada arah aliran tidak normal

Temperatur pada kondisi normal

Bagian / wilayah

Panjang

Daya hantar panas dari bahan sekitar jalan

Konsentrasi gas berbahaya

Nama jalan

Temperatur kebakaran gas

Temperatur kering

Temperatur basah

Kelembaban relatif

Enthalpy

40

Nilai pada posisi node juga dipilih pada dialog box

Number

Elev

Pres_total

Pres_fan

Fire-temp

Hazard

Nomor

Elevation

Tekanan total

Penurunan tekanan oleh mesin angin

Temperatur kebakaran gas

Derajat node kebakaran

Fit to window : memilih ukuran gambar (figure) secara otomatis

untuk window yang sedang aktif

Zoom in and out : mengubah ukuran gambar (figure) menjadi

200%-50%

Zoom in with mouse : menampilkan ukuran gambar dengan tekanan

(dray) mouse

Left or right turn : mengatur gambar searah/berlawanan jarum jam

sebesar 450 setiap penekanan tombol

Print mode : dialog box “start printing” mulai mencetak atau “printer setup”

pengaturan pencetakan/print pada print mode dipilih. Print image ditampilkan segi

empat pada tampilan berarti kertas yang akan diprint. Hanya tombol ini

yang aktif pada posisi pencetakan dapat digeser dengan menggerakkan mouse,

kembali ke mode normal ketika tombol ditekan kembali.

Copy : untuk mengkopi layar dilakukan dengan perintah <Print screen> atau

<Alt+Print screen>

4.4. SIMULATION OF MINE FIRE (Simulasi kebakaran tambang)

Data-data berikut dibutuhkan untuk simulasi kebakaran tambang di bawah

tanah sebagai tambahan dari data normal analisa jaringan.

41

1. Panjang, wilayah, daya hantar panas sekitar jalan.

2. Informasi kebakaran tambang (nomor node dan temperatur kebakaran)

3. Jika “fire analysis finish time” (waktu berhenti analisis kebakaran) ditentukan

lebih dari nol, program akan mengkalkulasikan distribusi aliran udara pada

kondisi kebakaran. Jangan memakai elemen aliran udara pada jaringan untuk

simulasi kebakaran tambang.

4.4.1. Metode perhitungan

<Air flow calculation>

Cara menjalankan program ini akan dijelaskan sebagai berikut.

Program ini menggunakan “Node Potential Mode” untuk menghitung

tegangan node-nodenya.

Pertama-tama nilai perkiraan diberikan pada semua node. Kemudian

tekanannya akan diperiksa untuk mencocokan persamaan mengenai tekanan

secara berturut-turut. Proses ini akan diulang-ulang sampai keakuratan yang

diinginkan tercapai, untuk mengecek keakuratan perhitungan ;

“node flow error” = jumlah aliran udara ke/ dari node dihitung kemudian

“average node flow error” = rata-rata dari nilai absolut “node flow error” dihitung

“average node flow error” menjadi kecil sewaktu perhitungan aliran udara

diulang. Nilai ini idealnya harus nol tapi pada prakteknya 0,5-1,0 m3/min sudah

cukup. Jika nilai ini menjadi lebih kecil dari batasnya, hal ini disebut bahwa

perhitungan berhasil (converges). Perhitungan diatas disebut “Pressure

Calculation Procces” kemudian aliran-aliran udara dihitung menggunakan nilai

tekanan. Analisa dalam kondisi normal pada tahap ini dianggap selesai.

<Koefisien akselerasi>

Perhitungan aliran udara dilakukan secara berulang-ulang. Pertama-tama

nilai-nilai tekanan awal yang cocok diberikan kesamaan node bawah dalam

jaringan. Kemudian tekanan yang diberikan diperbaiki satu demi satu untuk

mendekati nilai akhir yang benar. Jika tekanan node ditentukan dengan P(,Z) for n

42

= pengulangan, peningkatan tekanan berikutnya P (n + 1) dihitung dengan

persamaan sebagai berikut secara umum.

P (n + 1) = P (n) + dP (n)

Dimana, dP (n) adalah koreksi untuk (Pn). Sudah diketahui bahwa peningkatan

akan bertambah jika digunakan modifikasi rumus berikut pengganti rumus

diatas.

P (n + 1)b = P (n) + Acc dP (n) @ @(Acc>1)

Acc = koefisien percepatan

<Fire condition> Kondisi kebakaran

Analisis kondisi kebakaran antara lain sebagai berikut :

Pertama-tama proses penghitungan tekanan dilakukan dan didapat

distribusi aliran udara, tahap ini dikenal sebagai “fire time 0”. Kebakaran

diasumsikan terjadi pada saat ini (api mulai berkobar). Api depan seperti kepala

gas dan asap berada pada node yang mulai terbakar. Kemudian penyebaran dari 0

muka api (s) dan temperatur udara akan dihitung setelah beberapa saat berlalu.

(fire time steep/tahap ke saat kebakaran) dari waktu kebakaran (fire time) 0

menggunakan distribusi aliran udara ini disebut proses penghitungan temperatur

(Temperatur Calculation Procces). Temperatur udara dihitung dengan rumus

sederhana yang menggunakan koefisien yang disebut dengan K-val. Ini

menentukan derajat penurunan temperatur sepanjang jalan. Ventilasi alam

berubah sesuai dengan berubahnya temperatur udara. Akibatnya akan

diperhitungkan, kemudian Proses Perhitungan Tekanan (Pressure Calculation

Procces) dilakukan lagi. Pada saat setelah api terbakar satu tahap kecepatan

kebakaran dan aliran udara yang baru dihitung.

43

4.4.2. Tindakan untuk mengatasi masalah dalam perhitungan aliran udara

1. Perbedaan dalam penghitungan tekanan

“Average node flow error” (kesalahan aliran udara node rata-rata) adalah

indicator perbedaan di perhitungan. Jika perhitungannya normal pada beberapa

kasus nilai-nilai ini bertambah besar dan perhitungan berhenti secara tidak normal.

Masalah inimengenai terlalu besarnya nilai koefisien percepatan. Pada kasus

nilainya dikurangi (dengan 0,1 s/d 0,2) oleh sebab itu perhitungan kasus dimulai

lagi.

Mungkin ada alasan lain untuk membedakan cara pengkalkulasiannya. Periksa

parameter-parameter untuk proses perhitungan

2. Waktu perhitungan yang terlalu lama

Lama atau sebentarnya waktu perhitungan ditentukan oleh jumlah

pengulangan untuk mendapatkan hasil. Jumlahnya ditampilkan selama dan

sesudah perhitungan. Standar pengulangan untuk mendapatkan hasil antara kira-

kira 3 kali jumlah total node, jika pengulangan untuk mendapatkan solusi lebih

dari 6 kali node dalam jaringan sepertinya ada beberapa alas an berikut untuk

membuat perhitungan lebih lambat dari seharusnya;

a. Terlalu banyak mesin angin atau perubahan yang tiba-tiba dari karakteristik

mesin angin, dalam kasus ini tidak ada metode yang cocok untuk

meningkatkan perumusan nilai-nilai tekanan tidak memusatkan dengan cepat

dan berkisar pada variasi jarak. Hal ini sifat nyata analisis jaringan,

bagaimanapun jika jarak kisarannya cukup kecil, perhitungannya dapat

dihentikan sebelum mencapai kondisi pengumpan yang sangat cepat. Pada

prakteknya aliran udara yang didapat cukup akurat.

b. Data tekanan yang salah , gunakan data yang benar

4.5. UNIT SYSTEM DATA UNIT .SDT

Sistem ini dapat menggunakan semua satuan untuk kecepatan aliran udara,

tekanan dan tahanan. Informasi ini diberikan pada file <UNIT.SDT>. Satuan-

satuan berikut digunakan dalam sistem :

Aliran udara :[m3/s], tekanan : [mmAq]=[Kgw/m2],tahanan:[weisbach]

44

Contoh konversi satuan <example of conversion coefficient (coeff)

Satuan aliran udara : [m3/min]dikonversi ke [m3/s] : coeff. = 0.01666667

Satuan tekanan : [mmAq] dikonversi ke [kgw/m2]: coeff. = 1.0

Satuan tahanan : [murgue] dikonversi ke Weisbach : coeff. = 0.001

Konversi-konversi ini ditulis pada kisaran <--coeff.-->

Karakter unitnya juga ditulis dalam kisaran <--unit-->, lalu karakter-karakter

tersebut akan ditampilkan jika diperlukan.

Parameter-parameter lain :

qel_f ; kesalahan aliran akhir

hbl_f : tekanan terakhir untuk ditambahkan untuk stabilitas

qel_i : kesalahan aliran awal

hbl_i : tekanan awal untuk menambah stabilitas

acc : kofisien akselerasi

avpc : koefisien perubahan tekanan rata-rata

Nfast : jumlah pengulangan internal

Moe_sw : display flag (1 : display/0:no display)

Ncalmax : jumlah pengulangan maksimal

45

BAB V

STUDI KASUS JARINGAN VENTILASI

TAMBANG BAWAH TANAH

5.1. Latar Belakang Ventilasi tambang merupakan kebutuhan yang sangat vital pada tambang

bawah tanah, ventilasi tambang berperan dalam menyuplai udara untuk aktifitas

didalamnya. Saat ini PT. Ale Indonesia telah mengembangkan salah satu tambang

bawah tanah yaitu Ale Block Cave, tambang ini masih dalam tahap development.

Aktifitas development dilakukan dalam rangka mempersiapkan fasilitas tambang

untuk aktifitas produksi. Permasalahan yang ditemukan didaerah ini adalah

aktifitas development yang terus berlanjut membutuhkan system ventilasi untuk

mendukung aktifitas tersebut. Upaya teknis yang dapat dimulai adalah membuat

perencanaan system ventilasi.

5.2. Rumusan Masalah

1. Sistem ventilasi tambang bawah tanah mana yang sesuai yang dapat

diterapkan dalam tambang.

2. Berapakah jumlah kebutuhan udara bersih pada tahun 2020.

5.3. Tujuan Praktikum

1. Mengetahui jumlah kebutuhan udara untuk mendukung development pada

tahun 2020.

2. Mengidentifikasi kebutuhan infrastruktur kontrol ventilasi dan auxiliary fan

yang dibutuhkan untuk mendukung sistem ventilasi.

5.4. Manfaat

Sebagai pembelajaran dan gambaran umum mengenai bagaimana cara

merancang system ventilasi tambang bawah tanah.

46

5.5. Prosedur Praktikum

Dalam pembuatan simulasi jaringan ventilasi menggunakan software Ventsim

Visual 3 ini diperlukan beberapa input data berupa resistansi udara, panjang jalur

udara, luas jalur udara dan data dari fan.

Gambar 5.1. Tampilan dari software Ventsim Visual 3

Untuk memulai suatu permodelan perlu dilakukan langkah-langkah sebagai

berikut :

1. Masukan data resistansi pada saluran udara dan resistansi pada sistem control

ventilasi ( Door ,bulkhead dan regulator).

Gambar 5.2. Input data resistansi

47

2. Masukan data Friction Factor yang ada pada saluran udara.

Gambar 5.3. Input data k-factor

3. Masukan data dimensi drift dan raise kemudian pilih k-factor sesuai saluran udara.

Gambar 5.4. Input data dimensi saluran udara

48

4. Buat layer primer sebagai layer yang mengakomodir sebuah tambang (mis: GBC,

DMLZ dan sebagainya) dan layer secondary untuk membedakan level per

level (mis: Undercut , Extraction dan sebagainya).

Gambar 5.5. Layer primer dan secondary

5. Masukan data fan utama, data fanyaitu flow, pressure, power danefficienc ,data

tersebut bisa di peroleh dari fan curve.

Gambar 5.6. Input data fan

49

DAFTAR PUSTAKA

1. Barenburg, A.W.T. , 1974, Psychrometry and Psychrometric Charts:Third Edition, Chamber of Mines of South Africa.

2. Hartman. H.L., (1982), “Mine Ventilation and Air Conditioning”, The Roland

Press Company, new York, Second Edition. 3. Hartman. H.L, (1987), “Introductory Mining Engineering”, A Wiley-

Interscience Publication, Jhon Wiley & son.Inc, Canada. 4. Hartman, Mutmansky, Romani, Wang., 1997, Mine Ventilation and Air

Conditioning, Third Edition., John Wiley & Sons.Inc: Canada. 5. Sweet. K., (1984), “Mining I”, Technical Publications Trust Prospect Place, Perth. 6. Japan Technical Cooperation Centre, (1995). “Basic Knowledge of

Underground Coal Mine Ventilation”, The Association for Overseas Technical Scholarship (AOTS). Japan.

7. New Energy Development Organizatin (NEDO), 2001 “Mine Ventilation”.

LAMPIRAN

LAMPIRAN A

PSYCHROMETRIC CHARTS

LAMPIRAN B

FAKTOR GESEK (K) TEROWONGAN BUKAN BATUBARA

LAMPIRAN C

PANJANG EKUIVALEN UNTUK BERBAGAI SUMBER SHOCKLOSS

LAMPIRAN D

CONTOH TABEL HASIL PENGAMBILAN DATA

No

W

(ft)

H Ф L

(ft)

SHOCKLOSS V

(ft/min)

Hs

(in)

Hv

(in)

Ht

(in) CATATAN

SUMBER Le

(ft)

1 AB 1.32 3.28 - -

SATU JALUR

BC 1.32 3.28 - -

CD 1.32 4.92 Contraction, abrupt 10

DE 0.49 0.49 4.1 Contraction, gradual 1

EF 0.49 0.49 4.1 - - 1633.86 0.27 0.08 0.35

FG 0.49 0.49 4.1 Bend, right, round 1

GH 0.49 0.49 4.1 Bend, obtuse, sharp 15

HI 0.66 0.66

3.61

Bend, obtuse, sharp 15

Discharge 65

Expansion, abrupt 20

2 AB

BC

CD

DE

EF

FG

GH

HI