laporan praktikum ventilasi yanuar ( h1c108079)

Laporan Ventilasi Tambang 2011

BAB I

PENDAHULUAN

Ventilasi tambang merupakan salah satu aspek penunjang bagi

peningkatan produktivitas para pekerja tambang bawah tanah. Pada tambang

bawah tanah sistem ventilasi sangat berperan penting guna memenuhi kebutuhan

pernapasan manusia (pekerja) dan juga untuk menetralkan gas-gas beracun,

mengurangi konsentrasi debu yang berada di dalam udara tambang dan untuk

mengatur temperatur udara tambang sehingga akan tercipta kondisi kerja yang

aman dan nyaman (Helmi, 2009).

Ventilasi tambang adalah segala bentuk pekerjaan pengaturan peredaran

udara pada jaringan jalan di tambang bawah tanah yang berhubungan dengan,

baik persoalan kuantitas maupun kualitas udaranya (E-book, Kamus Besar Bahasa

Indonesia, 2008).

Pada suatu tambang batubara bawah tanah (underground mine),

diasumsikan terjadi berbagai jenis kecelakaan yang sama sekali tidak

terbayangkan pada industri lain, dan ternyata pada masa lalu di Jepang juga

pernah banyak terjadi kecelakaan. Di antaranya yang paling mengerikan adalah

ledakan gas dan debu batubara. Sudah barang tentu, penyebabnya adalah

keberadaan gas metan yang mencapai batas ledakan. Pada tambang bawah tanah,

yang paling penting dari segi keselamatan adalah mengencerkan dan

menyingkirkan gas metan yang timbul dari lapisan batu bara, dengan ventilasi.

Oleh karena itu, perencanaan ventilasi merupakan masalah khas tambang batubara

bawah tanah yang perlu ditentukan paling hati-hati (Munaf, 2009).

Di antara tujuan di atas, sudah barang tentu menyediakan udara yang

diperlukan untuk pernapasan pekerja adalah hal yang penting, namun pengaturan

temperatur di dalam tambang bawah tanah juga hal yang penting dilihat dari segi

pelaksanaan pekerjaan. Akan tetapi, dengan melakukan ventilasi yang cukup

untuk menyingkirkan gas, tujuan tersebut biasanya dapat tercapai dengan

Yanuar CandraH1C108079

1


sendirinya. Oleh karena itu, perancangan ventilasi dan struktur tambang bawah

tanah, serta manajemen pada waktu pengoperasian sebenarnya, harus dilakukan

dengan meletakkan titik berat pada jaminan keselamatan, sambil

mempertimbangkan rencana ekstraksi dan rencana pengangkutan di masa depan.

Ventilasi yang mencapai keseluruhan tambang bawah tanah disebut

ventilasi utama, sedangkan ventilasi secara lokal di dalam tambang bawah tanah

disebut ventilasi lokal. Dalam membahas ventilasi tambang akan tercakup tiga hal

yang saling berhubungan, yaitu;

1. Pengaturan atau pengendalian kualitas udara tambang. Dalam hal ini akan

dibahas permasalahan persyaratan udara segar yang diperlukan oleh para

pekerja bagi pernafasan yang sehat dilihat dari segi kualitas udara (quality

control).

2. Pengaturan/pengendalian kuantitas udara tambang segar yang diperlukan oleh

pekerja tambang bawah tanah. Dalam hal ini akan dibahas perhitungan untuk

jumlah aliran udara yang diperlukan dalam ventilasi dan pengaturan jaringan

ventilasi tambang sampai perhitungan kapasitas dari kipas angin

3. Pengaturan suhu dan kelembaban udara tambang agar dapat diperoleh

lingkungan kerja yang nyaman. Dalam hal ini akan dibahas mengenai

penggunaan ilmu yang mempelajari sifat-sifat udara atau psikometri

(psychrometry).

Dalam membahas pengaturan ventilasi tambang yang bersifat mekanis

perlu juga dipahami masalah yang berhubungan dengan kemungkinan adanya

aliran udara akibat ventilasi alami, yaitu antara aliran udara sebagai akibat

perbedaan temperatur yang timbul secara alami (Diktat Ventilasi Tambang UNP,

2004).

Dalam rangka penentuan rencana ventilasi, sebaiknya mempertimbangkan

persyaratan di bawah ini :

1. Konstruksinya dibuat sedemikian rupa, agar ventilasi yang diperlukan untuk

mengembangan tambang bawah tanah dapat dilakukan dengan paling

ekonomis, dan konstruksinya dibuat memiliki kelonggaran (kelebihan) udara

ventilasi secukupnya, untuk menghadapi perkembangan tambang bawah

tanah di kemudian hari, serta peningkatan gas yang mungkin timbul.


2


2. Struktur yang diinginkan untuk metode ventilasi adalah sistem diagonal pada

ventilasi utama (penjelasannya akan diberikan kemudian). Sedangkan

menyediakan sumuran tegak khusus untuk ventilasi tehadap penambangan

bagian dalam, adalah tindakan yang rasional. Di tempat yang sulit dilakukan

penggalian sumuran tegak (misalnya di tambang batubara dasar laut),

diharapkan memiliki sumuran miring khusus dengan penampang berbentuk

lingkaran. Selain itu, konstruksinya dibuat sedemikian rupa agar tahanan

ventilasi jalan udara (lorong ventilasi) utama menjadi sekecil mungkin, dan

memungkinkan mengambil ventilasi cabang sebanyak mungkin dari lorong

ini.

3. Dalam melaksanakan pengembangan tambang bawah tanah dan

penambangan, maka dilihat dari segi konstruksi tambang bawah tanah, adalah

penting untuk membuat ventilasi permuka kerja ekstraksi batubara dan

penggalian lubang bukaan menjadi independen secara sempurna, dan ventilasi

untuk zona yang luas diharapkan mempunyai sistem ventilasi, baik udara

masuk maupun udara buang, yang terpisah dari daerah lain (Munaf, 2009).

Pada pengaturan aliran udara dalam ventilasi tambang bawah tanah,

berlaku prinsip aliran udara tambang, yaitu :

1. Aliran udara bergerak dari tekanan yang lebih tinggi ketekanan yang lebih

redah.

2. Udara akan mengalir dari tempat yang bertemperatur lebih rendah ke tempat

yang bertemperatur lebih tinggi.

3. Udara akan lebih banyak mengalir melalui jalur-jalur ventilasi yang embeikan

tahanan yang lebih kecil dibandingkan dengan jalur yang bertahanan lebih

besar.

4. Tekanan ventilasi tetap memperhatikan tekanan atmosfir, bila positif

(blowing) atau negatif (exhausting).

5. Aliran udara mengikuti hukum kuadrat yaitu hubungan antara jumlah dan

tekanan, bila jumlah udara diperbesar dua kali lipat maka dibutuhkan empat

kali lipat dari jumlah udara yang dialirkan.

6. Hukum-hukum mekanika fluida akan selalu menjadi acuan dalam

perhitungan ventilasi tambang (Helmi, 2009).


3


BAB II

PENGENALAN ALAT VENTILASI TAMBANG

2.1. TUJUAN

Pengenalan alat-alat praktikum ventilasi tambang ini bertujuan agar

praktikan dapat mengenal berbagai jenis alat yang dipergunakan dalam

pekerjaan ventilasi tambang, mengetahui fungsi, komponen dan cara kerja

alat-alat tersebut dalam suatu rangkaian ventilasi tambang maupun dalam

pengukurannya.

2.2. WAKTU DAN TEMPAT PELAKSANAAN

Kegiatan pengenalan alat-alat praktikum (breafing) ventilasi

tambang dilaksanakan pada :

Hari/tanggal : Kamis, 25 Mei 2011

Waktu : 16.00 – 18.00 wita

Tempat Pelaksanaan : Laboratorium Teknologi Pertambangan, Fakultas

Teknik, Universitas Lambung Mangkurat,

Banjarbaru.

2.3. DASAR TEORI

Di tambang batubara perlu dilakukan berbagai macam pengukuran

untuk memeriksa apakah disetiap tempat di dalam pit telah dilakukan

ventilasi udara yang cukup, dengan maksud tidak mendapatkan kesalahan

ventilasi, atau untuk mendapatkan bahan yang diperlukan untuk

perencanaan ventilasi atau perbaikan ventilasi. Hal yang harus diukur antara

lain adalah temperatur udara, kelembaban, tekanan udara, kecepatan angin,

jumlah angin, penurunan tekanan, tekanan kipas angin, kadar gas,dan

jumlah debu. Disini akan dijelaskan mengenai pengukuran tekanan udara,

kecepatan angin, jumlah angin, penurunan tekanan dan tekanan kipas angin.Yanuar CandraH1C108079

4


A. Kecepatan Angin

1. Anemometer

Untuk mengukur kecepatan angin di dalam pit bawah tanah

biasanya menggunakan anemometer. Ini adalah kincir angin yang

sangat ringan dan gesekannya kecil, dimana baling-balingnya

terbuat dari pelat aluminium dan membentuk sudut 42-44o terhadap

arah poros. Untuk mengukur kecepatan angin, alat ini diletakkan di

dalam aliran udara untuk memutar baling-baling, dimana kecepatan

angin atau jarak tempuh aliran udara per satuan waktu dapat

diperoleh dari jumlah putaran dalam waktu tertentu. Daerah

kemampuan ukurnya adalah 0,5-10 m/s.

2. Tabung pitot

Pada tabung pitot terdapat lubang ukur tekanan total di

depan dan lubang ukur tekanan statis di samping. Perbedaan kedua

tekanan tersebut, yakni tekanan dinamis, diukur dengan manometer

tabung U, kemudian kecepatan angin diperoleh dari persamaan di

bawah.

P = w2/2g ………………………………………………… (2.1)

P = tekanan dinamis w = kecepatan angin

= berat jenis udara g = percepatan gravitasi

3. Pengukuran kecepatan angin rendah

Kecepatan angin di bawah 1 m/s sulit diukur. Untuk itu ada

anemometer kawat panas yang memanfaatkan pelepasan panas dari

kawat halus dan anemometer termistor yang memanfaatkan

koefisien temperatur tahanan semi konduktor.

Untuk mengukur kecepatan angin rendah secara sederhana,

maka pada dua titik berjaral 5-10 m di dalam lorong angin diberi

tanda titik start dan titik pengukuran. Kemudian dengan stopwatch

dilakukan pengukuran waktu yang diperlukan oleh asap untuk

melewati dua tanda tersebut, hingga diperoleh kecepatan angin.


5


Karena asap akan menyebar selama mengalir, maka bagian tengah

dari asap menyebar yang diukur.

B. Jumlah Angin

Jumlah angin adalah perkalian kecepatan angin rata-rata dan

luas penampang. Pada umumnya, kecepatan angin terbesar terjadi di

sekitar pusat penampang terowongan. Oleh karena itu, apabila

mengukur kecepatan angin dengan anemometer, maka anemometer

digerakkan sepanjang penampang dengan kecepatan konstan untuk

mengukur kecepatan angin rata-rata. Kemudian nilai tersebut dikalikan

dengan luas penampang terowongan yang diukur untuk menghitung

jumlah angin.

C. Perbedaan Tekanan

Apabila tabung gelas ditekuk membentuk huruf U dan ke

dalamnya dimasukkan air atau cairan lain hanya setengah bagiannya,

kemudian dua buah tekanan yang hendak diukur masing-masing

dihubungkan ke kedua ujung tabung gelas dengan pipa, maka

perbedaan tekanan dapat diukur sebagai perbedaan ketinggian cairan.

Apabila mau mengukur perbedaan tekanan yang kecil, cukup dengan

memiringkan tabung U. Dengan memiringkannya sebesar 0o,

sensitivitas akan meningkat 1/sin 0 kali.

D. Tekanan udara

1. Barometer air raksa

Mengetahui tekanan udara melalui pengukuran tinggi kolom

air raksa yang terangkat oleh tekanan udara. 1 atmosfir adalah 760

mmHg. Alat ini cocok untuk pengukuran di tempat tetap (diam),

tetapi tidak cocok digunakan dengan membawanya di dalam pit

bawah tanah.

2. Barometer aneloide

Wadah yang bagian dalamnya kedap dibuat dengan

menempelkan 2 lembar logam tipis berbentuk lingkaran


6


bergelombang. Dengan adanya perubahan tekanan, wadah tersebut

mengembang dan mengempis, dimana deformasi yang kecil

tersebut diperbesar secara mekanis untuk ditunjukkan dengan

jarum. Kurang memuaskan dari segi ketelitian, tetapi cocok untuk

dibawa.

E. Penurunan Tekanan

Melakukan pengukuran penurunan tekanan yang terjadi karena

mengalirnya udara di dalam lorong angin adalah hal yang sangat

penting. Apabila pada 2 titik pengukuran di dalam lorong angin

diletakkan tabung tekanan statis Pitot dan di tengah-tengahnya

diletakkan tabung U, kemudian dihubungkan dengan pipa (misalnya

pipa karet), maka perbedaan tekanan yang tampak pada tabung U

adalah penurunan tekanan. Apabila 2 titik yang hendak diukur

penurunan tekanannya berjarak jauh, selang jarak tersebut dibagi

menjadi beberapa bagian, kemudian penurunan tekanannya diukur dan

nilai penjumlahan untuk selang 2 titik tersebut boleh dianggap sebagai

penurunan tekanan. Pada waktu melakukan pengukuran mulai dari

mulut pit udara masuk kemudian mengelilingi pit dan sampai ke mulut

pit udara buang, maka nilai penjumlahan penurunan tekanan selama itu

setara dengan jumlah tekanan kipas angin dan tekanan ventilasi alami

(perhatikan gambar di bawah).

Melakukan pengukuran nilai mutlak tekanan udara dengan

menggunakan barometer aneloide, kemudian dari perbedaan tekanan

tersebut menghitung penurunan tekanannya.

Gambar 2.1 Metode Pengukuran Tekanan Ventilasi Antara 2 Titik di dalam Terowongan


7


(Diktat ventilasi UNP, 2004)

2.4. PERALATAN, FUNGSI ALAT DAN PENGGUNAANNYA DALAM

VENTILASI TAMBANG

Pada tambang bawah tanah perlu adanya sistem ventilasi yang dapat

mengatur kuantitas dan kualitas udara yang masuk maupun dikeluarkan dari

front penambangan, dimana peralatan yang digunakan dalam ventilasi

mekanis pada tambang bawah tanah adalah ventilation tube dan fan.

Pekerjaan ventilasi tambang akan lebih terjamin keamanannya apabila

didukung oleh alat pengukur kuatitas udara dan pendeteksi kualitas udara

dan debu, sehingga alat-alat tersebut merupakan sebuah kebutuhan mutlak

dalam suatu jaringan ventilasi tambang. Berikut penjelasan singkat tentang

peralatan yang dipergunakan dalam ventilasi tambang :

A. Fan

Merupakan pompa udara yang menimbulkan adanya perbedaan

tekanan antara kedua sisinya, sehingga udara akan bergerakan dari

tempat yang tekanannya lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah.

Dalam rangkaian ventilasi tambang ada 2 fungsi kipas angin yang

dipergunakan, yaitu ventilasi kipas angin hembus dan ventilasi kipas

angin sedot.

Ventilasi kipas angin tiup adalah metode ventilasi yang

membangkitkan tekanan di mulut intake yang lebih tinggi (tekanan

positif) dari pada tekanan atmosfir, untuk meniup masuk udara dalam

pit. Apabila kipas angin utama dijalankan dengan metode ini gas metan

akan terperangkap di dalam gob atau dinding batubara, sehingga

seadainya kipas angin berhenti beroperasi, ada bahaya gas tersebut

mengalir ke dalam terowongan atau lokasi kerja dalam waktu

bersamaan. Selain itu, pada sistem ini pintu ventilasi harus dibuat di

mulut pit intake, sehingga menjadikannya sebagai terowongan

transportasi akan merepotkan, dan juga banyak kebocoran angin. Untuk

meniadakan kelemahan ini, memang return airway bisa dijadikan


8


sebagai terowongan transportasi, namun ditinjau dari segi keamanan

terhadap fasilitas transportasi sebaiknya dihindari.

Kebalikan dari sistem tiup, maka pada sistem sedot, kipas

angin ditenpatkan di mulut pit outtake, membangkitkan tekanan yang

lebih rendah (tekanan negatif) dari pada tekanan atmosfir, untuk

menyedot keluar udara dari dalam pit. Karena tidak ada kelemahan

seperti ventilasi tiup yang ditulis di depan maka saat ini ventilasi di

tambang batubara menggunakan metode ini.

Gambar 2.2 Fungsi Kipas Angin Tambang (a. Ventilasi Kipas Hembus; b. Ventilasi Kipas Tiup)


B. Ventilation Tube

Ada dua jenis ventilation tube yang dipergunakan dalam

jaringan ventilasi tambang, yaitu :

1. Wire flexible

Pipa angin jenis ini mempunyai hambatan dan kebocoran

yang cukup besar, fleksibel, dapat digunakan untuk pipa hermbus

maupun pipa hisap.


9

a. Ventilasi Kipas Hembus b. Ventilasi Kipas Sedot


Gambar 2.3 Wire flexible

2. Flatlay

Pipa jenis ini mempunyai hambatan dan kebocoran yang

kecil, pemakainan fleksibel, prkaktis dan mudah dalam hal

transportasi dan pemasangan, hanya dapat digunakan untuk pipa

hembus serta pemakaian pada belokan sangat sulit.

Gambar 2.4 Flatlay(www.flexadux.co.uk)

C. Gas Detektor

Keberadaan gas-gas dalam tambang bawah tanah baik yang

beracun maupun yang mudah terbakar berkaitan dengan keselamatan

tambang sehingga kadar gas-gas tersebut harus selalu dikontrol agar

tidak membahayakan. Pengontrolan kadar gas dalam tambang

memerlukan alat-alat deteksi dengan akurasi tinggi.


10

http://www.flexadux.co.uk/


Gambar 2.5 Gas Metana Detektor (www.catalog16p004.co.id)

Beberapa macam alat deteksi gas-gas tambang yang biasa

digunakan antara lain :

1. Gas detektor < CO2>

Bagian-bagiannnya antara lain :

a. Tabung penghisap

b. Katub pembaca ukuran

c. Tombol cahaya

d. Tombol penyetel

e. Tabung filter gas yang berisi CaCl2

f. Pipa pengambilan conto

2. Gas detektor <CH4>

Riken gas detector untuk mendeteksi gas metan konsentrasi

maksimum sampai 10% sehingga apabila kadar metannya melebihi

10% parameter tidak akan menunjukkan angka apapun.

Bagian-bagian alat :

a. Tabung penghisap

b. Katub pembaca ukuran

c. Tombol cahaya dan tombol penyetel

d. Tabung filter yang berisi sodalime dan CaCl2

e. Pipa pengambil sampel gas

3. Gas detektor digital type <CO2 dan O2>

Riken gas detector berguna untuk mendeteksi gas CO2 dan

O2 yang terdiri dari 2 perangkat untuk masing-masing detektor

dalam kondisi lingkungan hampa metan.

a. Detektor O2

Cara kerja :

Oksigen detektor terdiri dari sensor, display parameter,

tombol.


11

http://www.catalog16p004.co.id/


Untuk mengaktifkan kerja detektor tekan tombol disamping

alat.

Jika ada gas O2 maka sensor akan menangkap.

Persentase O2 dapat dilihat pada display parameter.

b. Detektor CO2

Cara kerja

Selang dimasukkan langsung ke CaCl2.

Selang diarahkan keatas.

CO2 akan masuk ke CaCl2.

Persentase CO2 dapat dilihat pada parameter

4. Gas detektor kitagawa

Dapat digunakan untuk mendeteksi gas CO2,H2, propilen,

asetilen dengan tingkat persentase yang berbeda.

Gas detektor ini terdiri atas :

a. Tabung gelas filter yang berisi material pendeteksi

b. Tabung suntikan penghisap gas

c. Katub penghisap pengatur volume gas

5. Gas detektor model alarm

Digunakan untuk mendeteksi gas metan pada tingkat

maksimum yang kita inginkan.

6. Handheld gas detektor

Digunakan untuk mengukur konsentrasi gas CO2. H2 dan O2

dengan komponen sebagi berikut :

a. Sensor H2S, CO2, dan O2

b. Tombol power

c. Tombol display

d. Tombol pengatur ke nilai standar O2 di udara bebas

D. Pengukur Debu

Ada 2 macam alat pengukur debu yang biasa digunakan, yaitu

alat ukur konsentrasi relative dengan sistem pembauran sinar infra

merah dan alat ukur konsentrasi massa.


12


Prinsip kerja dari alat ukur konsentrasi relative adalah udara

yang disedot masuk disinari dan apabila udara tersebut mengandung

debu, maka terjadi pembauran sinar yang besarnya sebanding dengan

jumlah debu. Sehingga konsentrasi debu dapat diketahui dengan

mengukur jumlah pembauran sinar tersebut.

Sedangkan pada alat ukur konsentarsi massa, untuk mengukur

debu yang dapat terhisap melalui peralatan grain, respirable dust

dikumpulkan diatas kertas filter. Konsetrasi massa dihitung dengan cara

massa debu yang telah ditimbang dibagi dengan jumlah udara material

percobaan yang telah diserap.

E. Anemometer

Anemometer merupakan alat yang dapat dipergunakan dalam

mengukur kecepatan aliran udara, volume udara, dan suhu di dalam

tambang. Alat ini memiliki kincir angin yang sangat ringan dan

gesekannya kecil, dimana baling-balingnya terbuat dari pelat aluminium

dan membentuk sudut 42-44o terhadap arah poros. Untuk mengukur

kecepatan angin, alat ini diletakkan di dalam aliran udara untuk

memutar baling-baling, dimana kecepatan angin atau jarak tempuh

aliran udara per satuan waktu dapat diperoleh dari jumlah putaran

dalam waktu tertentu. Daerah kemampuan ukurnya adalah 0,5-10 m/s.

Gambar 2.6 Anemometer

Kecepatan aliran udara di dalam tamabng merupakan salah satu

parameter dalam perhitungan kuantitas udara. Untuk mengukur


13


kecepatan aliran udara di dalam tambang dapat dipergunakan metode

continous traversing, metode ini merupakan metode yang paling umum

dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran udara pengukuran

dilakukan secara konsisten pada arah horisontal maupun vertikal, dari

atas atau bawah, pada ujung satu ke ujung yang lain pada penampang

lubang bukaan dengan jalur yang teratur sehigga seluruh penampang

lubang bukaan terukur.

F. Sling Psycometric

Temperatur udara di dalam tambang dapat di ukur menggunakan

sling psychometer. Pada alat tersebut terdapat dua buah termometer

dalam skala derajat Celsius (oC) yang diletakkan berdampingan dengan

bingkai kayu. Fungsinya untuk mengukur temperature cembung kering

(dry bulb tempereture) yang menunjukan panas sebenarnya dan

temperatur cembung basah (wet bulb temperature) yang mnunjukkan

temperatur pada saat terjadi penguapan air. Pengukuran temperatur

dilakukan pada stasiun yang sama pada saat pengukuran kecepatan

aliran udara.

Gambar 2.7 Sling Psycometric


14


BAB III

PENGUKURAN VENTILASI TAMBANG BAWAH TANAH

3.1. TUJUAN

Kegiatan praktikum pengukuran ventilasi tambang bawah tanah

memiliki beberapa tujuan, yaitu :

1. Praktikan dapat merangkai pengukuran yang dipergunakan dalam

pekerjaan ventilasi tambang bawah tanah.

2. Praktikan dapat melakukan berbagai kegiatan pengukuran dalam ventilasi

tambang bawah tanah yang meliputi : pengukuran kualitas udara,

pengukuran kecepatan aliran udara, pengukuran luas penampang jalur

udara, pengukuran temperatur udara, dan pengukuran tekanan udara.

3. Praktikan mampu melakukan perhitungan dari hasil kegiatan pengukuran

ventilasi tambang bawah tanah dan menganalisa hasil perhitungan

tersebut.


Kegiatan pengukuran Ventilasi Tambang Bawah Tanah dilaksanakan

pada :

Hari/tanggal : Kamis, 2 Juni 2011

Waktu : 14.00 wita – 15.00 wita


Teknik Universitas Lambung Mangkurat


15


3.3. DASAR TEORI

Pengendalian kuantitas udara berkaitan dengan beberapa masalah

seperti, perpindahan udara, arah aliran, dan jumlah aliran udara. Dalam

pengendalian kualitas udara tambang baik secara kimia atau fisik, udara

segar perlu dipasok dan pengotor seperti debu, gas, panas, dan udara lembab

harus dikeluarkan oleh sistem ventilasi. Dengan memperhatikan beberapa

faktor tersebut di atas, maka kebutuhan udara segar di tambang bawah tanah

kadang-kadang lebih besar dari pada 200 cfm/orang atau bahkan hingga

2.000 cfm/orang. Kondisi tambang bawah tanah saat ini sudah banyak yang

menyediakan aliran udara untuk sebanyak 10 – 20 ton udara segar per ton

mineral tertambang.

Ventilasi tambang biasanya merupakan suatu contoh aliran tunak

(steady), artinya tidak ada satupun variabelnya yang merupakan fungsi

waktu. Salah satu tujuan dari perhitungan ventilasi tambang adalah

penentuan kuantitas udara 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 dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Gambar 3.1 Sistem Aliran Fluida(Diktat ventilasi UNP, 2004)

A. Prinsip Pengaliran Udara Serta Kebutuhan Udara Tambang

1. Head Loss


16


Aliran udara terjadi karena adanya perbedaan tekanan yang

ditimbulkan antar 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 udara fluida dibagi atas dua komponen,

yaitu : ‘friction loss (Hf)’ dan ‘shock loss (Hx)’. Dengan demikian

head loss adalah:

HL = Hf + Hx ………………………………………………………………………… (3.1)

Friction loss menggambarkan head loss pada aliran yang

linear melalui saluran dengan luas penampang yang tetap.

Sedangkan shock loss adalah 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 halangan-halangan yang terdapat pada saluran.

2. Mine Head

Untuk menentukan jumlah aliran udara yang harus

disediakan untuk 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 angin

dan satu saluran keluar, komulatif pemakaian energi disebut ‘mine

head’, yaitu perbedaan tekanan yang harus ditimbulkan untuk

menyediakan sejumlah tertentu udara ke dalam tambang.

a. Mine statik head (mine Hs)

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 dan diberikan dalam bentuk

persamaan:

Mine Hs = HL = (Hf + Hx) . ………………………….. (3.2)

b. Mine velocity head (mine Hv)


17


Dinyatakan sebagai 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. Jadi bukan merupakan

suatu head loss kumulatif, namun untuk suatu sistem merupakan

kehilangan, karena energi kinetik dari udara dilepaskan ke

atmosfer.

c. Mine total head (mine HT)

Merupakan jumlah keseluruhan kehilangan energi dalam

sistem ventilasi. Secara matematis, merupakan jumlah dari mine

statik (Hs) dan velocity head (Hv), yaitu :

Mine HT = mine Hs + mine Hv ………………………… (3.3)

B. Gradien Tekanan (Gradien Hidrolic)

Penampilan berbagai komponen head dari persamaan umum

energi secara grafis dapat menjelaskan gradien tekanan. Gambar 3.2

menunjukkan gradien tekanan untuk suatu sistem aliran udara

sederhana. Tampak dari gambar tersebut bahwa ada 3 gradien yang

jelas, yaitu : elevasi, statik + elevasi (termasuk tekanan atmosfer) dan

head total. Dalam ventilasi tambang, hanya gradien tekanan statik dan

total yang di plot. Efek elevasi dapat diabaikan dan datum yang

digunakan paralel dengan garis tekanan barometrik.

Pengaliran udara melalui sistem tekan (boeling) dilakukan

dengan meletakkan sumber penekan udara di lubang masuk dan

menaikkan tekanan udara tambang hingga diatas tekanan atmosfer (lihat

gambar 3.3). Pada gambar 3.3 tampak bahwa perubahan tekanan

ditunjukkan oleh head kecepatan (Hv), head gesek (Hf), subskrip a, b,

c, menggambarkan posisi saluran, sedangkan subskrip d, e, dan f

masing-masing mewakili kondisi shock losses akibat pengembangan,

penyempitan, dan pengeluaran. Perlu diperhatikan bahwa pada sistem

ini semua head positif kecuali pada bagian masuk.


18


Gambar 3.2. Gradien Tekanan Untuk Sistem Aliran Udara Sederhana(Diktat ventilasi UNP, 2004)

Gambar 3.3. Gradien Tekanan Pada Sistem Ventilasi Tekan(Diktat ventilasi UNP, 2004)

Untuk menggambarkan sistem gradien tekanan perlu

memperhatikan beberapa hal berikut :

Head tekanan total selalu nol pada bagian masuk sistem, tetapi

positif dan sama dengan head kecepatan di bagian keluar.

Head keamanan statik selalu negatif dan sama dengan head

kecepatan pada bagian masuk tetapi nol pada bagian keluar.

Head total pada setiap titik digambarkan dahulu, dan head statik

berikutnya yang sama dengan pengurangan head total terhadap head

kecepatan.

Bila sumber tekanan aliran udara ditempatkan pada bagian

keluar disebut sistem ventilasi exhaust. Penggambarannya dilakukan

sama dengan sistem tekan, kecuali bahwa bagian masuk dianggap

sebagai titik mula (lihat gambar 3.4).


19


Pada sistem ‘booster’, sumber pembuat tekanan (fan) diletakkan

antara bagian masuk dan bagian keluar. Umumnya fan akan menerima

udara di bawah tekanan atmosfer dan mengeluarkan di atas tekanan

atmosfer (lihat gambar 3.5).

Gambar 3.4. Gradien Tekanan Sistem Ventilasi Exhaust(Diktat ventilasi UNP, 2004)

Gambar 3.5. Gradien Tekanan Pada Sistem ‘Booster’(Diktat ventilasi UNP, 2004)

C. Keadaan Aliran Udara Di Dalam Lubang Bukaan

Dalam sistem aliran fluida akan selalu ditemui keadaan aliran :

laminer, intermediate dan turbulent. Kriteria yang dipakai untuk

menentukan keadaan aliran adalah bilangan Reynold (NRe). Bilangan Yanuar CandraH1C108079

20


Reynold untuk aliran laminer adalah 2000 dan untuk turbulen di atas

4000.

NRe = ( D V )/( ) = ( D V ) / () ……………………………. (3.4)

Dimana:

= rapat massa fluida (lb.det2/ft4 atau kg/m3)

= viskositas kinematik (ft2/detik atau m3/detik)

= viskositas absolut (= ; lb detik/ft2 atau a.detik)

D = diameter saluran fluida (ft atau m)

V = kecepatan aliran fluida (ft/detik)

Untuk udara pada temperatur normal = 1.6 x 10-4 ft2/detik

atau 14.8 x 10-6 m2/detik.

Maka: NRe = 6.250 DV atau NRe = 67.280 DV untuk SI

Dengan menganggap bahwa batas bawah aliran turbulen

dinyatakan dengan NRe = 4.000, maka kecepatan kritis dari suatu

dimensi saluran fluida dapat ditentukan dengan :

Vc = (60 NRe)/ 6.250 D = (60)(4000)/ (6.250 D) = 38,4 / D (fpm) atau

kira-kira Vc 40 / D

Aliran turbulen hampir selalu terjadi pada lubang bukaan

tambang bawah tanah. Pipa saluran udara dengan diameter lebih kecil 1

ft jarang dipakai di tambang, oleh karena itu kecepatan di atas 40 fpm

selalu menghasilkan aliran turbulen.

Distribusi kecepatan dan bilangan Reynold didalam suatu

saluran bulat ditunjukkan pada gambar 3.6 berikut.

Gambar 3.6. Distribusi Kecepatan Aliran di dalam Lubang Bulat


21



Kecepatan maksimum terjadi pada pusat lubang, tetapi bilangan

Reynoldnya berbeda-beda. Yang paling penting untuk ventilasi adalah

kecepatan rata-rata, karena itu pengukuran kecepatan pada garis sumbu

saja tidak cukup. Karena bilangan Reynold di dalam suatu sistem

ventilasi tambang biasanya lebih besar dari pada 10.000, kecepatan

rata-rata seringnya dapat dinyatakan sebagai berikut : V = 0.8 Vmax.

D. Perhitungan Head Loss

Head loss terjadi karena adanya aliran udara akibat kecepatan

(Hv), gesekan (Hf) dan tikungan saluran atau perubahan ukuran saluran

(Hx). Jadi dalam suatu sistem ventilasi distribusi head loss dapat

disederhanakan sebagai berikut :

Hs = HL

= (Hf + Hx)

Hv = Hv pada keluaran, dan

Ht = Hs + Hv

1. Velocity head

Walaupun bukan merupakan suatu head loss, secara teknis

dapat dianggap suatu kehilangan. Velocity head merupakan fungsi

dari kecepatan aliran udara, yakni:

Hv = (V2)/(2g) ………………………………………………… (3.5)

Dimana:

Hv = velocity head

V = kecepatam aliran (fps)

G = percepatan gravitasi (ft/dt2)

Dari persamaan diatas, diperoleh turunan berikut :

Hv = ((w V2)/(5,2)(64,4)(60)2) = w ((V)/ (1.098))2

Atau :


22


Hv = ((V)/(4.000))2

Persamaan terakhir menyatakan bahwa kecepatan aliran

sebesar 400 fpm ekuivalen dengan head kecepatan sebesar 1 inchi.

Untuk mempermudah perhitungan konversi dari kecepatan dan head

kecepatan dapat menggunakan nomogram yang ditunjukkan pada

gambar 3.7.

2. Friction Loss

Besarnya head loss akibat gesekan dalam aliran udara

melalui lubang bukaan di tambang bawah tanah sekitar 70 % hingga

90 % 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.

Persamaan mekanika fluida untuk friction loss pada saluran

berbentuk lingkaran adalah:

HL = f (L/D)(V2/2g) …………………………………………… (3.6)

Dimana:

L = panjang saluran

D = diameter saluran (ft)

V = kecepatan (fpm)

F = koefisien gesekan

Untuk memudahkan perhitungan pada bermacam-macam

bentuk saluran, diperoleh dengan menyatakan head loss dalam

bentuk radius hidrolik (hydroulic radius) RH, yaitu perbandingan

antara luas penampang A terhadap perimeter atau keliling P dari

saluran. Untuk saluran berbentuk lingkaran, RH adalah:

RH = A/P = (1/4. D2)/.D = D/4 …………………………. (3.7)

Dengan demikian maka diperoleh persamaan :

HL = f (L/4 RH)(V2/2g) ……………………………………… (3.8)


23


Untuk friction loss pada ventilasi tambang (dikenal sebagai

rumus Atkinson) didapat sebagai berikut :

Hf = (f/5,2)(l/4RH)(0,075V2/2g(60)2) = (K/5,2)(L/RH)(V2)

= (KPLV2) / (5,2 A) = (KSV2)/ (5,2 A) …………………. (3.9)

karena debit , Q = V x A, maka persamaan ditas menjadi;

Hf = (KPLQ2) / (5,2 A3) …………………………………….. (3.10)

Dimana :

Hf = friction loss (inch water)

V = kecepatan aliran

K = faktor gesekan untuk densitas udara standar (lb.men2/ft4)

A = luas penampang saluran (ft2)

S = rubbing surface (ft2) = PL

P = keliling saluran (ft)

L = panjang saluran (ft)

Q = debit udara (cfm)

Faktor gesek K didalam sistem ventilasi tambang

berhubungan dengan koefisien gesek dalam aliran umum fluida.

Untuk bobot isi udara standard :

K (800)(10)-10 f

Sebenarnya di dalam aliran turbulen nilai f berubah sesuai

dengan NRe. Tetapi pada ventilasi tambang K dianggap konstan dan

besarnya untuk berbagai kondisi lubang bukaan tambang bawah

tanah bukan batubara dapat dilihat pada tabel 3.1.


24



25


3. 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. Walaupun besarnya

hanya sekitar 10 % - 30 % dari head loss total di dalam ventilasi

tambang, tetapi tetap harus diperhatikan.

Berdasarkan sumber yang menimbulkan shock loss, pada

dasarnya berkurangnya tekanan sebanding dengan kuadrat kecepatan

atau berbanding lurus dengan velocity head. Perhitungan shock loss

dapat dilakukan secara langsung sebagai berikut :

Perhitungan shock loss, Hx dalam inci air dapat dihitung dari

velocity head, yakni

Hx = X Hv …………………………………………………... (3.11)

Dimana :

Hx = shock loss

X = faktor shock loss

Tabel 3.2. Panjang Ekuivalen Untuk Berbagai Sumber Shock Loss

Sumber LengthFeet Meter

Bend, acute, roundBend, acute, sharpBend, right, roundBend, right, sharpBend, obtuse, roundBend, obtuse, sharpDoorwayOvercastInletDischargeContraction, gradualContraction, abruptExpansion, abruptSplitting, straight branchSplitting, straight branch (90o)

3150170115706520651102030200

1451201520206201361060


26


Junction, straight branchJunction, deflected branch (90o)Mine car or skip (20 % of airway area)Mine car or skip (40 % of airway area)

6030100500

201030150

4. Kombinasi Friction dan Shock Loss

Head loss merupakan jumlah dari friction loss dan shock loss,

maka ;

HL = Hf + Hx

= (KP (L + Le)Q2)/ 5,2 A3 ………………………………. (3.12)

dimana ;

HL = head loss (inci air)

Le = panjang ekuivalen (ft)

K = faktor gesekan untuk density udara standar

Q = debit udara (cfm)

A = luas penampang saluran (ft2)

L = panjang saluran (ft)

E. Air Horsepower

Daya yang diperlukan untuk mengatasi kehilangan energi dalam

aliran udara disebut air horsepower (Pa) :

Pa = pQ = 5,2 HQ lb ft/menit

Pa = 5,2 HQ / 33.000 = (HQ / 6.346) HP ………………………

(3.13)

F. Teori Perhitungan Jaringan Ventilasi

1. Hubungan Antara Head dan Kuantitas

Seperti sudah diketahui dari persamaan Atkinson bahwa head

merupakan fungsi kuantitas aliran udara

HL ~ Q2

HS ~ Q2

HV ~ Q2

HT ~ Q2

Oleh karenanya persamaan head loss untuk ventilasi tambang

ditulis sebagai berikut :


27


H ~ Q2

Dalam upaya menanggulangi masalah ventilasi perlu

diketahui karakteristik ventilasi tambang dengan cara membuat

grafik antara head dan kuantitas aliran udara dari suatu sistem. Yang

dimaksud dengan sistem disini adalah sebagian dari tambang atau

keseluruhan tambang jika digunakan hanya 1 fan. Grafik ini disebut

kurva karakteristik tambang.

Dalam pembuatan kurva, kuantitas diasumsikan dahulu,

kemudian head ditentukan dengan persamaan :

H1/H2 = (Q1/Q2)2 , atau

H2 = H1 (Q2/Q1)2

2. Tahanan Saluran Udara Tambang (Airway Resistance)

Hubungan dasar antara head dengan kuantitas aliran udata

dinyatakan pada persamaan Atkinson yang dapat dituliskan sebagai

berikut :

HL = R Q2 …………………………………………………… (3.14)

Dimana , R = konstanta proporsionalitas.

R = KP (L + Le) / 5,2 A3

Untuk sistem ventilasi tambang, R kemudian disebut tahanan

ekuivalen. Tahanan ekuivalen serupa dengan sistem aliran listrik

yang mengikuti hukum Ohm.

Hukum Kirchoff

Ada dua dasar aturan dalam mempelajari sistem aliran

listrik, yang dapat digunakan pada sistem jaringan ventilasi.

Hukum Kirchoff 1

Bila ada aliran-aliran udara yang masuk melalui sutau titik

atau disebut juga Junction dan keluar lagi ke percabangan, maka

udara keluar harus sama dengan udara masuk (lihat gambar 3.7)

Q1 + Q2 = Q3 + Q4 = 0


28


Bila aliran udara keluar persimpangan dinyatakan positif

dan yang masuk dinyatakan negatif, maka;

Q1 + Q2 - Q3 - Q4 = 0

Atau ;

Q = 0

Gambar 3.7. Aplikasi Hukum Kirchoff 1

Hukum Kirchoff 2

Penjumlahan kehilangan tekanan pada jalur tertutup sama

dengan nol;

HL = 0

Menurut gambar 4-12 jelas bahwa head loss jaringannya

menjadi;

HL = Hla + HLb + HLc - HLd = 0

Hla , HLb dan HLc adalah positif karena aliran udara Q1 bergerak

melalui a, b, dan c dengan arah yang sama, sedangkan HLd adalah

negatif karena udara Q2 mengalir dengan arah berlawanan

terhadap aliran lainnya.


29

Q4

Q3Q1

Q2


Gambar 3.8. Aplikasi Hukum Kirchoff 2(Diktat ventilasi UNP, 2004)

Menurut Atkinson, persamaan tersebut di atas dapat dibentuk

menjadi ;

HL = RaQ1Q1 + RbQ1Q1 + RcQ1Q1 – Rd Q2Q2 = 0

3. Jaringan Seri

Dalam sistem ventilasi ada dua kemungkinan jaringan Seri

dan Paralel (lihat gambar 3.9)

Gambar 3.9. Rangkaian Jaringan Ventilasi Seri(Diktat ventilasi UNP, 2004)

Rangkaian jaringan ventilasi seri seperti tampat pada gambar

3.10.a dapat disederhanakan dalam bentuk jaringan ventilasi seri

seperti ditunjukkan pada gambar 3.10.b.


30


Gambar 3.10. Saluran Aliran Udaraa) Hubungan Seri b) Saluran Ekuivalen


Jumlah aliran udara yang mengalir melalui masing-masing

saluran adalah sama:

Q = Q1 = Q2 = Q3 dan HL1 + HL2 + HL3 - Hm = 0

Dimana; Hm = head loss (head statik)

Maka persamaan head loss dapat ditulis sebagai berikut :

HL = R1Q2 + R2Q2 + R3Q2

Atau;

HL = (R1 + R2 + R3 + .. ) Q2 = Req.Q2. ……………………. (3.15)

Tahanan equivalen hubungan seri saluran adalah : Req. = HL / Q2.

4. Jaringan Paralel

Bila jaringan ventilasi dihubungkan secara paralel, maka

aliran udara dibagi menurut jumlah cabang paralel, yang besarnya

masing-masing tergantung kepada tahanan salurannya. Di dalam

ventilasi tambang, percabangan paralel ini disebut sebagai ‘splitting’

sedangkan cabangnya sendiri disebut ‘split’. Kalau jumlah aliran

udara dibagi ke percabangan paralel menurut karakteristik

alamiahnya tanpa peraturan, hal ini disebut ‘natural splitting’


31


Sedangkan splitting terkendali berlaku bila pembagian

jumlah aliran udara diatur dengan memasang beberapa penyekat

(regulator) di dalam saluran udara yang dikehendaki.

Menurut hukum Kirchoff 1;

Q = Q1 + Q2 + Q3 + …

Maka bila aliran udara didalurkan kepercabangannya paralel maka

jumlah total aliran udara merupakan penjumlahan jumlah aliran

udara setiap saluran. Demikian juga halnya dengan head loss.

Menurut hukum Kirchoff 2 ;

HL = HL1 = HL2 = HL3 = …

Tahanan ekuivalen saluran hubungan paralel ditunjukkan

pada gambar 3.12. Pada gambar ini tampak bahwa aliran udara Q

dibagi menjadi Q1, Q2, dan Q3 yang masing-masing melalui tahanan

saluran R1, R2, dan R3. Bila tahanan saluran masing-masing

dinyatakan dalam satu nilai atau didapat tahanan ekuivalen yang

perhitungannya sesuai dengan cara yang dilakukan pada masalah

listrik, maka persamaan Atkinson untuk Junction A adalah;

Q = HL/R1 + HL/R2 + HL/R3

Atau;

Q = HL ( 1/R1 + 1/R2 + 1/R3) = HL (1/Req.) ………(3.16)

Sedangkan : 1/Req. = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …


32


Gambar 3.11. Saluran Aliran Udara Paralel dan Saluran Ekuivalen(Diktat ventilasi UNP, 2004)

5. Analisis Jaringan Kompleks

Suatu jaringan disebut komleks jika sirkuit-sirkuit paralel

saling tumpang tindih dan terkait. Pemisahan sirkuit-sirkuit tersebut

tidak dapat dilakukan atau dengan kata lain jaringan tersebut tidak

dapat disederhanakan menjadi saluran ekuivalen.

Gambar 3.12. Penyelesaian Grafis Jaringan Ventilasi Sederhana(Diktat ventilasi UNP, 2004)

6. Pencabangan Terkendali


33


Jika saluran udara diatur secara paralel dan jumlah udara

yang mengalir ke setiap cabangnya ditentukan, maka diterapkan

percabangan terkendali (controlled splitting). Pengendalian tersebut

umumya dilakukan dengan cara membuat tahanan buatan pada salah

satu cabang. Cabang yang tidak diberi tahanan buatan disebut ‘free

split’. Tahanan buatan merupakan shock loss yang timbul oleh alat

yang disebut ‘regulator’.

Dengan cara ini jumlah aliran udara ke permuka kerja atau

tempat-tempat lainnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Namun

dengan cara ini head total serta kebutuhan daya secara

keseluruhanakan meningkat dan selanjutnya akan meningkatkan

biaya.

a. Penentuan Ukuran Regulator

Untuk menentukan ukuran regulator pertama-tama harus

ditentukan besarnya shock loss yang harus ditimbulkan, hal ini

ditentukan dengan menghitung head loss untuk setiap cabang.

Cabang dengan head loss tertinggi adalah ‘free split’. Menurut

hukum Kirchoff 2, pada saluran udara paralel head loss sama.

Dengan demikian besarnya shock loss pada setiap cabang sama

dengan selisih antara head loss pada free split dengan head loss

cabang yang bersangkutan.

Tabel 3.3. Besar Shock Loss pada Percabangan Jaringan

SaluranUdara

Q (cfm) Rx 1010

HL (in)

Mx (in)

1

2

3

4

20.000

15.000

35.000

30.000

23,50

1,35

3,12

3,55

0,940

0,030

0,382

0,320

Free split

0,940-0,030 = 0,910

0,940-0,382 = 0,559

0,940-0,320 = 0,620

Sumber : Diktat ventilasi UNP, 2004

Penentuan ukuran i diturunkan dari rumus shock loss teoritis

untuk suatu saluran bulat dan simetris.


34


X = (((1/Cc) – N)/N)2 ………………………………………(3.17)

Dimana X = faktor shock loss, N = nisbah luas regulator/ luas

lubang bukaan dan Cc = koefisien kontraksi.

Cc = 1 / ( X + (2x+Z)) …………………………………(3.18)

Dimana Z = faktor kontraksi

X = Hx / Hv ………………………………………………(3.19)

Dimana Hx = shock loss yang harus ditimbulkan oleh regulator

dan Hv = head kecepatan.

Nilai Z dapat dilihat pada tabel. Dan untuk regulator, nilai Z = 2,5

adalah nilai yang umum di tambang bawah tanah.

Tabel 3.4. Koefisien Kontraksi (berdasarkan saluran pojok siku,

t = 2,50)

N 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Cc 0.63 0.64 0.65 0.67 0.69 0.71 0.75 0.81 0.88 1.0

X 217.9 46.38 17.03 7.61 3.67 1.78 0.81 0.30 0.07 0

Sumber : Diktat ventilasi UNP, 2004

Tabel 3.5. Faktor Konstraksi

Edge Z

FormedRoundedSmoothSquareSharp

1.051.502.002.503.80

Source : McElroy, 1935

Tabel 3.6. Koefisien Saluran Masuk


35


Edge Z Cc X

FormedRoundSquare

1.051.502.50

0.9750.7850.630

0.00060.050.34

Source : McElroy, 1935.

G. Psikometri Udara Tambang

Udara segar yang dialirkan kedalam tambang bawah tanah akan

mengalami beberapa proses seperti penekanan atau pengembangan,

pemanasan atau pendinginan, pelembaban atau pengawalembaban.

Oleh karena itu maka volume, tekanan, kandungan energi panas dan

kandungan airnya juga akan mengalami perubahan. Ilmu yang

mempelajari proses perubahan sifat-sifat udara seperti temperatur dan

kelembaban disebut psikometri.

1. Sumber-sumber Panas

Ventilasi digunakan untuk memenuhi persyaratan

kenyamanan kerja di tambang bawah tanah yang kelanjutannya

dapat meningkatkan efisiensi dan produksi. Panas dan kelembaban

mempengaruhi manusia dalam beberapa hal antara lain :

Menurunkan efisiensi

Mampu menimbulkan kecerobohan dan kecelakaan

Menyebabkan sakit dan kematian.

Setelah temperatur mencapai tingkat tertentu, seseorang akan

kehilangan efisiensinya, dan bila temperaturnya naik lagi maka dia

akan megalami gangguan fisiologi. Tubuh manusia memiliki

keterbatasan dalam menerima panas sebelum sistem metabolismenya

berhenti.

Efisiensi kerja seseorang bergantung langsung kepada

temperatur ambient dan akan berkurang/menurun bila temperaturnya

berada diluar rentang 68–72oF. hubungan antara efisiensi kerja

dengan temperatur efektif dapat dilihat pada gambar 3.13 berikut.


36


Dalam kondisi panas, tujuan ventilasi adalah mengeluarkan

hawa panas dan uap air dengan laju yang sesuai, sehingga temperatur

dan kelembaban udara yang dikondisikan memungkinkan pekerja

juga melepaskan panas tubuhnya saat bekerja. Kedua faktor tersebut

(panas dan kelembaban) harus dikondisikan secara bersamaan.

Gambar 3.13. Hubungan antara Efisiensi Kerja dan Temperatur Efektif


Tubuh manusia bereaksi terhadap panas dan selalau mencoba

untuk mempertahankan suhunya sekitar 37 oC dengan cara

mengeluarkan panas melalui cara konveksi, radiasi dan evaporasi.

Namun demikian tubuh manusia akan menerima panas kembali

begitu produksi metabolismenya naik, atau menyerap panas dari

lingkungannya, dan bisa juga kombinasi kedua faktor tersebut.

Sistem syaraf sentral akan selalu bereaksi untuk menjalankan

mekanisme pendinginan secara alamiah.

Akan tetapi, bila syaraf sentral tidak dapat bekerja karena

satu sebab dan lainnya, maka hal ini hal ini akan dapat menyebabkan

sakit dan kematian (lihat gambar 3.14 berikut);


37


Gambar 3.14. Reaksi Fisiologis Terhadap Panas(Diktat ventilasi UNP, 2004)

Bila seseorang istirahat di dalam ruangan dengan kondisi

udara jenuh, maka batas kemampuannya untuk beradaptasi hanya

akan mencapai temperatur 90o F (32o C). namun bila ruangan tersebut

dialiri udara dengan kecepatan 200 fpm maka batas temperaturnya

dapat naik hingga 95o F (35o C). Sedangkan temperatur normal untuk

seseorang dapat bekerja dengan nyaman adalah 26 – 27o C.

Perbedaan antara temperatur cembung kering dan cembung

basah menyatakan faktor kenyamanan di dalam udara lembab. Agar

seseorang dapat bekerja dengan nyaman di lingkungan udara dengan

kelembaban relatif 80 % diperlukan perbedaan td-tw sebesar 5o F (2,8o

C).

Kecepatan aliran udara merupakan faktor utama dalam

mengatur kenyamanan lingkungan kerja. Kecepatan aliran udara

sebesar 150–500 fpm ( 0,8 – 2,5 m/detik) dapat memperbaiki tingkat

kenyamanan ruang kerja yang panas dan lembab. Dalam menduga

temperatur efektif dari suatu kondisi td-tw serta kecepatan aliran

udara tertentu dapat menggunakan grafik yang ditunjukkan pada

gambar 3.15 berikut:


38


Gambar 3.15. Grafik Temperatur Efektif(Diktat ventilasi UNP, 2004)

a. Kompresi Adiabatik

Bila kolom udara menurun di dalam suatu vertikal shaft,

tekanannya akan menaik sesuai dengan beratnya. Hal ini akan

menyebabkan temperatur udara menaik dan prosesnya dianggap

adibiatik bila kandungan uap air tetap, aliran udara tidak akan

mengalami gesekan, dan tidak ada perpindahan panas antara

udara dengan lingkungannya (batuan). Sudah barang tentu hal ini

tidak pernah terjadi di alam. Kenaikan panas akibat

‘autocompression’ sangat besar, sebagai contoh suatu tambang

emas di Afrika Selatan yang bekerja pada kedalaman 8.000 ft

(2438,8 m) menimbulkan autokompresi sebesar 1 juta Btu/menit

(17.550 kw) atau memerlukan refrigerasi sebanyak 5.000 ton/hari.


39


Secara teoritik, bila udara standard sebanyak 100.000 cfm (47,19

m3/det) dimasukkan kedalam tambang bawah tanah sedalam

1.000 feet (304,8 m), maka banyaknya refrigerasi yang

dibutuhkan adalah:

………… (3.20)

9.637 Btu/menit = 48,2 ton refrigerasi/hari (169,5 kw)

Begitu udara mengalir ke bawah vertical shaft, tanpa ada

perpindahan panas antara vertical shaft dengan udara luar dan

tidak ada penguapan, udara sebetulnya ditekan seperti bila

kompresor menekan udara. Temperatur udara kering naik 5,4 oF

(3,02 oC) setiap perubahan kolom udara 1.000 feet.

Setiap penurunan elevasi sebesar 778 feet, ekuivalen

dengan penambahan panas sebesar 1 Btu (0,252 kcal). Dan untuk

udara kering, perubahan temperatur cembung kering adalah :

1/(0,24 x 778) = 0,00535oF/ft (0,00983 oC/m) atau sama dengan 1 oF/187 ft (1 oC/102 m).

Aliran udara kebawah shaft akan menaikan temperatur

dan bobot isinya sesuai dengan kedalaman. Maka kebutuhan

ventilasi akan meningkat dengan semakin dalamnya aktivitas

penambangan. Faktor lainnya dari kompresi adiabatik adalah

kenaikan temperatur cembung kering udara begitu mengalir

melalui fan. Besarnya kurang lebih 0,45 oF (0,25 oC) per 1 inchi

air head statik. Fan yang biasa dipakai di tambang bawah tanah

mampu menekan hingga 10 inchi air head statik.

b. Peralatan Listrik Mekanik

Jumlah panas total yang dikeluarkan oleh peralatan listrik

mekanik ke udara tambang bawah tanah tergantung dari besarnya

daya yang dipakai dan bentuk kerja yang dilakukan. Peralatan

yang banyak dipakai di tambang bawah tanah adalah listrik,

diesel, dan tekanan udara. Kesemua jenis peralatan tersebut


40


banyak menggunakan dayanya untuk mengatasi masalah beban

gesek dan rugi-rugi listrik yang akhirnya dikonversikan menjadi

bentuk panas.

Panas yang dihasilkan oleh peralatan diesel tambang

bawah tanah ekuivalen dengan sekitar 90% dari nilai kalor bahan

bakar yang dikonsumsi. Angka ini relatif sama untuk berbagai

kondisi kerja mesin, baik dalam keadaan tidak berbeban maupun

berbeban. Nilai kalor bahan bakar solar adalah 140.200

Btu/gallon (9.334 kcal/liter). Untuk kepentingan praktis nilai

kalor solar sebesar 125.000 Btu/gallon (8.322 kcal/liter) sering

dipakai.

Peralatan listrik, seperti substation atau trafo merupakan

sumber panas yang cukup berarti. Sekitar 4 % energinya keluar

sebagai panas. Pompa non-submersibel bisa mengeluarkan panas

sebanyak 15 % dari energi inputnya.

c. Aliran Panas Dinding Batu

Persamaan umum aliran panas melalui dinding dapat

ditulis sebagai berikut:

Q = kA.dt/dL ………………………………………………(3.21)

Dimana :

Q = panas yang dialirkan, Btu/jam

A = luas daerah dinding yang mengeluarkan panas ft2

K = konduktivitas panas, biasanya relatif tetap untuk satu

jenis batuan. Angkanya berbeda menurut kandungan

air dan susunan perlapisan, Btu-in/ft2jamoF

dt = perbedaan temperatur, oF

dL = ketebalan batuan yang mengeluarkan panas, inchi

Karena aliran panas dari dinding merupakan satu-satunya sumber

panas yang masuk ke tambang, maka penentuan laju pengeluaran

panasnya secara vertikal dan horisontal tidak dapat ditentukan

secara teliti. Dalam penentuan temperatur batuan biasanya batas


41


kedalaman minimum 50 feet dianggap sebagai awal

perhitungannya. Tabel 3.7 berikut memberikan gambaran

temperatur maksimum batuan induk pada berbagai tambang

dalam.

Tabel 3.7. Temperatur Maksimum Batuan Induk

Tambang

Kedalaman Temperatur

(ft) (m) (oF) (oC)

Kolar Gold Field India

South Africa

Morro velho, Brazil

Nort Broken Hill,Australia

Great Britain

Bralorne.B.C. Canada

Kirkland Lake, Ont.

Falconebridge Mine, Ont

Lockerby Mine, Ont.

Levark Borehild (Inco),Ont

Garson Mine, Ont.

Lake Shore Mine, Ont.

Holinger Mine, Ont.

Creighton Mine, Ont.

Superior, Arizona

San Manuel, Arizona

Butte, Montana

Ambrosia Lake, NM

Brunswick Ni.12 New.

Belle Isle Salt Mine,LA

11000

10000

8000

3530

4000

4100

4000-6000

4000-6000

3000-4000

7000-10000

2000-5000

6000

4000

2000-10000

4000

4500

5200

4000

3700

1400

3353

3048

2438

1076

1219

1250

1219-1829

1219-1829

914-1219

2134-3048

610-1524

1829

1219

610-3048

1219

1372

1585

1219

1128

427

152

125-130

130

112

114

112.5

66-81

70-84

67-96

99-128

54-78

73

58

60-138

140

118

145-150

140

73

88

66.7

51.7-54.4

54.4

44.4

45.6

50.3

18.9-27.2

21.1-28.9

19.4-35.6

37.2-53.3

12.1-25.6

22.8

14.4

15.6-58.9

60.0

47.8

60.8-65.6

60.0

22.8

31.1

d. Panas Dari Peledakan

Panas peledakan merupakan panas singkat yang akibatnya

bisa membuat lingkungan udara di front kerja menjadi relatif

lebih panas dari pada tempat sekitarnya. Oleh karena itu aliran

udara dapat berbalik kembali ke front kerja, tempat dimana

peledakan baru saja terjadi. Konsekuensinya debu akibat

bongkaran batuan tidak terbawa keluar.


42


Hal lain yang mungkin juga terjadi dari aktivitas

peledakan adalah meningkatnya uap air di sekitar front kerja

tersebut. Pada tabel 3.8 berikut ditunjukkan nilai-nilai kalor dari

berbagai macam bahan peledak:

Tabel 3.8. Potensi Panas Dari Berbagai Jenis Bahan Peladak

Bahan Peledak Btu/lb Q (kJ/kg) Q (kal/gram)

Nitroglycerin

60 % Straight Dynamite

40 % Straight Dynamite

100 % Straight Gelatin



75 % Amonia Gelatin

40 % Amonia Gelatin

Semi Gelatin

AN-I-o 94.5/5.5

AN-FO 94.3/5.7

AN-AL-Water

2555

1781

1673

5219

2069

1475

1781

1439

1691

1601

1668

2069

5943

4143

3891

5859

4812

3431

4142

3347

3933

3724

3880

4813

1420

990

930

1400

1150

820

990

800

940

890

927

1150

2. Sumber-sumber Panas

Penentuan sifat psikometri suatu udara pada kondisi tertentu

disebut titik keadaan (state point) dapat ditentukan ditemperatur

cembung kering dan cembung basah pada kondisi tekanan atmosfir

tertentu. Perhitungan sifat-sifat psikometri udara dapat dilakukan

dengan menggunakan persamaan hitungan tekanan uap jenuh

berikut:

a. Tekanan uap jenuh pada td, Ps

……………... (3.22)


43


b. Menentukan semua parameter pada titik keadaan (state point)

1) Tekanan uap

…………… (3.23)

2) Kelembaban relatif

………………………………………. (3.24)

3) Kelembaban spesifik

lb/lb (kg/kg) udara kering ………. (3.25)

4) Derajat kejenuhan

………………………………………... (3.26)

5) Volume spesifik

ft3/lb(m3/kg) udara kering …………………. (3.27)

6) Bobot isi udara (udara basah)

…………………. (3.28)

7) Entalpi

… (3.29)


44


3.4. PERALATAN

Peralatan yang dipergunakan dalam praktikum instrument ventilasi

tambang, antara lain :

1. Mesin angin (fan), berfungsi sebagai alat penghebus maupun penghisap

udara.

Gambar 3.16. Mesin Angin(Laboratorium Teknologi Pertambangan)

2. Wire Fleksible beserta rangkaiannya, berfungsi sebagai media

penghembusan maupun pengisapan udara dalam jaringan ventilasi.

Gambar 3.17. Wire Fleksible(www.rocvent_files.com)

3. Anemometer, berfungsi untuk mengukur kecepatan aliran udara, volume

udara, dan suhu di dalam tambang.


45


Gambar 3.18. Anemometer(www.diytrade_files.com)

4. Sling Psycometric, dipergunakan untuk mengukur kelembaban udara di

dalam tambang.

Gambar 3.19. Sling Psycometric(www.redirect.php)

3.5. LANGKAH KERJA

Prosedur kegiatan praktikum instrument ventilasi tambang adalah

sebagai berikut :

1. Menyiapkan seluruh peralatan yang akan dipergunakan.

2. Merangkai jaringan ventilasi tambang dengan menghubungkan antara

fan dengan wire flexible.

3. Mengukur kelembaban relative, temperatur kering dan temperatur basah

di sekitar jaringan vetilasi tambang dengan mengunakan sling

psycometry setiap jarak yang ditentukan

4. Mencatat data yang ditunjukkan oleh alat ukur sling psycometry.

5. Menghidupkan fan, kemudian melakukan pengukuran kecepatan aliran

udara yang dihembuskan pada penampang terowongan atau hose (atas,

tengah dan bawah) disetiap jarak yang ditentukan menggunakan

anemometer.

6. Mencatat data yang ditunjukkan oleh alat ukur anemometer.

7. Mematikan fan, setelah seluruh kegiatan pengukuran telah dilakukan.


46

http://www.diytrade_files.com/


3.6. DATA HASIL KEGIATAN

Dari praktikum yang telah dilakukan didapatkan beberapa data

antara lain :

Tabel 3.9. Pengambilan Data Kuantitas Udara

Point Jarak (m)

V 2/3 H (m/s)

V 1/2 H (m/s) Vrata-rata

(m/s)A

(m2)

Q (m3/s)

Max Min Rerata Max Min Rerata1 0 10.96 10.02 10.490 0.000 0.000 0.000 5.245 14.278 74.8902 0,5 9.361 8.657 9.009 0.000 0.000 0.000 4.505 14.278 64.3173 1,0 8.743 6.823 7.783 1.067 0.598 0.833 4.308 14.278 61.5084 1,5 5.775 3.852 4.814 2.16 1.869 2.015 3.414 14.278 48.7465 2,0 3.987 1.934 2.961 2.032 1.411 1.722 2.341 14.278 33.4266 2,5 2.887 0.845 1.866 1.744 0.676 1.210 1.538 14.278 21.9607 3,0 2.009 1.149 1.579 1.92 1.149 1.535 1.557 14.278 22.2288 3,5 1.92 0.655 1.288 1.229 0.751 0.990 1.139 14.278 16.2609 4,0 2.444 2.028 2.236 2.983 2.387 2.685 2.461 14.278 35.132

10 4,5 1.115 0.851 0.983 0.991 0.303 0.647 0.815 14.278 11.63711 5,0 1.018 0.624 0.821 0.598 0.39 0.494 0.658 14.278 9.38812 5,5 0.654 0.579 0.617 0.401 0.155 0.278 0.447 14.278 6.38613 6,0 0.878 0.489 0.684 0.717 0.308 0.513 0.598 14.278 8.53814 6,5 0.652 0.452 0.552 0.393 0.335 0.364 0.458 14.278 6.54015 1 2.323 0.976 1.650 2.537 0.948 1.743 1.696 9.090 15.41616 1,5 3.103 1.954 2.529 2.896 2.269 2.583 2.556 9.090 23.22817 2 2.248 1.776 2.012 2.43 2.347 2.389 2.200 9.090 19.99918 2,5 1.648 1.271 1.460 2.153 1.503 1.828 1.644 9.090 14.94119 3 1.369 0.596 0.983 1.521 0.733 1.127 1.055 9.090 9.58720 3,5 1.356 1.081 1.219 1.193 0.472 0.833 1.026 9.090 9.321


47


Gambar. 3.20. Grafik Hubungan Vrata-rata terhadap Jarak pada Tunnel 1


48


Gambar. 3.21. Grafik Hubungan Debit terhadap Jarak pada Tunnel 1

Gambar. 3.22. Grafik Hubungan Vrata-rata terhadap Jarak pada Tunnel 2


49


Gambar. 3.23. Grafik Hubungan Debit terhadap Jarak pada Tunnel 2

Tabel 3.10. Pengambilan Data Temperatur Efektif

Point Jarak td(0C)

Tw(0C)

Vrata-rata

(m/s)1 0 30 28 5.2452 1 30 27.5 4.3083 2 30 27.5 2.3414 3 30 28 1.5575 4 30 28 2.4616 5 30 28 0.6587 6 30 28 0.5988 7 30 28 0.4589 1 30 28 1.696

10 2 30 27.5 2.20011 3 30 27.5 1.055

Tabel 3.11. Pengambilan Data Sifat Psikometri Udara

Point td(0C)

tw(0C)

Φ(%)

Keterangan

1 30 27.5 82 Tengah Tunnel 12 30 27 78 Belakang Tunnel 13 29 27 93 Adit Tunnel 14 30 28 86 Tengah Tunnel25 30 28 86 Adit Tunnel 2


50


3.7. PENGOLAHAN DATA

Data luas terowongan pada tabel 3.9. Pengambilan Data Kuantitas

Udara di dapatkan melalui perhitungan dengan data sebagai berikut :

1. Tunnel 1

- Lebar = 3,88 m

- Tinggi = 3,68 m

- Luas = Lebar x Tinggi

= 3,88 m x 3,68 m

= 14,278 m2

2. Tunnel 2

- Lebar = 3,68 m

- Tinggi = 2,47 m

- Luas = Lebar x Tinggi

= 2,47 m x 3,68 m

= 9,09 m2

3. Perhitungan konversi (oC) menjadi (oF)

Setiap perhitungan konversi suhu dari Celcius menjadi

Fahrenheit dilakukan dengan melakukan cara :

n o C =

Contoh perhitungan konversi :

td (oC) = 31

td (oF) =

= 87,8 o F

Demikian seterusnya berlaku juga untuk tw


51

3,88 m

3,68 m

2.47 m

3,68 m


4. Perhitungan konversi kecepatan (Velocity / V ) dari satuan (m/s) menjadi

(feet/m)

5. Setiap perhitungan konversi kecepatan dari satuan (m/s) menjadi (feet/m)

dilakukan dengan cara :

1 (m/s) = 196,8503937 (feet/m)


v (m/s) = 1,198 m/s

v (feet/mnt) = 1,198 x 196,8503937

= 235,8268 (feet/mnt)

Begitu seterusnya dilakukan perhitungan konversi

Tabel 3.12. Pengolahan Data Temperatur Efektif

Point Jarak td(0C)

tw(0C)

td(0F)

tw(0F)

Vrata-rata

(m/s)Vrata-rata

(ft/s)1 0 30 28 86 82.4 5.245 1032.4682 1 30 27.5 86 81.5 4.308 847.9723 2 30 27.5 86 81.5 2.341 460.8214 3 30 28 86 82.4 1.557 306.4435 4 30 28 86 82.4 2.461 484.3456 5 30 28 86 82.4 0.658 129.4287 6 30 28 86 82.4 0.598 117.7158 7 30 28 86 82.4 0.458 90.1569 1 30 28 86 82.4 1.696 333.854

10 2 30 27.5 86 81.5 2.200 433.11511 3 30 27.5 86 81.5 1.055 207.625

Tabel 3.13. Pengolahan Data Sifat Psikometri Udara

Point td(0C)

tw(0C)

Φ(%)

td(0F)

td(0F)

tw(0F)

tw(0F)

Keterangan

1 30 27.5 82 86 86 81.5 82 Tengah Tunnel 12 30 27 78 86 86 80.6 81 Belakang Tunnel 13 29 27 93 84.2 84 80.6 81 Adit Tunnel 14 30 28 86 86 86 82.4 82 Tengah Tunnel25 30 28 86 86 86 82.4 82 Adit Tunnel 2


52


6. Perhitungan Psikometri

Contoh perhitungan Psikometri :

Diketahui :

td (oF) = 86

tw (oF) = 82

Pb = 29,92 inHg

Ps = 1,253 inHg

Ps` = 1,1017 inHg

R = 190,6 grains/lb

Ditanya :

a. Tekanan Uap (Pv)

b. Kelembapan Relatif (Φ)

c. Kelembapan Spesifik (Ws)

d. Derajat Kejenuhan (μ)

e. Volume Spesifik (v)

f. Bobot Isi Udara (udara basah) (w)

g. Entalpi (h)

Jawab :

a. Tekanan Uap

Pv

= 1,0589 inHg

b. Kelembaban Relatif

Ø


53


c. Kelembaban Spesifik

W

lb/lb

d. Derajat Kejenuhan

Perhitungan konversi kelembaban spesifik dari satuan

(grain/lb) menjadi (kg/kg). Setiap perhitungan konversi kelembaban

spesifik dari satuan (grain/lb) menjadi (kg/kg) dilakukan dengan cara :

1 kg = 15.432 grain, 1 grain = 6,48 x 10-5 kg

1 lb = 0,4536 kg

Jadi, 1

= 0,0001428 (kg/kg )/(lb/lb)


Ws (grain/lb) = 190,6 (pembacaan tabel data psikometrik untuk

campuran udara – air dan uap)

Ws = 190,6 x 0,0001428

= 0,02722 lb/lb

Sehingga derajat kejenuhan :

μ


54


= 83,85 %

e. Volume Spesifik

Pa = Pb – Pv

= 29,92 inHg – 1,0589 inHg

= 28,861 inHg

v

= 14,28 ft3/lb

f. Bobot Isi Udara

w

g. Entalpi

h

= 53,66 Btu/lb

Tabel 3.14. Pengolahan Data Perhitungan Psikometri

Notd

(0F)tw

(0F)Ps

(inHg)Ps'

(inHg)Pb

(inHg)Pv

(inHg)Pa

(inHg)Φ

(%)W

(lb/lb)Ws

(grain/lb)µ

(%)V

(ft3/lb)w

(lb/ft3)h

(Btu/lb)


55


1 86 82 1.253 1.1017 29.92 1.0589 28.861 84.51 0.023 190.6 83.85 14.28 0.072 53.66

2 86 81 1.253 1.0665 29.92 1.0130 28.907 80.84 0.022 190.6 80.08 14.26 0.072 52.18

3 84 81 1.1752 1.0665 29.92 1.0344 28.886 88.02 0.022 178.3 87.48 14.22 0.072 52.19

4 86 82 1.253 1.1017 29.92 1.0589 28.861 84.51 0.023 190.6 83.85 14.28 0.072 53.66

5 86 82 1.1752 1.1017 29.92 1.0589 28.861 90.10 0.023 190.6 83.85 14.28 0.072 53.66

3.8. PEMBAHASAN

Dari hasil kegiatan praktikum yang telah dilakukan di dapatkan

beberapa data antara lain data sifat psikometri, data temperatur efektif, data

kuantitas udara. Ketiganya merupakan data-data yang diperlukan untuk

mengetahui bagaimana kondisi udara dalam suatu tambang bawah tanah

apakah sudah memenuhi syarat atau sudah dapat dikategorikan ke dalam

sistem ventilasi yang baik atau belum.

Dalam beberapa hal, pengambilan data sudah cukup mewakili

simulasi sistem ventilasi tambang bawah tanah. Pada tabel 3.9. Pengambilan

data kuantitas udara, nilai debit (Q) memiliki nilai yang bervariasi. Pada

dasarnya, semakin jauh alat pengukur udara (anemometer) dari fan, maka

debit udara yang didapat semakin kecil. Sedangkan dari data yang didapat

pada tunnel 1, terlihat pada jarak 3 meter (22,228 m3/s), 4 meter (35,132

m3/s) dan 6 meter (8,538 m3/s) nilai debitnya justru lebih besar dari jarak

sebelumnya. Hal ini mungkin disebabkan karena kurang pengetahuan

penggunaan alat yang baik dan benar, dan mungkin karena posisi fan

menyimpang atau tidak lurus, jadi udara yang dihembuskan terpantul

dinding pada rib. Begitu pula pada tunnel 2, pada jarak 1,5 m dan 2 m debit


56


yang didapat lebih besar daripada jarak sebelumnya yang posisinya berada

dekat dengan fan, hal tersebut dikarenakan pantulan udara pada dinding rib

sebab pengambilan data pada jarak ini dilakukan di dinding rib.

Sedangkan untuk data pengukuran sifat psikometri udara dan

temperatur efektif dilakukan dengan menggunakan alat sling. Dari

pengukuran ini akan didapatkan dua buah data temperatur, yaitu data

temperatur basah dan data temperatur kering pada beberapa titik dengan

jarak yang telah ditentukan di dalam simulasi terowongan tambang bawah

tanah. Data didapatkan setelah dilakukan pemutaran alat secara teratur

selama 1 menit non-stop (200 putaran) dan langsung dilakukan pembacaan

baik pada termometer basahnya untuk temperatur basah maupun termometer

kering untuk pembacaan temperatur kering. Biasanya akan didapatkan data

temperatur kering jauh lebih besar nilainya jika dibandingkan dengan

temperatur basah. Selanjutnya dapat dilakukan perhitungan untuk

mengetahui sifat psikometri dari udara tersebut.

3.9. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum instrumen

ventilasi tambang sebagai berikut :

1. Anemometer merupakan suatu alat yang digunakan pada sistem

ventilasi tambang bawah tanah yang digunakan untuk mengukur

kecepatan aliran udara dari suatu titik dalam terowongan tambang

bawah tanah.

2. Anemometer sangat rentan terhadap adanya gangguan aliran udara

lain, yang mana ini bisa menyebabkan data yang didapatkan akan

kurang akurat.

3. Sling merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur

temperatur kering dan temperatur basah dari suatu titik dalam suatu

tambang bawah tanah.

4. Semakin jauh jarak pengukuran atau area yang akan di supply udara,

maka debit udara semakin kecil.Yanuar CandraH1C108079

57


5. Berdasarkan hasil perhitungan psikometri udara di dalam tambang

diketahui besar tekanan uap = 1,0589 inHg, kelembaban relatif =

84,51 %, kelembaban spesifik = 0,023 lb/lb, derajat kejenuhan =

83,85 %, volume spesifik = 14,28 ft3/lb, bobot isi udara = 0,072

lb/ft3, dan entalpi = 53,66 Btu/lb.

B. Saran

Adapun saran yang dapat praktikan berikan diberikan untuk

pelaksanaan praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Sebaiknya praktikum ini diawali dengan pemasangan atau

penempatan instrument ventilasi tambang agar dapat

mengkondisikan tempat yang akan di-supply udara.

BAB IV

PROGRAM KAZEMARU

4.1. TUJUAN

Kegiatan praktikum program kazemaru memiliki beberapa tujuan,

yaitu :

1. Praktikan dapat mengenal dan menggunakan software kazemaru dalam

desain grafis jaringan vetilasi tambang.

2. Praktikan mampu menganalisis distribusi aliran udara normal dan pada

kondisi kebakaran.


Kegiatan praktikum dilaksanakan pada :

Hari/tanggal : Jum’at, 3 Juni 2010

Waktu : 08.00 wita – 09.00 wita


58



Teknik, Universitas Lambung Mangkurat,

Banjarbaru.

4.3. DASAR TEORI

A. Karakteristik Sistem

Pekerjaan analisa jaringan ventilasi udara pada pertambangan

yang sesungguhnya tidak hanya dilakukan perhitungan saja.

Perhitungan 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 analisa , dan apabila diperlukan dapat

dilakukan perubahan data jaringan ventilasi udara yang dimuai

kembali dari prosedur pertama.

Sistem analisa ventilasi udara KAZEMARU adalah sistem

komprehensif yang telah dikembangkan agar pekerjaaan analisa

jaringan ventilasi udara dapat dikerjakan oleh siapa pun dan dapat

dilaksanakan dengan mudah. Sistem ini telah diterapkan di semua

tambang utama di Jepang yang memiliki karakter sebagai berikut :

1. Sistem yang dikembangkan untuk dipergunakan pada komputer/ PC

(minimal Pentium 233 Mhz) pengoprasiannya mudah

2. Pembuatan perubahan data dapat dilakukan sembari melihat gambar

jaringan ventilasi udara yang ditampilkan pada monitor. Program

secara konstan melakukan pengecekkan sehinga kesalahan

pengisisan dapat dicegah.

3. Titik maksimum dari jaringan ventilasi udara yang dapat dilakukan

analisa adalah 1.000 titik, jumlah lorong maksimum 2.000 buah

lorong.


59


4. Lama waktu perhitungan untuk jaringan ventilasi udara yang

memiliki sekitar 1000 titik dan 200 buah lorong, pada umumnya

membutuhkan waktu kurag dari 2 menit.

5. Selain dari tahanan udara, sistem ini dapat mempertimbangkan

tekanan ventilasi udara alami grafik karekteristik fan, lorong dengan

volume udara tetap, dan seperti halnya pintu angin, dapat juga

dipertimbangkan tahanan udara yang berbeda berdasarkan arah dari

ventilasi udara. Dapat melakukan analisa jaringan ventilasi udara

pada saat terjadi kebakaran.

6. Dapat menampilkan gambar distribusi volume udara, tekanan udara

melalui monitor, plotter atau printer.

7. Pada saat melakukan analisa kebakaran, dapat ditampilkan gas

kebakaran, suhu, konsentrasi. Juga dapat ditampilkan pergerakan

kebakaran sesuai pergerakan waktu.

8. Memiliki fungsi sebagai data base, sehinga memungkinkan untuk

melakukan pengecekan data, perbandingan hasil, dan pencarian data.

Selain itu, dapat melakukan perhitungan tahanan ventilasi udara

dengan berdasarkan jenis data, panjang lorong, luas lorong,dan

koefisien gesek.

B. Pengenalan dan Fungsi Tool

Program KAZEMARU pada dasarnya adalah pekerjaan

mengedit data jaringan ventilasi dengan cara grafis yang interaktif atau

pekerjaan menganalisis jaringan ventilasi pada saat distribusi aliran

udara normal dan pada saat terjadi kebakaran.


60


Gambar 4.1. Desain Grafis Ventilasi Tambang

Menu yang tampak pada halaman sebelumnya akan timbul pada

display ketika program KAZEMARU iAvwin.exe diaktifkan dari menu.

Batasan sistem (nilai-nilai batas ini 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

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


61


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)

Gambar 4.2. Syarat-syarat Pembuatan Jaringan Ventilasi Tambang(Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006)

1. Istilah dan Tools

Berikut ini adalah istilah yang biasa dipakai pada program

ini :

Road : Lorong ventilasi tempat aliran udara.

(branch, airway) : ditentukan oleh nomor-nomor dikedua

ujungnya yang ditunjukan sebagai garis

antara 2 lingkaran

Fixed ainlow roadway : ditunjukan sebagai garis putus-putus

Node : Persimpangan jalan atau bagian jalan

yang dipermukaan.

Underground node : ditunjukan dengan lingkaran tunggal

Surface node : ditunjukan dengan lingkaran ganda

Fan : ditunjukan dengan lingkaran ganda

dengan segitiga.

Menu-menu utama pada tool bar adalah sebagai berikut

<file> Membuka atau menyimpan file-file, print, keluar

sistem dan lain-lain.


62


Gambar 4.3. Menu File

<edit> Membuat, mengubah, dan menghapus node-node,

jalan tambang,dan kipas angin / mesin angin.

Gambar 4.4. Menu Edit

<analysis> Menghitung distribusi-distribusi aliran udara.

Gambar 4.5. Menu Analysis

<display> Merubah settingan dari ukuran figure (gambar)

ukuran tulisan, warna garis dan data tampilan.


63


Gambar 4.6. Menu Display

Data node-node jalan-jalan tambang dan kipas-kipas

diperlukan untuk analisa jaringan ventilasi, datanya disebut sebagai

(data jaringan fundamental/pokok)

Berikut ini adalah menu untuk mengedit data yang sudah

dibuat pada program kazemaru ini :

Membuat data jaringan baru

Membuka data jaringan

Menyimpan data jaringan

Mencetak/print

Flow standar : Analisa distribusi udara dalam

jaringan kondisi mesin angin akan

nampak ketika tombol (display data)

ditandai.

Parameter : Merubah parameter - parameter yang

dibutuhkan untuk proses analisa.

Update : Menggambar kembali figure jaringan,

perintah ini digunakan untuk

menampilkan hasil perhitungan baru.

Display setting : Perintah mengubah ukuran

gambar, ukuran huruf, sudut tampilan,

nilai-nilai dasar atas dan dibawah jalan,

nilai yang ditampilkan diatas dibawah

dipilih dari list pada dialog. Data

penyertanya dapat dapat ditampilkan

dengan programnya.

Fit to window : Memilih ukuran gambar (figure)

secara otomatis untuk window yang

aktif


64


Zoom in and out : Mengubah ukuran gambar menjadi

200%-50%

Left or right turn : Mengatur gambar searah/

berlawanan jarum jam sebesar 45o

setiap penekanan tombol.

Zoom in with mouse : Menampilkan ukuran gambar

dengan tekanan (drag) mouse.

2. Unit Sistem Data

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/min], Tekan : [mmAq]=[Kgwm2],

Tahanan : [weisbach].

Contoh konversi satuan dari satuan jepang kesatuan

internasional.

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

0.01666667.

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

Satuan tahanan : [morgue] dikonversi ke weisbach : coeff = 0.001

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

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

karakter tersebut akan ditampilkan jika diperlukan

Parameter-parameter lain :

Qel_f ; Kesalahan alaran akhir

Hbl f : Tekanan terakhir untuk ditambahkan untuk stabilitas

Qel_i : Kesalahan aliran awal

Hbl_i : Tekanan awal untuk menambah stabilitas

Acc : Koefisien akselerasi

Avpc : Koefisien perubahan tekanan rata-rata

Nfast : Jumlah pengulangan internal

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


65


Ncalmax : Jumlah pengulangan maksimal.

C. Prosedur Pembuatan Jaringan Ventilasi

Gambar 4.7. Contoh Jaringan Pembuatan Jaringan Ventilasi

Jaringan ventilasi sederhana diatas akan dianalisa sebagai

contoh. Di dunia ada beberapa sistem unit yang berbeda untuk aliran

udara, tekanan dan tahan. Sebagai contoh sistem jepang (mmin) untuk

kecepatan aliran udara, (mmAq) untuk tekanan, (kgw s2m8) untuk

tahanan, sedangkan untuk satuan internasional SI [m3/s], untuk

kecepatan aliran udara, [Pa] untuk tekanan, [Ns2/M8] untuk tahan dalam

pharensis. Kazemaru dapat memakai semua sistem pada contoh ini data

akan akan ditunjukan dengan sistem jepang dahulu kemudian dengan

sistem SI. Data jaringan ventilasi ditunjukan dengan sistem SI. Data

jaringan ventilasi ditunjukan dalam tabel 4.1.

Tabel 4.1. Data Jaringan Ventilasi


66


Sumber : Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006

Gambar 4.8. Grafik Perbandingan Aliran Udara Terhadap Tekanan yang diberikan

(Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006)

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 std> dalam

sebuah folder yang termasuk program kazemaru. Di dalamnya berdasar

pada perintah dalam manual berikut (tentang sistem unit/sistem satuan)


67

16,7


Gambar 4.9. Dialog Box Satuan Unit Kazemaru

1. 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 dilayar. Klik tombol surface dan masukkan angka

1 untuk node number dan untuk elevation node. Lingkaran ganda

untul nomer satu akan timbul ketika mengklik tombol <ok> pada

dialog box tersebut

Gambar 4.10. Dialog Box Pembuatan NodeJangan 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.

2. 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 dipermukaan. Jangan

lupa pilih dengan cara mengklik tombol underground dan

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


68


3. Temperatur Permukaan

Selanjutnya masukkan data temperatur permukaan.

Pilih <Analysis><Parameter>. Menu parameter akan

tampil. Masukkan 20 pada kotak untuk, temperatur surface.

Gambar 4.11. Dialog Box Temperatur Permukaan

4. Pembuatan Jalan

Sebuah jalan ditentukan dengan 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.


69


Gambar 4.12. Dialog Box Membuat Jalan Ventilasi

5. Membuat Mesin Angin

Sebuah mesin angin ditentukan dengan mambagi 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)\>

Gambar 4.13. Dialog Box Membuat Mesin Angin


70


Klik node 3 kemudian klik node 2 setelah itu akan timbul

di layar dialog box untuk mesin angin <New fan>. 1000

[ma/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 timbu!

setelah mengklik tombol <OK>. Sekarang semua data yang

diperlukan untuk analisa jaringan ventilasi sudah

disiapkan, ini berarti <data jaringan utama> sudah

terpenuhi

6. Menyimpan Data

Dianjurkan menyimpan (save) data sebelum

meneruskan ke analisis. Klik <File>, kemudian simpan/

save data seperti cara pada aplikasi-aplikasi lain.

7. Analisis Pengolahan Data

a. Pilih <Analysis><airflow><standar analysis>

b. Dialog box untuk <Analysis> muncul klik <start> Perhitungan

mulai dan selesai dalam beberapa saat jika datanya benar.

c. Klik <Close>d. Pilih <Disp><Update>

e. Sebuah gambar yang terlihat sebagai berikut akan

muncul di layar. Yang kanan untuk sistem jepang dan

yang kiri untuk sistem internasional.

Gambar 4.14. Analisis Pengolahan Data(Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006)

8. Editing


71


Setelah pembuatan jaringan ventilasi selesai, kita

dapat mengubah jalan, node ataupun fan sesuai dengan yang

kita inginkan. Berikut ini adalah beberapa langkah yang dilakukan

untuk proses edit ini.

a. Mengubah node

Tool ini dapat digunakan untuk :

1) Mengganti elevasi node

2) Mengganti lokasi node yang salah.

Dialog box dibawah ini akan muncul ketika

mengklik dua kali node yang akan diubah setelah terlebih

dahulu mengklik <Chn Node>. Elevasi node bisa diubah

oleh dialog box tersebut. Posisi node tersebut dapat diganti

dengan memindahkan / mendrag lingkaran node tersebut.

Gambar 4.15. Dialog Box mengubah node

b. Menghapus node

Klik icon <Del Node> kemudian klik double pada

node, setelah itu dialog disamping akan muncul. Pilih

<yes> untuk menghapus node.

Gambar 4.16. Dialog Box Menghapus Node


72


Beberapa kondisi yang tidak memungkinkan menghapus

node ditunjukkan pada gambar berikut. Oleh sebab itu pertama-

tama hilangkan kondisi yang tidak memungkinkan, kemudian

hapus nodenya lagi.

Gambar 4.17. Syarat Menghapus Node(Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006)

c. Mengubah jalan

Dapat dipergunakan untuk :

1) Mengubah tahanan (resistance), kecepatan aliran udara dan

sebagainya. Untuk mengubah tahanan pilih icon <Chn Road>

kemudian pilih kedua node dari jalan yang akan dirubah.

Setelah itu akan muncul dialog box dibawah (change normal

road data). Gantilah data yang ingin diubah sesuai keinginan.

Gambar 4.18. Dialog Box Mengubah Jalan

2) Mengubah arah jalan pilih icon <Chn Road> kemudian pilih

kedua node yang akan diubah. Setelah itu akan muncul

dialog box seperti point sebelumnya, klik icon <Change a


73


location> pilihan merubah lokasi memungkinkan mengubah

garis jalan dengan menggunakan mouse. Klik kiri mebuat

garis berhenti pada titik yang diinginkan kemudian klik pada

node lain berarti proses pengubahan berakhir.

3) Menambah pintu-pintu angin, sama dengan prosedur 2),

tetapi kalau prosedur no 2) dilakukan klik kiri pada

pertengahan jalan yang akan diubah, maka untuk

menambahkan pintu-pintu angin. Klik kanan pada lokasi

yang akan ditambahkan pintu angin. Dialog box seperti

gambar dibawah ini akan muncul. Pilihlah pintu yang sesuai

dengan kondisi di lapangan.

Gambar 4.19. Dialog Box Menambahkan Pintu Angin

d. Menghapus jalan

Apabila kita ingin menghapus sebuah jalan yang telah

dibuat, langkahnya sebagai berikut. Klik icon <Del Road>

kemudian klik kedua ujung node dari jalan yang akan dihapus.

Menu berikut akan muncul dilayar dan pilih <yes> untuk

menghapus.

Gambar 4.20. Dialog Box Menghapus Jalan

e. Mengubah fan


74


Untuk mengubah data yang telah kita masukkan

sebelumnya. Klik icon <Chn Fan> kemudian klik node yang

menghubungkan mesin angin sehingga dialog box di bawah

muncul. Lakukan perubahan yang diinginkan.

Gambar 4.21. Dialog Box Mengubah Fan

f. Menghapus fan

Untuk menghapus dan mengganti fan yang telah kita

buat. Klik icon <Del Fan> kemudian klik node yang akan

menghubungkan fan sampai dialog box berikutnya. Pilih <yes>

untuk menghapus fan yang diinginkan.

Gambar 4.22. Dialog Box Menghapus Fan

D. Simulasi Desain Ventilasi

Pemasukan data jaringan ventilasi ke dalam program Kazemaru

ini selain memerlukan data yang telah disebutkan pada prosedur

pembuatan jaringan ventilasi terdahulu juga membutuhkan layout dari

tambang yang akan dianalisis. Berikut ini adalah contoh simulasi

jaringan ventilasi tambang dengan layout suatu tambang.


75


Gambar 4.23. Simulasi Desain Ventilasi(Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006)

Gambar 4.24. Nomor Node Simulasi Desain Ventilasi(Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006)

E. Simulasi Kebakaran Tambang

Data-data berikut dibutuhkan untuk simulasi kebakaran

tambang di bawah tanah sebagai tambahan dari data normal

analisa jaringan :

Panjang, wilayah, daya hantar panas sekitar jalan.

Informasi kebakaran tambang (nomor node dan temperatur

kebakaran)

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.


76


1. Metode perhitungan

a. 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 absolute, "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 m 3/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.

b. Koefisien akselerasi

Perhitungan aliran udara dilakukan 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 =

pengulangan, peningkatan tekanan berikutnya P (n + 1)


77


dihitung dengan persamaan sebagai berikut secara

umum.

P (n + 1) = P (n) + dP (n) ……………………………... (4.1)

Dimana, dP (n) adalah koreksi untuk (Pn).

Sudah diketahui bahwa peningkatan akan bertambah

jika digunakan modifikasi rumus berikut penganti rumus

diatas.

P (n + 1)b = P (n) + Acc - dP (n) …………………(4.2)

@(Acc>l) Acc = koefisien percepatan

Gambar 4.25. Grafik Koefisien Akselerasi(Balai Diklat Tambang Bawah Tanah, 2006)

c. 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 Yanuar CandraH1C108079

78


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.

2. Tindakan untuk mengatasi masalah dalam perhitungan aliran

udara

a. Perbedaan dalam perhitungan tekanan

"Average node flow error" (kesalahan aliran

udara node rata-rata) adalah indikator perbedaan di

perhitungan. Jika perhitungannya normal pada

beberapa kasus nilai-nilai ini bertambah besar dan

perhitungan berhenti secara tidak normal. Masalah

ini mengenai 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.

b. 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 alasan

berikut untuk membuat perhitungan lebih lambat dari

seharusnya ;


79


1) 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.

2) Data tekanan yang salah, gunakan data yang benar

4.4. PERALATAN

Alat yang dipergunakan dalam praktikum Program Kazemaru adalah

Komputer atau Laptop yang telah terinstal software/ aplikasi Kazemaru.


80


Gambar 4.26. Display Monitor Program Kazemaru

4.5. LANGKAH KERJA

Prosedur kegiatan praktikum Program Kazemaru adalah sebagai

berikut :

1. Menyiapkan komputer atau laptop yang sudah terinstal Program

Kazemaru.

2. Membuka aplikasi Kazemaru iAvwin.exe kemudian merancang jaringan

ventilasi tambang secara 2 dimensi berdasarkan data node, elevasi, total

resistance, panjang jaringan, tekanan, besar aliran udara dan

konduktivitas panas.

3. Menampilkan rancangan jaringan ventilasi tambang dari 2 dimensi

menjadi 3 dimensi.

4. Menganalisa dan menampilkan layout fan characteristic display,

koefisien akselerasi, dan kondisi kebakaran.

4.6. HASIL KEGIATAN


81


Gambar 4.27. Layout 2 Dimensi Sistem Ventilasi

Jaringan sistem ventilasi ini memiliki tingkat error sebesar

0,015339m3/s, dengan jumlah aliran udara masuk dan udara keluar sebesar

49,9 m3/s.

Gambar 4.28. Layout 3 Dimensi Rangkaian Sistem Ventilasi Tampak Samping (Rotate sumbu Y)


82


Gambar 4.29. Layout 3 Dimensi Rangkaian Sistem Ventilasi Tampak Atas (Rotate sumbu X)

Gambar 4.30. Layout 3 Dimensi Rangkaian Sistem Ventilasi Tampak

Samping (Rotate sumbu Z)


83


Gambar 4.31. Analisa Fan Characteristic Display System Ventilasi

Gambar 4.32. Analisa Terbakar di Node 5 disertai Nilai Analisa


84


Gambar 4.33. Analisa Terbakar di Node 5 Disertai Parameter yang Digunakan

Gambar 4.34. Analisa Terbakar di Node 21 Disertai Nilai Analisa


85


Gambar 4.35. Analisa Terbakar di Node 21 Disertai Parameter yang Digunakan

4.7. PEMBAHASAN

Pengaplikasian simulasi sistem ventilasi tambang bawah tanah dapat

dilakukan pada software Kazemaru. Dalam mengolah data pada software

Kazemaru dibutuhkan data total resistensi, suhu ruangan, panjang tunel,

luas area tunel dan panas ruangan. Nilai eror yang berhasil didapatkan

ketika memilih menu analisa aliran udara dengan metode standar yaitu

sebesar 0,015339 m3/s yang masih termasuk dalam kategori baik atau

normal ( error dibawah 0,5 ). Error dapat terjadi mungkin disebabkan oleh

kesalahan memasukkan data sehingga hasilnya bertolak belakang dan tidak

terbaca oleh sistem, penempatan atau pembuatan ‘Road’ yang tidak begitu

rata atau pun peletakannnya yang tidak pas pada bagian tengah ‘Node’

ataupun kesalahan-kesalahan lainnya. Sistem Ventilasi ini baik karena

memiliki jumlah aliran udara masuk dan keluar yang seimbang sebesar

49,91 m3/s sesuai dengan hukum Kirchoff dimana kuantitas (jumlah) udara

yang meninggalkan junction harus setara dengan kuantitas udara yang

masuk ke junction. Untuk detail tekanan atau pressure antara fan 57 dan

100diketahui sebesar 751,100 Pa.

Sedangkan dari hasil analisa kebakaran dengan batas waktu (finish

time) sebesar 22 menit berawal dari node 5 dan berakhir antara node node

11dan node 57, didapatkan gambaran (dari gambar 4.32 dan gambar 4.33)

seberapa jauh api dapat bergerak dalam tempo waktu tersebut. Dan hasil

analisa kebakaran berawal pada node 21, berakhir antara node 52 dengan


86


batas waktu (finish time) sebesar 18 menit terlihat pada gambar 4.34 dan

gambar 4.35 seberapa jauh api dapat bergerak dalam tempo waktu tersebut.

4.8. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum program

Kazemaru, sebagai berikut ;

1. Suatu simulasi sistem ventilasi yang pengolahan datanya dilakukan

dengan menggunakan software Kazemaru dapat dikatakan baik atau

bagus jika memiliki nilai error kurang dari 0.5 dan pada pengolahan

data didapatkan nilai eror sebesar 0,015339 m3/s.

2. Nilai kuantitas (jumlah) volume udara yang masuk dan keluar

junction adalah setara dengan nilai sebesar 49,91 m3/s sedangkan nilai

tekanan ketika diberi fan sebesar 751,100 Pa.

3. Analisa kebakaran dengan batas waktu (finish time) sebesar 22 menit

berawal dari node 5 dan berakhir antara node 11 dan node 57.

Kemudian Analisa kebakaran dengan batas waktu (finish time)

sebesar 18 menit berawal dari node 21 dan berakhir antara node 52.

B. Saran

Adapun saran yang dapat diberikan untuk praktikum program

Kazemaru ini adalah :

1. Hendaknya pengolahan data analisa kebakaran dapat diperjelas

pelatihannya agar praktikan jauh lebih mengerti tentang maksud dari

setiap parameter yang ada maupun hasil analisa yang diperoleh.

2. Diharapkan data yang disimulasikan dan studi kasusnya lebih

bervariasi agar pengetahuan praktikan lebih luas.

3. Hendaknya tanggal dimulainya praktikum tidak mendekati jadwal

ujian akhir agar pengerjaan dan pemahaman untuk Kazemaru lebih

lama.


87


BAB V

PENUTUP

5.1. KESIMPULAN


88


Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ventilasi tambang

ini, atara lain :

1. Ventilasi tambang adalah segala bentuk pekerjaan pengaturan peredaran

udara pada jaringan jalan di tambang bawah tanah yang berhubungan

dengan, baik persoalan kuantitas maupun kualitas udaranya.

2. Ventilasi tambang merupakan salah satu aspek penunjang bagi

peningkatan produktivitas para pekerja tambang bawah tanah. Pada

tambang bawah tanah sistem ventilasi sangat berperan penting guna

memenuhi kebutuhan pernapasan manusia (pekerja) dan juga untuk

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

dalam udara tambang dan untuk mengatur temperatur udara tambang

sehingga akan tercipta kondisi kerja yang aman dan nyaman.

3. Pengukuran dengan menggunakan alat anemometer sangat rentan

terhadap gangguan angin dari udara terbuka, sehingga sedikit saja terjadi

kesalahan maka data yang di dapatkan akan terganggu dan tidak

semestinya.

4. Alat ventilasi sling digunakan untuk mengukur temperature kering dan

basah dari suatu titik dalam suatu tambang bawah tanah.

5. Alat ventilasi Anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan udara

dari suatu titik dalam terowongan tambang bawah tanah.

6. Berdasarkan hasil perhitungan psikometri udara di dalam tambang

diketahui besar tekanan uap = 1,0589 inHg, kelembaban relatif = 84,51

%, kelembaban spesifik = 0,023 lb/lb, derajat kejenuhan = 83,85 %,

volume spesifik = 14,28 ft3/lb, bobot isi udara = 0,072 lb/ft3, dan entalpi

= 53,66 Btu/lb.

7. Suatu simulasi sistem ventilasi yang pengolahan datanya dilakukan

dengan menggunakan software Kazemaru dapat dikatakan baik atau

bagus jika memiliki nilai error kurang dari 0,5 dan pada pengolahan data

di dapatkan nilai error sebesar 0,015339 m3/s.

8. Nilai kuantitas (jumlah) volume udara yang masuk dan keluar junction

adalah setara dengan nilai sebesar 49,91 m3/s sedangkan nilai detail

tekanan ketika tunel diberi fan sebesar 751,100 Pa.


89


9. Analisa kebakaran dengan batas waktu (finish time) sebesar 22 menit

berawal dari node 5 dan berakhir antara node 11 dan node 57. Kemudian

Analisa kebakaran dengan batas waktu (finish time) sebesar 18 menit

berawal dari node 21 dan berakhir antara node 52.

5.2. SARAN

Adapun saran yang dapat diberikan dalam praktikum ventilasi

tambang, sebagai berikut :

1. Diharapkan praktikum pengukuran simulasi system ventilasi tambang

bawah tanah dapat dilakukan pada lokasi yang lebih tertutup sehingga

data yang diperoleh pun dapat mendekati semestinya, tidak terganggu

oleh adanya angin dari udara terbuka seperti pada kondisi sebenarnya

pada tambang bawah tanah

2. Jumlah variasi alat yang digunakan dapat di tambah sehingga data yang

didapatkan dapat lebih bervariasi tidak hanya pada pengukuran kuantitas

udara, temperature efektif dan sifat psikometri saja.

3. Hendaknya pengolahan data analisa kebakaran dapat diperjelas

pelatihannya agar praktikan jauh lebih mengerti tentang maksud dari

setiap parameter yang ada maupun hasil analisa yang diperoleh.


90

laporan praktikum ventilasi yanuar ( h1c108079)

Documents