Laporan Ventam Kuantitas Udara [PDF]

Citation preview

Laporan Modul 1 Ventilasi Tambang Kuantitas Udara Syiffa Lutfi Fitri (11160980000012)/ Senin, 09.00-11.00/ 11 Februari 2019 Asisten : Niko Fani



Abstrak Modul praktikum I ini bertujuan untuk mengetahui peralatan yang digunakan dalam pengukuran udara dalam terowongan tambang bawah tanah; mengukur head dan kecepatan aliran udara mengetahui pengaruh percabangan terhadap kondisi aliran udara; mengetahui pengaruh pemasangan regulator terhadap distribusi kuantitas aliran udara; mengetahui pengaruh penambahan booster (centrifugal fan) pada kondisi aliran udara dan menentukan daya fan. Pada praktikum ini akan dilakukan pengukuran head veocity, head static, dan head total pada kondisi yang berbeda-beda. Praktikum ini juga menggunakan alat anemometer untuk mengukur kecepatan udara dan pitot tube untuk mengukur tekanan di 3 titik yang telah ditentukan di saluran ventilasi. Percobaan dilakukan pada duct dengan 2 kal percobaan. Pertama dengan menggunakan axial fan saja dan yang kedua menggunakan axial fan dan centrifugal fan. Selain itu juga dilakukan bukaan pada duct untuk membandingkan kecepatan aliran udara. A. Dasar teori Ventilasi tambang merupakan suatu contoh aliran tunak yang tidak ada satupun variabelnya yang merupakan fungsi waktu. Salah satu tujuan dari perhitungan ventilasi tambang adalah penentuan kuantitasudara dan rugi-rugi, yang keduanya dihitung berdasarkan perbedaan energi. Hukum konservasi energi menyatakan bahwa energi total di dalam suatu sistem adalah tetap, walaupun energi tersebut dapat diubah dario suatu bentuk ke bentuk lainnya. Head velocity akan berubah dengan adanya luas penampang dan jumlah saluran danhanya merupakan fungsi dari bobot isi udara dan kecepatan aliran udara. Dimana energi kinetik akan dilepaskan ke udara. Head total merupakan jumlah keseluruhan kehilangan energi dalam sistem ventilasi. Secara matematis, merupakan jumlah dari head velocity dan head statis. Mine HT = mine Hs + mine Hv Head statis merupakan energi yang dipakai dalam sistem ventilasi untuk mengatasi seluruh kehilangan head aliran. Hal ini sudah termasuk semua kehilangan dalam head loss yang terjadi antara titik masuk dan keluaran sistem. Friction loss menggambarkan head loss pada aliran yang linear melalui saluran dengan luas penampang yang tetap. Sedangkan shock loss merupakan kehilangan head yang dihasilkan dari perubahan aliran atau luas penampang dari saluran, juga dapat terjadi pada inlet atau titik keluaran dari



sistem, belokan atau percabangan , dan halanganhalangan yang terdapat pada saluran. Kecepatan aliran udara merupakan kecepatan aliran udara yang mampu ditempuh dalam satu meter tiap detiknya. Kecepatan maksimum terjadi pada pusat lubang. Percabangan yang ada pada sistem ventilasi tambang akan memberikan pengaruh pada kecepatan aliran udara. Dimana pada saat terdapat suatu percabangan pada suatu duct maka kecepatan aliran udara menjadi turun. Debit aliran udara merupakan banyaknya volume udara yang mengalir dalam satuan waktu. Dalam mengukur debit udara dapat menggunkan persamaan sebagai berikut: 𝑄=𝑉𝑥𝐴 B. Data dan pengolahan Asumsi data terowongan 1. Kebocoran pada jaringan diabaikan 2. Udara bersifat compressible fluid 3. Aliran udara bersifat tunak 4. NVP (Natural Ventilation Pressure) diabaikan Perhitungan 1.



Dimensi penampang ventilasi pada tiga titik Asumsi penampang berbentuk persegi atau persei panjang, maka Keliling = 2 x (tinggi+lebar) Luas = tinggi x lebar



2.



A1



Tinggi (cm) 14.8



Lebar (cm) 14.7



Keliling (cm) 59



Luas (cm2) 217.56



A2



15



15



60



225



A3



20.3



20



80.6



406



A4 25 24.6 99.2 Luas rata-rata : 0.0615 m2



615



Nilai kecepatan disetiap kondisi



Dari data luas penampang ventilasi diatas didapat nilai debit aliran udara dalam ventilasi dengan rumus 𝑄 = 𝑉∙𝐴 Maka, 𝑄𝑓𝑎𝑛 = 4.574 ∙ 0.0615 = 0.281 𝑚3 /𝑠 𝑄𝑓𝑎𝑛+𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟 = 6.652 ∙ 0.0615 = 0.409 𝑚3 /𝑠 5.



Perhitungan daya Pada penentuan daya, digunakan rumus : 𝑃𝑡 ∙ 𝑄 𝑃= 1000 Keterangan : P = Daya (Kwatt) Pt = Total Pressure (Pa) Q = Debit Udara (m/s)



Sketsa titik pengukuran debit udara



𝑃𝑓𝑎𝑛 = a.



Tanpa booster



5.2 4.4 3.95



5.7 5.45 4.5



4.1 4.1 3.77



Dengan booster



6.84 6.64 6.19



7.8 7.8 6.2



1000



𝑃𝑓𝑎𝑛+𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟 =



Rata-rata : 4.574 m/s b.



0.031∙0.281



6.3 6.25 5.85



Rata-rata : 6.652 m/s 3.



Nilai Head Berikut ini adalah data dari pengukuran head static, head total, dan head velocity (dalam Pa)



4.



Nilai debit aliran udara di setiap kondisi Berikut adalah hasil dari perhitungan debit aliran udara pada tiap kondisi



= 8.711 ∙ 10−6 𝐾𝑊𝑎𝑡𝑡



0.096∙0.409 1000



= 3.9264 ∙ 10−5 𝐾𝑊𝑎𝑡𝑡



C. Analisis dan Pembahasan Berdasarkan data praktikum yang didapat, pengukuran kuantitas udara dilakukan dalam 4 kondisi yaitu regulator yang ditutup full, dibuka ¼, dibuka ½, dan dibuka total. Dari setiap kondisi tersebut ada 2 kondisi fan yaitu Axial fn dan Axial Fan + Booster. Pada hasil pengukuran data ada beberapa data yang tidak sesuai dengan teori yang seharusnya. Seperti nilai Head Total yang tidak sama dengan jumlah Head Static dan Head Velocity, hal ini dapat disebabkan karena kondisi yang tidak ideal. Diantaranya adalah adanya angin yang berasal bukan dari axial fan ataupun ccentrifugal fan, kesalahan dalam membaca manometer, ataupun penematan pipa kecil pada manometer yang kurang presisi. Adanya booster membantu penambahan kecepatan tekanan udara di dalam ventilasi. Booster pun dipasang dengan regulator yang diatur bukaannya untuk membuktikan penambahan tekanan yang terjadi. Adanya regulator menunjukkan bahwa bukaan regulator mempengaruhi distribusi debit dan tekanan pada jaringan ventilasi yang ada. Ketika regulator dibuka maka tekanan udara didalam saluran ventilasi akan semakin mengecil hal ini disebabkan adanya aliran udara yang terbai ke suatu cabang. Nilai head velocity selalu lebih besar daripada head static karena praktikum memanfaatkan udara yang



bergerak sehingga peran Head Velocity lebih dominan daripada head static. D. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan pada praktikum modul Kuantitas Udara adalah : 1. Peralatan dalam melakukan pengukuran kuantitas udara dalam tambang bawah tanah adalah axial fan, centrifugal fan (booster), anemometer, pitot tube, manometer, dan regulator udara. 2. Kecepatan aliran udara pada saat memakai axial fan adalah sebsar 4.574 m/s, sedangkan pada saat ditambahkan boster kecepatan aliran udara menjadi 6.652 m/s. head di masing-masing titik berbeda-beda sesuai kondisi dari percabangan. 3. Nilai head yang diperoleh pada saat kondisi hanya menggunakan axial fan akan lebih kecil nilainya dibandingkan dengan nilai head ada saat ditambahkan booster pada sistem ventilasi. 4. Pengaruh percabagan terhadap aliran udara adalah mampu menurunkan kecepatan udara yang masuk kedalam duct. Dari percabangan ini maka aliran udara akan dibagi sesuai jumlah cabang yang nantinya mampu menurunkan kecepatan udara, dimana apabila kecepatan udara turun maka debit yang dihasilkan juga akan menurun karena bertambahnya tahanan akibat gesekan dan loss udara memasuki percabangan. 5. Pengaruh pemasangan regulator udara terhadap kuantitas aliran udara adalah mengatur debit yang mengalir pada tiap cabang dikarenakan debit dan tekanan yang mengalir dapat diatur dengan regulator tersebut dalam suatu percabangan. 6. Daya fan saat menggunakan axial fan adalah 8.711 ∙ 10−6 𝐾𝑊𝑎𝑡𝑡 sedangkan saat menggunakan axial fan dan centrifugal fan dayanya adalah 3.9264 ∙ 10−5 𝐾𝑊𝑎𝑡𝑡. Saran 1.



2.



Dilakukan maintenance kepada model sistem jaringan ventilasi karena model sudah terlihat tua Digunakan alat yang lebih canggih untuk mengukur head untuk meminimalisir kesalahan pembacaan.



E. Daftar Pustaka • Hartman, H. L., Mutmansky, J. M., Ramani, R. V., & Wang, Y. J. (1997). Mine ventilation and air conditioning. John Wiley & Sons. • Mc Pherson, M. J. (2012). Subsurface ventilation and environmental engineering. Springer Science & Business Media.



F. Lampiran