BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Teori Dasar
2.1.1 Ventilasi
Ventilasi adalah pengendalian pergerakan udara, ventilasi tambang berarti
mengangkut keluar udara kotor (Injure Air) dan menggantinya dengan udara bersih
(Fresh Air). Ventilasi tambang sangat penting dalam dunia pertambangan,
khususnya dalam penambangan bawah tanah (Underground Mining).
Gambar 2.1Main Fan
Secara umum, sejumlah hembusan udara tertentu yang ada pada aliran
udara bahkan jika tidak ada kipas pada jaringan ventilasi tambang oleh perbedaan
kepekatan udara di dalam jaringan (ventilasi alam). Bagaimanapun, hembusan
udara tersebut tidak cukup untuk mempertahankan kondisi lingkungan yang
dibutuhkan, khususnya pada tambang batubara. Pada kasus seperti ini, satu atau
lebih kipas yang dipasang untuk menyediakan lebih banyak hembusan udara ke
dalam tambang. Juga diperlukan pemasangan pintu – pintu tambang dan regulator
dalam jaringan. Hal ini untuk menghitung rata – rata hembusan udara di semua
aliran udara di dalam tambang di bawah kondisi – kondisi tertentu yang dibuat oleh
ahli ventilasi untuk menyediakan sejumlah udara ketempat – tempat yang
disediakan. Akhirnya, kondisi yang paling cocok akan ditemukan setelah
perbandingan beberapa kondisi.
Analisis jaringan ventilasi diguakan hanya untuk mengetahui peredaran
aliran udara melalui jejaring yang lama. Bagaimanapun, tujuan analisis telah
diperluas tidak hanya untuk peredaran aliran udara tetapi juga Estimasi Panas
Lingkungan dan Simulasi Kebakaran di Tambang, dan lain – lain. Hasil analisis
jaringan ventilasi yang dianggap pengaruh tambang dimanfaatkan untuk
menemukan jalan keluar teraman dari bawah tanah ke permukaan saat kebakaran
tambang terjadi. Sistem analisis jaringan ventilasi saat ini dapat menghitung rata –
rata hembusan udara, temperature dan kelembaban diwaktu yang sama.
Bagaimanapun, analisis peredaran aliran udara adalah dasar dari seluruh analisis –
analisis tersebut.
Gambar 2.2Sistem Aliran Udara Tambang Bawah Tanah
Sistem ventilasi tambang merupakan hal yang wajib dipenuhi untuk
menjamin kondisi keselamatan dan kesehatan kerja. Salah satu tujuan penting dari
sistem ventilasi tersebut adalah menyediakan jumlah udara segar ke dalam tambang
sehingga kebutuhan oksigen untuk para pekerja tambang dan juga untuk keperluan
mesin mesin yang beroperasi di dalam tambang tersebut tercukupi. Untuk
mempermudah analisis kuantitas jaringan ventilasi tambang yang kompleks
diperlukan perhitungan dengan metode komputasi. Salah satu metode yang
digunakan dalam penyelesaian analisis kuantitas jaringan tambang adalah metode
Hardy Cross. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari dan menerapkan metode
Hardy Cross dalam analisis kuantitas jaringan ventilasi tambang
2.1.2 Kelembaban Relatif
Pengukuran kelembaban relatif udara dilakukan dengan menggunakan
hygrometer dan sling psychrometer atau whrilling hygrometer. Dalam percobaan
sebenarnya yang diukur adalah temperatur cembung kering dan temperatur
cembung basah sehingga diperoleh nilai kelembaban relatif udara. Kelembaban
relatif atau kelembaban nisbi merupakan bilangan yang dinyatakan dalam % yang
menunjukkan perbandingan antara jumlah uap yang dikandung udara pada
temperatur tertentu terhadap jumlah uap air maksimum yang dapat dikandung pada
temperatur yang sama.
Dinyatakan dengan :
Pengukuran kelembaban udara dilakukan dengan menggunakan hygrometer
dan sling psychrometer atau whriling hygrometer.
2.1.3 Kondisi Aliran Udara
Pada dasarnya tujuan dari ventilasi adalah menyalurkan udara yang cukup
kedalam tambang. Panjang jalur yang harus dilalui oleh udara yang dikirimkan dari
permukaan kedalam tambang bawah tanah dapat menyebabkan proses ventilasi
menjadi semakin sulit dan akan memerlukan biaya yang sangat mahal, khususnya
dalam penyediaan atau persiapan infrastruktur dari peralatan ventilasi tersebut.
Pada prinsipnya ventilasi tambang merupakan aplikasi prinsip – prinsip dinamika
fluida udara dalam tambang dan pipa. Meskipun pada dasarnya udara berupa gas
dan merupakan material yang dapat ditekan, namun dalam hal ini udara dianggap
sebagai fluida yang tidak dapat ditekan dan hal ini merupakan penyerdehanaan
dalam perhitungan.
Kelembaban Relatif =
Jumlah Uap AirJumlah Uap Air Max
x 100%
Arah aliran udara dalam tambang dipengaruhi oleh beberapa kondisi :
Tempat dengan perbedaan tekanan, yaitu udara akan mengalir dari tempat
bertekanan tinggi ketempat yang bertekanan lebih rendah.
Udara mengalir dari tempat yang temperaturnya rendah ke tempat dengan
temperature lebih tinggi.
Udara mengalir dari tempat yang kerapatannya tinggi ke tempat yang
kerapatannya rendah.
Ventilasi udara dalam tambang merupakan suatu contoh proses aliran udara
“steady”, yaitu suatu aliran yang variabel – variable alirannya tidak berubah dengan
waktu. Energi total suatu aliran terdiri dari energi statis, energi potensial, dan energi
panas. Apabila digambarkan suatu aliran yang melalui dua titik 1 dan 2, maka
persamaan energinya menjadi :
Total energi 1 = Total energi 2 + kehilangan energi 1 + 2
Di dalam mekanika fluida dikenal dua bentuk aliran fluida pada zona transisi
yaitu aliran laminar dan aliran Turbulen. Acuan dari pengklasifikasian jenis aliran
udara tersebut adalah dari bilangan Reynolds. Aliran laminar ini terjadi apabila Nre =
2000, sedangkan aliran turbulen terjadi apabila Nre ≥ 4000. Kecepatan pada bilangan
Reynolds = 4000 disebut kecepatan kritis. Apabila kecepatan udara yang mengalir
melaui saluran lebih besar dari kecepatan kritis maka alirannya adalah Turbulen.
Aliran udara pada suatu bukaan atau pipa ventilasi, kecepatan
maksimumnya akan terjadi pada pusat bukaan atau pipa tersebut, sedangkan pada
bagian tepi kecepatannya lebih rendah.
Kecepatan aliran udara merupakan parameter yang sering diukur. Hal ini
dilakukan karena kecepatan aliran udara adalah parameter penting untuk
menghitung kuantitas aliran udara, kebutuhan daya fan serta effisiensi fan. Peralatan
yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran udara di dalam tambang sangat
beragam tergantung kepada besarnya kecepatan aliran.
Tekanan udara suatu material yang selalu bergerak atau dalam hal ini
memiliki mobilitas yang tinggi, hal ini akan terjadi apabila ada suatu perbedaan
tekanan yang berbeda dari tempat yang satu dengan yang lain. Volume udara yang
akan bergerak persatuan waktu tergantung pada besarnya perbedaan tekanan
tersebut dan pada tekanan yang diberikan oleh lubang atau saluran pipa terhadap
aliran udara tersebut. Bila udara mengalir melalui suatu lubang atau pipa tekanan
yang diperlukan untuk memasukkan (force) atau ditarik (draw) udara melalui duct
tersebut tergantung tidak pada gesekan udara, kekasaran dinding – dinding
samping, sifat udara, rintangan – rintangan yang ada serta berat jenis udara juga
turut mempengaruhi tekanan. Ventilasi udara dalam tambang merupakan suatu
contoh proses aliran udara “steady”, yaitu suatu aliran yang variable – variable
alirannya tidak berubah dengan perubahan waktu.
2.2 Pengenalan Alat
Yang dimaksud dengan peralatan ventilasi (mekanis) dalam tambang dalam
adalah semua jenis mesin penggerak yang digunakan untuk memompa dan
menekan udara segar agar mengalir kedalam lubang bawah tanah. Yang terpenting
dan umum dipakai dalam hal ini adalah Fan, walaupun kompresor dan injektor
masih suka digunakan dalam beberapa tempat.
Dalam praktikum pengukuran di laboratorium ventilasi ini digunakan
beberapa jenis peralatan yaitu meliputi :
2.2.1 DuctDuct merupakan salah satu jaringan yang dibuat sebagai tempat mengalirnya
udara dan alata ini merupakan inti dari suatu kegiatan berlangsungnya suatu teori
atau mekanisme ventilasi udara di suatu tempat yang memang membutuhkan udara
agar kegiatannya berlangsung lancer dan member kenyamanan pada para pekerja
untuk mengefektifkan suatu pekerjaan terutama di dunia pertambangan tambang
bawah tanah.
Foto 2.1Duct
2.2.2 Fan
Fan adalah alat yang berfungsi untuk menciptakan perbedaan tekanan dalam
saluran udara (duct), sehingga menyebabkan terjadinya aliran udara dari permukaan
ke dalam tambang bawah tanah. Fan dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu :
Centrifugal, yang dibagi menjadi 2 yaitu :
Steel Plate
Multiblade, fan jenis ini dibagi menjadi 3 : Backward Curve, Radial Tip,
Forward Curve
.Gambar 2.2
Klasifikasi Centrifugal Fan
Sedangkan kompresor terbagi menjadi 3 jenis, yaitu :
Centrifugal
Axial Flow
Positive displacement
Dan Injector terbagi menjadi 3 jenis, yaitu :
Cylindrical
Conical
Venturi
Centrifugal Fan
Fan jenis ini digerakan secara mekanis dengan tenaga listrik dan dengan fan
ini akan diperoleh tekanan udara yang relatif besar dan volume aliran yang rendah,
bila dibandingkan dengan axial fan.
Axial Fan
Axial fan adalah kipas yang berbentuk sekrup. Prinsip kerja dari alat ini
adalah dengan memberikan percepatan tangensial ke udara saat melewati impeller
fan. Energi rotatif yang terjadi saat udara melewati impeller harus dikonversikan
menjadi energi aliran linear dan static head, hal ini penting untuk memperoleh
effisiensi yang tinggi.
Foto 2.3Axial Fan
Barometer
Barometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan absolut
udara disekitar peralatan. Terdapat 2 jenis barometer, yaitu :
Aneroid Barometer, terdiri dari ruang vakum udara dengan diafragma
elastic.
Mercury Barometer, dimana kolom mercury seimbang dengan tekanan
udara.
2.2.2 Anemometer
Alat ini digunakan untuk mengukur aliran udara yang berkecepatan sedang,
yang sering digunakan adalah jenis Vane Anemometer yang prinsip kerjannya ialah
udara akan menggerakkan rotor dengan kecepatan proporsional dan operasi
rotasinya dengan counting system, yaitu beroperasi pada waktu tertentu dengan
kecepatan ditentukan dari total revolusi dibagi dengan waktu. Cara menggunakan
alat ini pada saat percobaan suatu alat dalam ilmu ventilasi yaitu dengan cara rotor
atau kipas yang tersambung kabel ke counting system yang berguna untuk
menghitung kecepatan rotor yang di ujukan ke dalam Duct dengan demikian kita
dapat menentukan kecepatan aliran udara di dalam Duct.
Foto 2.4Vane Anemometer
2.2.4 Manometer
Bentuk manometer sederhana adalah tabung vertical ‘U’ yang diisi dengan
fluida (air) setengahnya, ke dua kaki dari tabung U dihubungkan dengan titik yang
akan diukur perbedaan tekanannya oleh sebuah tabung plastic yang dihubungkan
dengan pito tube, setelah dihubungkan maka cairan akan mengalir ketempat yang
lebih rendah setelah di hubungakan maka kia dapat mendaptkan atau membaca
selisihketinggian kedua permukaan fluida yang ,erupakan nilai besaran tekanan
yang kita tunjukan. Fungsi dari manometer sendiri adalah untuk mengatur
perbedaan tekanan yang tidak terlalu besar. Prinsip kerjanya yaitu mengisi
manometer dengan fluida yang bobot isinya lebih rendah daripada air.
Foto 2.5Manometer
2.2.5 Pitot Tube
Pitot tube digunakan untuk mengukur tekanan udara pada aliran udara
berkecepatan tinggi, alat ini juga sering dapat dijumpai pada pesawat terbang. Pitot
tube terdiri dari dua pipa kosentris yang berbentuk L. Pipa bagian dalamnya memiliki
ujung muka yang terbuka sebagai tempat aliran masuk udara. Sedangkan pipa
bagian luarnya tertutup ujungnya, yang pada sekeliling ujungnya terdapat lubang –
lubang kecil tempat aliran udara masuk. Head aliran udara yang melalui pitot tube
diukur oleh manometer yang dihubungkan dengan selang – selang plastic.
Sedangkan data pengukuran yang dapat diambil adalah head total, head static,
serta head velocity.
Foto 2.6
Pitot Tube2.2.6 Sling Psychrometer
Alat ini digunakan untuk mengukur kelembaban udara di ruang terbuka. Sling
psychrometer terdiri dari dua buah thermometer air raksa yang tujuannya untuk
mengukur temperature cembung kering dan cembung basah. Tenperatur cembung
kering nerupakan ukuran panan sensible di atmosfer dan temperature basah yaitu
terjadinya penguapan dari permukaan. thermometer tersebut namun dalam kondisi
jenuh kedua thermometer tersebut berfungsi sama.
Foto 2.7
Sling Psychrometer
2.2.7 Portable Ventilasi Booster
Portable Ventilasi Booster yaitu pembantu atau tambahan yang di pasang
dengan Fan sebagai alat tambahan untuk memperbesar tekanan udara di dalam
duck.
2.2.8 Regulator
Regulator digunakan sebagai tahanan buatan untuk mengatur aliran udara
tambang. Regulator mempunyai bentuk empat persegipanjang, dengan
diameter/lebar lubang dalam bervariasi antara 5 x 5 cm sampai dengan 15 x 15 cm
Dalam percobaan kali ini terdapat 4 Regulator dan tiap tiap regulator memiliki
perbedaan tersendiri.
Foto 2.8Regulator
Top Related