Tugas Jaringan Ventilasi Tambang [PDF]

Citation preview

Jaringan Ventilasi Tambang Jaringan Seri : Jaringan seri Jaringan seri didefinisikan sebagai suatu jaringan yang mempunyai jalur saling berkait ujung satu dengan ujung lainnya sehingga kuantitas udara yang mengalir melalui setiap jalur adalah sama. Jaringan seri kuantitas udara yang mengalir melalui setiap jalur udara adalah sama, sehingga dalam bentuk umum dapat dinyatakan dengan : Q = Q1 = Q2 = Q3 Dengan menerapkan hukum Kirchhoff II terhadap jaringan ini dalam arah berlawanan jarum jam akan memberikan hasil : Hl = Hl1 + Hl2 + Hl3 - Hm = 0 Tekanan fan Hm adalah setara dengan head loss total dari titik A – B. Apabila tidak terdapat fan maka persamaannya dapat disederhanakan menjadi : Hl = Hl1 + Hl2 + Hl3 Jaringan seri head loss total dari rangkaian seri adalah sama dengan penjumlahan head loss dari masingmasing jalur udara. Hl = R1[Q][Q] + R2[Q][Q] + R3[Q][Q] + ….. Karena dalam rangkaian seri kuantitas udara yang mengalir sama pada setiap jalur maka persamaan di atas dapat ditulis : Hl = R1 Q2 + R2 Q2 + R3 Q2 + ……n Atau Hl = (R1 + R2 + R3 + ………n) Q2 = Req Q2 Req adalah tahanan ekuivalen dari jaringan seri, yang merupakan penjumlahan dari seluruh tahanan dari masing-masing jalur udara Oleh karena itu dalam jaringan seri berlaku Req = = R1 + R2 + R3 + ……n



Gambar Jaringan Seri



Jaringan Paralel : Jaringan paralel Jaringan dianggap paralel apabila total udara yang mengalir terbagi dalam masing-masing jalur udara Dalam ventilasi tambang pencabangan ini disebut splitting dan cabang-cabangnya disebut sebagai split. Terdapat dua macam splitting yaitu natural splitting dan controlloed splitting. Jaringan paralel Dari hukum Kirchhoff I dalam jaringan paralel dapat ditulis persamaan umum sebagai berikut : Q = Q1 + Q2 + Q3 + ……n. Sehingga dalam jaringan paralel kuantitas total merupakan penjumlahan kuantitas yang mengalir melalui jalur udara tunggal. Dari hukum Kirchhoff II dapat ditunjukkan bahwa : Hl = Hl1 = Hl2 = Hl3 = …….. berarti bahwa head loss untuk paralel adalah sama. Jaringan paralel Tahanan ekuivalen untuk jaringan paralel dapat ditentukan dari persamaan berikut : dengan Q adalah total kuantitas dan Hl adalah head loss dari jaringan paralel dari A ke B.



Gambar Jaringan Paralel



Pada Jaringan Ventilasi, berlaku juga Hukum-hukum di Mekanika Fluida seperti: Hukum Kirchhoff : Hukum Kirchhoff Dua hukum yang mengatur perilaku jaringan listrik dikembangkan oleh ahli fisika Jerman yaitu Gusatav Robert Kirchhoff (1824 – 1887). Meskipun hukum ini dikembangkan terutama untuk jaringan listrik, hukum tersebut dapat juga diterapkan untuk analisis jaringan ventilasi.



Hukum Kirchhoff I : Hukum Kirchhoff I Dari suatu jaringan ventilasi dimana empat jalur udara bertemu pada suatu titik atau junction. Menurut hukum Kirchhoff, kuantitas udara yang meninggalkan junction harus setara dengan kuantitas udara yang masuk ke junction. Q1 + Q2 = Q3 + Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Hukum Kirchhoff I Bila kuantitas udara yang meninggalkan junction dianggap positip dan kuantitas udara yang masuk dianggap negatif, maka jumlah seluruhnya menjadi nol. Q1 + Q2 – Q3 – Q4 = 0 Oleh karena itu persamaan umum yang menyatakan hukum Kirchhoff I dapat dinyatakan sebagai berikut : SQ = 0 Hukum Kirchhoff II : Hukum Kirchhoff II menyatakan bahwa jumlah pressure drop di sekitar jalur tertutup harus sama dengan nol yang dapat dinyatakan dalam bentuk yang paling sederhana sebagai : S Hl = 0 Jika headloss searah jarum jam mengelilingi jalur tertutup ini , maka persamaannya adalah : Hl = Hla + Hlb + Hlc – Hld = 0 Hla, Hlb dan Hlc adalah positip karena kuantitas Q1 yang mengalir melalui jalur a,c dan c searah dengan penjumlahan, Hld adalah negatip karena Q2 mengalir berlawanan dengan arah penjumlahan. Persamaan Atkinson dan Ohm : Persamaan Atkinson dapat dianalogikan hukum Ohm yang merupakan persamaan dasar yang digunakan dalam analisis jaringan listrik. Persamaan atkinson menyatakan bahwa headloss untuk suatu jalur udara setara dengan tahanan jalur udara dikalikan kuadrat kuantitas udara yang meleluinya Hukum Ohm menyatakan bahwa perbedaan potensial atau voltase sebanding dengan tahanan media dikalikan dengan arus listrik yang melui media tersebut. Oleh karena itu head loss analog dengan perbedaan potensial, kuantitas dengan arus listrik dan tahanan jalur udara dengan tahanan listrik, Konsekuensinya teknik-teknik yang digunakan dalam sirkuit jaringan listrik secara langsung dapat diterapkan pada analisis jaringan ventilasi.



Berdasarkan asal supply udaranya, sistem ventilasi dibagi menjadi 2 (dua), yaitu : a. Sistem ventilasi alamiah Sistem ini terbentuk secara alami seiring dengan terbentuknya bukaan / penggalian tunnel pada tambang bawah tanah. Dengan adanya lubang bukaan, secara otomatis udara akan mengalir melalui lubang bukaan tersebut. b. Sistem Ventilasi Buatan (artificial) Sistem ventilasi ini dibangkitkan dengan bantuan listrik. Sebagai alat supply udaranya digunakan fan. Fanpada sistem ini bertugas sebagai pengatur sirkulasi udara sehingga setiap front kerja pada tambang tersebut akan tersuplai udara cukup. Untuk itu, sistem ventilasi yang umum digunakan pada tambang bawah tanah adalah artificial ventilation system. Artificial ventilation system ini adalah sistem ventilasi buatan dengan memberikan intake udara bersih yang dihasilkan dari fan blower dan mengeluarkan udara kotor melalui sistem exhaust fan. Sistem jaringan buatan inilah yang dipergunakan di dalam tambang bawah tanah untuk membuat sirkulasi udara lancar. Sistem ventilasi sangat tergantung dari ketersediaan dan karakteristik fan blower dan exhaust.



Sistem ventilasi dibagi menjadi 3 (tga) berdasarkan penggunaan fannya, yaitu : 1. Sistem forcing Sistem ini akan memberikan hembusan udara bertekanan positif ke front kerja. Tekanan positif berarti aliran udara ini mempunyai tekanan lebih besar dibandingkan udara di atmosfer. Udara dialirkan melalui pipa dimana saluran



ventilasi ini menghubungkan fan dengan front kerja sebagaimana terlihat pada gambar. Dalam sistem ini, dihembuskan udara bersih ke front.



Ventilasi Sistem Forcing



2) Sistem exhausting Sistem ini akan memberikan hembusan udara yang berkebalikan dengan sistem forcing, yaitu bertekanan negatif ke front kerja. Tekanan negatif yang dimaksud disini adalah tekanan yang dihasilkan oleh proses penghisapan udara. Pada sistem exhausting, fan diletakkan dekat dengan front kerja, sehingga dapat memudahkan kerjanya dalam menghisap udara dari front kerja tersebut. Udara yang dihisap adalah udara kotor atau gas yang tak diinginkan.



Ventilasi Sistem Exhausting



3. Sistem overlap Sistem ini merupakan gabungan dari sistem exhausting dan forcing. Berbeda dengan kedua sistem diatas, sistem ini menggunakan 2 fan yang memiliki tugas berbeda satu sama lain. Ada fan yang bertugas menyuplai udara ke front (intake fan), adan fan yang bertugas untuk menghisap udara dari front(exhausting fan). Tetapi exhaust fan dipasang lebih mundur (lebih jauh) dari front penambangan. Sedangkan duct akhir dari intake fan dipasang lebih dekat dengan front penambangan. Hal ini untuk mencegah agar udara yang disuplai langsung dihisap oleh exhaust fan sehingga udara akan memiliki waktu untuk bersirkulasi pada front penambangan.



Ventilasi Sistem Overlap



Untuk menghasilkan sistem ventilasi yang mampu bersikulasi, ada beberapa parameter yang perlu diperhatikan yaitu :



a. Kebutuhan udara pada front tambang bawah tanah sebesar 3 m3/menit untuk setiap hp mesin dan 1 m3/menit untuk setiap pekerja. Tekanan udara akan berbanding terbalik terhadap luas permukaan saluran tersebut, yang dinyatakan dengan rumus :



b. Head loss, yaitu kehilangan debit udara yang menyebabkan penurunan efisiensi yang terjadi karena dari sistem ventilasi tersebut. Head loss terjadi karena adanya aliran udara akibat kecepatan (Hv), gesekan (Hf), dan tikungan saluran / perubahan ukuran saluran (Hx).



Head loss terbesar terjadi apabila ada arus yang dibelokkan dengan sudut tajam. Grafik di bawah ini menunjukkan penurunan efisiensi (head loss) debit ventilasi karena tikungan 90 derajat (dipengaruhi oleh diamater flexible / rigidfaktor duct) dan sudut tikungan.



Chart shock loss factor untuk tikungan 90°, cross section lingkaran



http://www.authorstream.com/Presentation/vivatambang-218789-jaringan-Ventilasi-Resistansi-jalurudara-Persamaan-Atkinson-dan-Ohm-Hukum-Kirchhoff-ventil-Entertainment-ppt-powerpoint/ https://ml.scribd.com/doc/141923953/Diktat-Ventilasi-Tambang