Pengendalian Kualitas Udara Tambang.doc

7/25/2019 Pengendalian Kualitas Udara Tambang.doc

1/47

PERUBAHAN ENERGI DI DALAM

ALIRAN FLUIDA

HUKUM KONSERVASI ENERGI MENYATAKAN BAHWA ENERGI TOTAL DI

DALAM SUATU SISTEM ADALAH TETAP, WALAUPUN ENERGI TERSEBUT

DAPAT DIUBAH DARI SATU BENTUK KE BENTUK LAINNYA

PERHATIKAN GAMBAR BERIKUT :


2/47

ATAU

JADI DIDAPAT PERSAMAAN YANG DISEBUT BERNOULLI

DIMANA,

P

W = ENERGI STATIK/HEAD STATIK

2

V ENERGI KECEPATAN/HEAD KECEPATAN

ENERGI TOTAL1= ENERGI TOTAL2 KEHILANGAN ENERGI!!!" # $ 1%

ENERGI MASUK SISTEM = ENERGI KELUAR SISTEM

2 2

1 1 2 2

1 2

&&&&&&&&&&&"# $ 2%2 2g g

p v p vz z H

w w+ + = + + +

l


3/47

SEHINGGA PERSAMAAN # $ 1 MENJADI

1 2 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&"# $ '%t tH H H= + l

DAN PERSAMAAN # $ 2 MENJADI

1 1 1 2 2 2 &&&&&&&&&&"# $ #%s v z s v zH H H H H H H+ + = + + + l

DIMANA,

HS= HEAD STATIK

H(= HEAD KECEPATAN

HZ= HEAD POTENSIAL


4/47

SUSUNAN SALURAN UDARA MENDATAR DAN TEGAK


5/47

DENGAN MENGGUNAKAN TEKANAN ABSOLUT :

) # #*+ 1 * = ) 1 #*+ 1 * '#12 = #12

DENGAN TEKANAN GAGE :

# 1 * = 1 1 * '

- = -

UNTUK POSISI TEGAK :

1 2T TH H H= + l

DENGAN TEKANAN ABSOLUT :

) # #*+ 1 * = ) 1 #*. 1 1 '

#12 = #12


6/47

PRINSIP PENGALIRAN UDARASERTA KEBUTUHAN UDARA

TAMBANG

1& HEAD LOSS

ALIRAN FLUIDA TERJADI KARENA ADANYA PERBEDAAN TEKANAN

YANG DITIMBULKAN ANTARA DUA TITIK DALAM SISTEM& ENERGI

YANG DIBERIKAN UNTUK MENDAPATKAN ALIRAN YANG TUNAK

)STEADY, DIGUNAKAN UNTUK MENIMBULKAN PERBEDAAN TEKANAN

DAN MENGATASI KEHILANGAN ALIRAN )HL&

HEAD LOSS DALAM ALIRAN FLUIDA DIBAGI ATAS DUA KOMPONEN,

YAITU : FRICTION LOSS )H DAN SHOCK LOSS )H0& DENGAN DEMIKIAN

HEAD LOSS ADALAH :


7/47

FRICTION LOSS MENGGAMBARKAN HEAD LOSS PADA ALIRAN YANGLINEAR MELALUI SALURAN DENGAN LUAS PENAMPANG YANG TETAP&

SEDANGKAN SHOCK LOSS ADALAH KEHILANGAN 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&

2& MINE HEADS

UNTUK MENENTUKAN JUMLAH UDARA YANG HARUS DISEDIAKANUNTUK MENGATASI KEHILANGAN HEAD )HEAD LOSSES DAN

MENGHASILKAN ALIRAN YANG DIINGINKAN DIPERLUKAN

PENJUMLAHAN DARI SEMUA KEHILANGAN ENERGI ALIRAN&

PADA SUATU SISTEM VENTILASI TAMBANG DENGAN SATU MESIN


8/47

MERUPAKAN ENERGI YANG DIPAKAI DALAM SISTEM VENTILASI

UNTUK MENGATASI SELURUH KEHILANGAN HEAD ALIRAN& HAL INISUDAH TERMASUK SEMUA KEHILANGAN DALAM HEAD LOSS YANG

TERJADI ANTARA TITIK MASUK DAN KELUARAN SISTEM&

)B& MINE VELOCITY HEAD )MINE HV

VELOCITY HEAD PADA TITIK KELUARAN SISTEM& VELOCITY HEAD

AKAN BERUBAH DENGAN ADANYA LUAS PENAMPANG DAN JUMLAH

SALURAN DAN HANYA MERUPAKAN FUNGSI DARI BOBOT ISI UDARA

DAN KECEPATAN ALIRAN UDARA&

)C& MINE TOTAL HEAD )MINE HT

MERUPAKAN JUMLAH SELURUH KEHILANGAN ENERGI DALAM

SISTEM VENTILASI& SECARA MATEMATIS, MERUPAKAN JUMLAH DARI

M567 ) ,S L f X H H H H= = +


9/47

GRADIEN TEKANAN UNTUK SISTEM ALIRAN

UDARA SEDERHANA


10/47

GRADIEN TEKANAN PADA SISTEM VENTILASI E0HAUST


11/47

KEADAAN ALIRAN UDARA

DI DALAM LUBANG BUKAAN

SISTEM ALIRAN FLUIDA : LAMINER, INTERMEDIATE DAN TURBULENT&

BILANGAN REYNOLD (Nre)

UNTUK ALIRAN LAMINER ADALAH 2000 DAN

UNTUK TURBULENT DI ATAS #&***&

BILANGAN REYNOLD DINYATAKAN DALAM BENTUK :

R7 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&"# $ +%DV DV

N

= =

DIMANA,

RAPAT MASSA FLUIDA ); < 2/ # @ / '


12/47

UNTUK UDARA PADA TEMPERATUR NORMAL :

$# 21&. 1* / ?>6 SI


13/47

DENGAN MENGANGGAP BAHWA BATAS BAWAH ALIRAN TURBULENT

DINYATAKAN DENGAN NR7 = #&***, MAKA KECEPATAN KRITIS DARI

SUATU DIMENSI SALURAN FLUIDA DAPAT DITENTUKAN DENGAN :

R7.* ).*)#&*** '4, # " %.&2-* .&2-*

c

Nv fpm

D D D= = =

>>? @5>@5> :

D

#*VF =

ALIRAN TURBULENT HAMPIR SELALU TERJADI PADA LUBANG BUKAAN

TAMBANG BAWAH TANAH&


14/47

DISTRIBUSI KECEPATAN ALIRAN

DI DALAM LUBANG BULAT


15/47

PERHITUNGAN HEAD LOSS

HEAD LOSS TERJADI KARENA ADANYA ALIRAN UDARA AKIBAT

KECEPATAN )HV, GESEKAN )H DAN TIKUNGAN SALURAN ATAU

PERUBAHAN UKURAN SALURAN )H&

)

S

f X

H H

H H

=

= +

l

6

HV = HV> @7?>>6

HT= HS HV


16/47

WALAUPUN BUKAN MERUPAKAN SUATU HEAD LOSS, SECARA TEKNIS

DAPAT DIANGGAP SUATU KEHILANGAN& VELOCITY HEAD MERUPAKAN

FUNGSI DARI KECEPATAN ALIRAN UDARA, YAITU :

2

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&"# $ 4%2

V

g

VH =

DIMANA :

HV = VELOCITY HEAD

V = KECEPATAN ALIRAN )

= PERCEPATAN GRAVITASI )/


17/47

HEAD LOSS AKIBAT GESEKAN DALAM ALIRAN UDARA MELALUI

LUBANG BUKAAN DI TAMBANG BAWAH TANAH +* HINGGA 9* DARI

TOTAL KEHILANGAN )HEAD LOSS&

FRICTION LOSS MERUPAKAN FUNGSI DARI KECEPATAN ALIRAN

UDARA, KEKASARAN MUKA LUBANG BUKAAN, KONFIGURASI YANG

ADA DI DALAM LUBANG BUKAAN, KARAKTERISTIK LUBANG BUKAAN

DAN DIMENSI LUBANG BUKAAN&

2

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&"# $ 9%2g

L VH f

D=

l

DIMANA,

L = PANJANG SALURAN )

D = DIAMETER )

V KECEPATAN )


18/47


19/47

UNTUK SALURAN BERBENTUK LINGKARAN, RHADALAH

2

#

#H

DA D

RP D

= = =

DENGAN DEMIKIAN MAKA DIPEROLEH PERSAMAAN :

2

# 2H g

L VH f

R=

l

RUMUS ATKINSON :

22

2

*,*+-

-, 2 # 2 ).* -, 2f

H H

f L V K LH V

R R= =


20/47

KARENA DEBIT, = V 0 A, MAKA PERSAMAAN MENJADI :

2

'-, 2

f

K P L QH

A=

DIMANA,

H= FRICTION LOSS )INCH WATER

V = KECEPATAN ALIRAN )8

K = FAKTOR GESEKAN UNTUK DENSITAS

UDARA STANDAR ";&8762

/#

%A = LUAS PENAMPANG SALURAN )2

S = RUBBING SURFACE )2 = PL

P = KELILING SALURAN )

L = PANJANG )

DEBIT UDARA )


21/47

FAKTOR GESEK K UNTUK LUBANG BUKAAN

TAMBANG BAWAH TANAH BUKAN BATUBARA )HARTMAN, 1942

Type !

A"r#$y

Irre%&'$r""e

! S&r!$*e+

Are$+ $,-

A'"%e,

V$'&e ! K / 1010$

Sr$"% S",&& r C&re-

C'e$,

(3$"*

$'&e)

S'"%'y

O3r&*e-

M-er$e'y

O3r&*e-

S'"%'y M-er$e'y H"% De%ree

C'e$,S'"%'y

O3r&*e-

M-er$e'y

O3r&*e-C'e$,

S'"%'y

O3r&*e-

M-er$e'y

O3r&*e-C'e$,

S'"%'y

O3r&*e-

M-er$e'y

O3r&*e-

S8 567 < M5658?8

A(7>7

M>58?8

1*

1-

2*

1-

2*

2-

2-

'*

'-

2*

2-

'*

2-

'*

'-

'-

#*

#-

2-

'*

'-

'*

'-

#*

#*

#-

-*

'-

#*

#-

#*

#-

-*

-*

--

.*

S7

@

M5658?8

A(7>7

M>58?8

'*

--

+*

'-

.*

+-

#-

+*

4-

#*

.-

4*

#-

+*

4-

--

4*

9-

#-

+*

4-

-*

+-

9-

.*

4-

1**

--

4*

9-

.*

4-

1**

+*

9-

11*

T58;777

M>58?8

4*

9-

1*-

4-

1**

11*

9-

11*

12*

9*

1*-

11-

9-

11*

12*

1*-

12*

1'*

9-

11*

12*

1**

11-

12-

11*

12-

1'-

1*-

12*

1'*

11*

12-

1'-

12*

1'-

1#-

I67 ? @ M5658?8

A(7>7

M>58?8

9*

1#-

19-

9-

1-*

2**

1*-

1.*

21*

1**

1--

2*-

1*-

1.*

21*

11-

1.-

22*

1*-

1.*

21*

11*

1.-

21-

12*

1+-

22-

11-

1+*

22*

12*

1+-

22-

1'*

19-

2'-

S?7 : ME )19'-

>T (5?7 K, 7 6?875> (>?7 ;>567< 8 7 >;7 >7 8?557< ; 1* 1*?65 l ; 8562#>>77< 6

>6< >5 ;7 (>?7 ; 1&4-- 1*.&

21


22/47

FAKTOR GESEK K DI DALAM SISTEM VENTILASI TAMBANG

BERHUBUNGAN DENGAN KOEFISIEN GESEK DALAM ALIRAN UMUM

FLUIDA& UNTUK BOBOT ISI UDARA STANDARD :

$1*)4** )1*K f%

BENTUK LUBANG DIBAGI DALAM 2 BAGIAN BESAR, YAITU LURUS DAN

BENGKOK&

TIPE LUBANG BUKAAN PADA TABEL DI ATAS DIBAGI DALAM #

KATEGORI :

TERLAPIS HALUS )SMOTH LINED

BATUAN SEDIMEN )SEDIMENTARY ROCKS

BERPENYANGGA KAYU DENGAN JARAK - )TIMBERED

BATUAN BEKU )IGNEOUS ROCKS


23/47

4. SHOCK LOSS

SHOCK LOSS TERJADI SEBAGAI AKIBAT DARI ADANYA PERUBAHAN

ARAH ALIRAN DALAM SALURAN ATAU LUAS PENAMPANG SALURAN

UDARA DAN MERUPAKAN TAMBAHAN TERHADAP FRICTION LOSSES&

BESARNYA HANYA SEKITAR 1* $ '* DARI HEAD LOSS&

PERHITUNGAN SHOCK LOSS DAPAT DILAKUKAN SECARA :

$ LANGSUNG

$ KENAIKAN FAKTOR GESEK

$ DAN EUIVALENT LENGTH METHOD&

PERHITUNGAN SHOCK LOSS LANGSUNG

PERHITUNGAN SHOCK LOSS, H0 DALAM INCI AIR DAPAT DIHITUNG

DARI VELOCITY HEAD, YAITU :


24/47

FORMULA UNTUK SHOCK LOSS

2#


25/47

2-


26/47

2.


27/47

2+


28/47

EUIVALENT LENGTH METHOD

CARA YANG PALING UMUM DIGUNAKAN UNTUK MENENTUKAN

SHOCK LOSS ADALAH MENGGAMBARKAN SETIAP KEHILANGAN

DALAM BENTUK PANJANG EKUIVALEN SUATU SALURAN UDARA

LURUS&

SUATU PERSAMAAN UNTUK PANJANG EKIVALEN DARI SALURAN

YANG LURUS AKIBAT SHOCK LOSS DAPAT DIPEROLEH DENGAN

PERSAMAAN YANG MENYATAKAN BAHWA FRICTION LOSS DAN SHOCK

LOSS ADALAH SAMA&

X fH H=


29/47

PANJANG EKUIVALEN UNTUK BERBAGAI SUMBER

SHOCK LOSS )FT

S?8;7L7

S?8;7L7

)8 )8

B76?7, ?6

B76I67

D5>7

'

1-*

1

+*

1

1-

+*

.-2*

.-

)1

)#-

)1

)2*

)1

)-

)2*

)2*).

)2*

C6>56, >

C6>56, >;?

E>656, >

E>656, >;?

S556, >5 ;>6

S556, 6 )9*

J?656, >5 ;>6

J?656, 6 )9*

M567 > @5 )2* >5> >7>

M567 > @5 )#* >5> >7>

1

1*

1

2*

'*

2**

.*

'*1**

-**

)1

)'

)1

).

)1*

).*

)2*

)1*)'*

)1-*

PANJANG EKIVALEN L DINYATAKAN DENGAN L 7)LIHAT TABEL DI ATAS,


30/47

5. KOMBINASI FRICTION DAN SHOCK LOSSHEAD LOSS MERUPAKAN JUMLAH DARI FRICTION LOSS DAN SHOCK

LOSS, MAKA :

2

'

)

-, 2

L f X

!

H H H

KP L L Q

A

= +

+=

DIMANA,

HL= HEAD LOSS )INCI AIR

K = FAKTOR GESEKAN UNTUK DENSITY UDARA STANDAR

L = PANJANG )

L7 = PANJANG EKIVALEN )


31/47

AIR HORSEPOWER

DAYA YANG DIPERLUKAN UNTUK MENGATASI KEHILANGAN ENERGI

DALAM ALIRAN UDARA DISEBUT AIR HORSEPOWER& )P> :

P>=-,2

''&*** .&'#.

HQ HQHP=

P>= = -,2 H / ; / 8765


32/47

TEORI PERHITUNGAN 6ARINGAN

VENTILASI

1. HEAD DAN KUANTITAS

SEPERTI SUDAH DIKETAHUI DARI PERSAMAAN ATKINSON BAHWA

HEAD MERUPAKAN FUNGSI KUANTITAS ALIRAN UDARA

2

2

2

$

$

$

S

V

H Q

H Q

H Q

l


33/47

DALAM PEMBUATAN KURVA, KUANTITAS DIASUMSIKAN DAHULU,KEMUDIAN HEAD DITENTUKAN DENGAN PERSAMAAN&

2

1 1

2 2

H Q

H Q

=

ATAU

2

22 1

1

QH H

Q

=

CONTOH

)8 H)56 HT)56

*

2*****

#*****

.*****

4*****

*&*

*&-

2&*

#&-

4&*

*&*

*&4

'&*

.&4

12&*


34/47

2. TAHANAN SALURAN UDARA TAMBANG (AIR7AY

RESISTANCE)

R = KONSTANTA PROPORSIONALITAS :

'

)

-,2

!KP L LRA

+=

R KEMUDIAN DISEBUT TAHANAN EKUIVALEN&

HL = R 2


35/47

HUKUM KIRCHHOFF

HUKUM KIRCHHOFF 1

ATAU *Q=

1 2= ' #

1 2$ '$ # = *


36/47

HUKUM KIRCHHOFF 2

*H = l

$ *a c # H H H H H= + + =l l l l l

MENURUT ATKINSON PERSAMAAN TERSEBUT DI ATAS DAPAT

DIBENTUK MENJADI :

1 1 1 1 1 1 2 2$ *a c # H R Q Q R Q Q R Q Q R Q Q= + + = l


37/47

6ARINGAN SERI

RANGKAIAN JARINGAN VENTILASI SERI


38/47

JUMLAH ALIRAN UDARA YANG MENGALIR MELALUI MASINGMASING

SALURAN ADALAH SAMA&

DAN1 2 ' $ *mH H H H+ + =l l l

H8= H7>< L )H7>< S>5@

ATAU 1 2 '&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&H H H H= + +l l l l

MAKA PERSAMAAN HEAD LOSS DAPAT DITULIS SBB :

2 2 2

= 1= 2= '


39/47

6ARINGAN PARALEL

MENURUT HUKUM KIRCHHOFF 1

MENURUT HUKUM KIRCHHOFF 2

1 2 ' &&&&&&&&&&&&&&&H H H H= = = =

l l l l

= 1 2 ' !!!&&


40/47

PERSAMAAN ATKINSON UNTUK JUNCTION A :

1 2 '

H H HQ

R R R= + +l l l

ATAU

1 2 '

1 1 1 1

!$

Q H HRR R R

= + + =

l l

SEDANGKAN,

1 2 '

1 1 1 1&&&&&&&&&&&&&&&&&&

!$R R R R= + + +


41/47


42/47

ANALISIS 6ARINGAN KOMPLEKS

SUATU JARINGAN DISEBUT KOMPLEKS JIKA SIRKUITSIRKUIT PARALEL

SALING TUMPANG TINDIH DAN TERKAIT& PEMISAHAN SIRKUITSIRKUIT

TERSEBUT TIDAK DAPAT DILAKUKAN ATAU DENGAN KATA LAIN

JARINGAN TERSEBUT TIDAK DAPAT DISEDERHANAKAN MENJADI

SALURAN EKIVALEN&

A JUNCTION3 = SUATU TITIK DIMANA TIGA ATAU LEBIH SALURAN

UDARA BERTEMU

B BRANCH3 = SEGMEN SALURAN UDARA DI ANTARA 2 JUNCTION

C MESH3 = SUATU LOOP3 TERTUTUP


43/47


44/47

PERCABANGAN TERKENDALI

SALURAN UDARA DIATUR SECARA PARALEL DAN JUMLAH UDARA YANG

MENGALIR KE SETIAP CABANGNYA DITENTUKAN MAKA DITERAPKAN

PERCABANGAN TERKENDALI )CONTROLLED SPLITTING DILAKUKANDENGAN CARA MEMBUAT TAHANAN BUATAN PADA SALAH SATU

CABANG& CABANG YANG TIDAK DIBERI TAHANAN BUATAN DISEBUT

FREE SPLIT3& TAHANAN BUATAN MERUPAKAN SHOCK LOSS YANG

TIMBUL OLEH ALAT YANG DISEBUT REGULATOR3&

1& PENENTUAN UKURAN REGULATOR

UNTUK MENENTUKAN UKURAN REGULATOR PERTAMATAMA HARUS

DITENTUKAN BESARNYA SHOCK LOSS YANG HARUS DITIMBULKAN&


45/47

PERKIRAAN UKURAN REGULATOR DITURUNKAN DARI RUMUS SHOCK

LOSS TEORITIS UNTUK SUATU SALURAN BULAT DAN SIMETRIS

2)1/

%% N

XN

=

DIMANA,

0 = FAKTOR SHOCK LOSS

N = NISBAH LUAS REGULATOR/LUAS LUBANG BUKAAN

CC= KOEFISIEN KONTRAKSI

2 2

1%%

Z ZN N=

+


46/47

X

V

HXH

=

DIMANA,

H0= SHOCK LOSS YANG HARUS DITIMBULKAN OLEH REGULATOR

HV= HEAD KECEPATAN

NILAI Z DAPAT DILIHAT PADA TABEL& DAN UNTUK REGULATOR, NILAI Z

= 2,- ADALAH NILAI YANG UMUM DI TAMBANG BAWAH TANAH&


47/47

KOEFISIEN KONTRAKSI )BERDASARKAN SALURAN POJOK SIKU, = 2,-*

N *&1 *&2 *&' * *&- *&. *&+ *&4 *&9 1&*

CC *&.' *&.# *&.- *&.+ *&.9 *&+1 *&+- *&41 *&44 1&*

0 21+&9+ #.&'4 1+&*' +&.1 '&.+ 1&+4 *&41 *&'* *&*+ *

#+

Pengendalian Kualitas Udara Tambang.doc

Documents