ATT_1433181712772_format-acara-5 fix-2015 LA

8/18/2019 ATT_1433181712772_format-acara-5 fix-2015 LA

1/25


2/25

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Perubaan Energi !i Dalam Aliran "lui!a

%entilasi tambang biasan!a merupakan suatu contoh aliran tunak (steady),

artin!a tidak ada satupun variabeln!a !ang merupakan fungsi waktu. $alah satu

tujuan dari perhitungan ventilasi tambang adalah penentuan kuantitas udara dan

rugi-rugi, !ang keduan!a dihitung berdasarkan perbedaan energi.

(ukum konservasi energi men!atakan bahwa energi total di dalam suatu

sistem adalah tetap, walaupun energi tersebut dapat diubah dari satu bentuk ke

bentuk lainn!a.

)ambar 2."$istem *liran +luida

Perhatikan gambar 2.", dimananergi total " energi total 2 kehilangan energi .. 1"

*tau

nergi masuk sistem energi keluar sistem

3adi didapat persamaan !ang disebut persamaan Bernouli &

1P"/w 1%"2/2g 1 4" 1P2/w 1%22/2g 1 42 (l .. 12

Dimana &

1P/w energi statik /head statik

2


3/25

1%2/2g energi kecepatan /head kecepatan

4 energi potensial /head potensial

(l energi kehilangan /head kehilangan

$etiap suku dalam persamaan diatas pada dasarn!a adalah energi spesifik

dalam satuan ft. lb/lb atau ft. arena ft adalah ukuran head fluida, maka suku-

suku tersebut dapat din!atakan sebagai ‘presure head’ atau ‘head’ saja.

$ehingga persamaan 1" dapat ditulis menjadi &

(t" (t2 (l 15

Dan Persamaan 12 menjadi &

(s" (v" (6" (s2 (v2 (65 (l 17

Dimana (s head statik

(v head kecepatan

(6 head potensial

nergi potensial dapat dihitung dengan cara memasukkan besaran

perbedaan tinggi, !akni

P w" (" w2 (2

Dimana &P tekanan, dalam Pa atau lbs/s8.ft.

9" bobot isi udara, dalam kg/m5 atau lbs/cuft.

( head, dalam m atau ft.

Dengan bobot isi air :2,7 lb/ft5, pengaruh berada tinggi untuk kolom "

inci

air pada kondisi udara standar adalah &

(" 1w2 (2/ w" 11:2,7 lb/ft5

1" in/ 10,0;


4/25

statik din!atakan dalam tekanan gauge. >leh karena itu head statik diukur dari

datum tertentu.

)ambar 2.2 menunjukkan perhitungan energi aliran udara untuk susunan

saluran udara !ang diletakkan secara mendatar dan tegak.

• ?ntuk posisi mendatar &

(@" (s" (v" (6"

(@2 (s2 (v2 (62

(@" (@2 (A

Dengan menggunakan tekanan absolute &

17 70B " 0 1 " 70B " 0 5

7"5 7"5

Dengan tekanan gauge &

7 " 0 " " 0 5

< <

)ambar 2.2

$usunan $aluran ?dara 'endatar dan @egak

• ?ntuk posisi tegak &

(@" (@2 (A

Dengan tekanan absolute &

17 70B " 0 1" 70; " " 5

7"5 7"5

Dengan tekanan gauge &

7 " 0 ≠ " " " 5

7


5/25

< ≠ :


6/25

Perhitungan dengan tekanan gauge salah karena tidak mempertimbangkan

perubahan datum !ang terjadi karena perubahan elevasi.

Pada praktekn!a penggunaan tekanan absolute dalam perhitungan ventilasi

membuat rumit. >leh karena itu diterapkan konvensi penggunaan tekanan gauge

sebagai basis perhitungan dengan cara menghilangkan (6 dalam semua

perhitungan.

Dengan demikian persamaan energi !ang disederhanakan menjadi &

(t" (t2 (A

(s" (v" (s2 (v2 (A .. 1


7/25

Pada suatu sistem ventilasi tambang dengan satu mesin angin dan satu

saluran keluar, komulatif pemakaian energi disebut ‘!ine head’ , !aitu perbedaan

tekanan !ang harus ditimbulkan untuk men!ediakan sejumlah tertentu udara ke

dalam tambang.

") ine statik head (!ine H s )

'erupakan energi !ang dipakai dalam sistem ventilasi untuk mengatasi

seluruh kehilangan head aliran. (al ini sudah termasuk semua kehilangan dalam

head loss !ang terjadi antara titik masuk dan keluaran sistem dan diberikan dalam

bentuk persamaan&

ine (s Σ (A Σ 1(f (

#) ine $elocity head (!ine H$)

Din!atakan sebagai $elocity head pada titik keluaran sistem. %elocity head

akan berubah dengan adan!a luas penampang dan jumlah saluran dan han!a

merupakan fungsi dari bobot isi udara dan kecepatan aliran udara. 3adi bukan

merupakan suatu head loss komulatif, namun untuk suatu sistem merupakan

kehilangan, karena energi kinetik dari udara dilepaskan ke atmosfer.

&) ine total head (!ine H ' )

'erupakan jumlah keseluruhan kehilangan energi dalam sistem ventilasi.$ecara matematis, merupakan jumlah dari !ine statik 1(s dan $elocity head 1(v,

!aitu &

ine H ' !ine H s !ine H $

2.&. 'ra!ien Tekanan ('ra!ien Hi!r)lik*

Penampilan berbagai komponen head dari persamaan umum energi

secara

grafis dapat menjelaskan gradien tekanan. )ambar 2.5 menunjukkan gradien

tekanan untuk suatu sistem aliran udara sederhana. @ampak dari gambar tersebut

bahwa ada 5 gradien !ang jelas, !aitu & elevasi, statik elevasi 1termasuk tekanan

atmosfer dan head total . Dalam ventilasi tambang, han!a gradien tekanan statik

dan total !ang di plot. fek elevasi dapat diabaikan dan datum !ang digunakan

paralel dengan garis tekanan barometrik.

;


8/25

Pengaliran udara melalui sistem tekan (boeling) dilakukan dengan

meletakkan sumber penekan udara di lubang masuk dan menaikkan tekanan udara

tambang hingga diatas tekanan atmosfer 1lihat gambar 5.7. Pada gambar 5.7

tampak bahwa perubahan tekanan ditunjukkan oleh head kecepatan 1(v, head

gesek 1(f, subskrip a, b, c, menggambarkan posisi saluran, sedangkan subskrip d,

e, dan f masing-masing mewakili kondisi shock losses akibat pengembangan,

pen!empitan, dan pengeluaran. Perlu diperhatikan bahwa pada sistem ini semua

head positif kecuali pada bagian masuk.

)ambar 2.5)radien @ekanan ?ntuk $istem *liran ?dara $ederhana

)ambar 2.7)radien @ekanan Pada $istem %entilasi @ekan

?ntuk 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.

B


9/25

• 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

berikutn!a !ang sama dengan pengurangan head total terhadap head kecepatan.

Eila sumber tekanan aliran udara ditempatkan pada bagian keluar disebut

sistem ventilasi exhaust . Penggambarann!a dilakukan sama dengan sistem tekan,

kecuali bahwa bagian masuk dianggap sebagai titik mula 1lihat gambar 2.


10/25

2.+. %ea!aan Aliran U!ara !i Dalam Lubang Bukaan

Dalam sistem aliran fluida akan selalu ditemui keadaan aliran & la!iner,

enter!ediate dan turbulent. riteria !ang dipakai untuk menentukan keadaan

aliran adalah bilangan Fe!nold 1CFe. Eilangan Fe!nold untuk aliran la!iner

adalah ≤ 2000 dan untuk turbulent di atas 7000.

CFe 1ρ D % /1 µ 1 D % / 1υ

1;

eterangan&

ρ rapat massa fluida 1lb.det2/ft7 atau kg/m5

υ $iskositas kinematik 1ft2/detik atau m5/detik

µ $iskositas absolut 1ρυ lb detik/ft2 atau ρa.detik

D diameter saluran fluida 1ft atau m

% kecepatan aliran fluida 1ft/detik

?ntuk udara pada temperatur normal υ ".: "0-7 ft2/detik atau "7.B "0-:

m2/detik.

'aka&

CFe :.2


11/25

)ambar 2.;Distribusi ecepatan *liran di Dalam Aubang Eulat

ecepatan maksimum terjadi pada pusat lubang, tetapi bilangan Fe!noldn!a berbeda-beda. Hang paling penting untuk ventilasi adalah kecepatan rata-rata,

karena itu pengukuran kecepatan pada garis sumbu saja tidak cukup. arena

bilangan Fe!nold di dalam suatu sistem ventilasi tambang biasan!a lebih besar

dari pada "0.000, kecepatan rata-rata seringn!a dapat din!atakan sebagai berikut &

% 0.B %ma.

""


12/25

BAB III

PELA%SANAAN PRA%TI%U,

&.1. Peralatan !an Perlengka$an -ang Digunakan

Peralatan dan perlengkapan !ang dipakai dalam praktikum %entilasi

ini

adalah &

". 'eteran2. %ane +ne!o!eter &. top-atch.7. Fangkaian jaringan ventilasi


13/25

". $iapkan alat !ang akan digunakan terlebih dahulu.

2. ?kur diamater, panjang, lebar dan tinggi dari jaringan !ang sudah tersedia.

5. C!alakan mesin, sehingga udara akan masuk melalui jaringan, dan atur

kecepatann!a sebesar 7.

7 ?kur kecepatan setiap saluran 1 lubang !ang sudah tersedia pada jaringan

dengan menggunakan %ane +ne!o!eter . ?ntuk rangakain seri, setiap saluran

!ang bercabang ditutup , sedangkan untuk rangkain paralel semua jaringann!a

dibuka.


14/25

BAB I

PEN'OLAHAN DATA

+.1 Ha#il Pengambilan Data

)ambar 7."Fangkaian 3aringan %entilasi $eri

)ambar 7.2Fangkaian 3aringan %entilasi Paralel

"7


15/25

)ambar 7.5Eesar $udut Eukaan Fadiator 1 @ampak *tas

)ambar 7.7Eesar $udut Eukaan Fadiator 1 @ampak Depan

@abel 7."(asil Pengambilan Data %ariasi Eukaan atup pada 3aringan %entilasi

+.2 Peritungan Data aria#i Bukaan %atu$ $a!a /aringan entila#i

a. Perhitungan ecepatan *liran ?dara per $udut

". $udut 0&

Auas Penampang " 10,0;


16/25

2. $udut 50&

Auas Penampang " 10,0;


17/25

"0."0Q . 1",=:B.17,0:;20/


18/25

0,==B:"0N

$udut :0O

D F .P. 1AAe/


19/25

0,000B:;B "0N

(G F .P. 1AAe/


20/25

BAB

HASIL ANALISIS

.1 Anali#i# /aringan

(asil dari bukaan sudut radiator pada jaringan ventilasi mempengaruhi luas

bukaan dari setiap section pada jaringan, !ang juga mempengaruhi kecepatan

aliran dan debit dari aliran udara !ang masuk atau melewati jaringan. $ehingga

pada praktikum ini dilakukan pengamatan dan perhitungan mengenai bukaankatup 1radiator pada jaringan ventilasi tambang bawah tanah !ang di simulasikan

di laboratorium.

.2 Pengaru Bukaan %atu$ Tera!a$ Debit

Pengaruh dari bukaan katup 1radiator terhadap debit udara !ang masuk

ke dalam suatu jaringan ventilasi sangatlah penting untuk diamati dandiperhitungkan.

Perbedaan debit itu sendiri dipengaruhi oleh luas permukaan dan

kecepatan udara !ang mengalir, !ang mana luas dan kecepatan itu sendiri

dipengaruhi bukaan katup 1radiator. $emakin kecil sudut bukaan katup maka

kecepatan akan semakin besar karena luas penampangn!a semakin kecil juga,

begitu juga sebalikn!a semakin besar sudut bukaan katup maka kecepatan akan

semakin kecil.

Camun pada percobaan di laboratorium pada saat katup ditutup 1sudut

0O !ang seharusn!a tidak ada udara !ang mengalir namun masih ada udara !ang

mengalir, hal ini dapat dikarenakan adan!a kebocaran pada jaringan tersebut.

.& Anali#i# "akt)r ang mem$engarui nilai R ekui0alen

20


21/25

Cilai F ekuivalen dipengaruhi beberapa parameter, parameter tersebut

antara lain koefisien gesek, keliling saluran, panjang saluran, panjang ekuivalen,

dan luas bukaan katup pada setiap sudutn!a. Parameter # parameter tersebut

diperoleh dari acara sebelumn!a, sehingga pada acara ini parameter tersebut

tinggal dimasukkan untuk memperoleh F ekuivalen pada setiap sudut bukaan

katup. ?ntuk sudut bukaan katup 0O, F ekuivalen diasumsikan sebesar nol karena

luas permukaan bukaan katupn!a nol juga 1dalam keadaan tertutup sehingga

tidak ada udara !ang dapat keluar maupun masuk.

.+ 'ra3ik Hubungan antara Su!ut Regulat)r !engan %e4e$atan

a. )rafik hubungan antara sudut regulator dengan kecepatan pada ection D-

b. )rafik hubungan antara sudut regulator dengan kecepatan pada ection -+

2"


22/25

c. )rafik hubungan antara sudut regulator dengan kecepatan pada ection (-G

d. )rafik hubungan antara sudut regulator dengan kecepatan pada ection G -3

22


23/25

BAB I

PENUTUP

5.1 %e#im$ulan

3aringan seri didefinisikan sebagai suatu jaringan !ang mempun!ai jalur

saling berkait ujung satu dengan ujung lainn!a sehingga kuantitas udara !ang

mengalir melalui setiap jalur adalah sama.

25


24/25

3aringan dianggap paralel apabila total udara !ang mengalir terbagi dalam

masing-masing jalur udara.

Dari hasil pegolahan data dari pengukuran langsung diperoleh perbedaannilai kecepatan setiap perbedaan sudut bukaan katup, !ang berpengaruh pada debit

!ang mengalir pada luasan !ang sama, namun dapat berbeda luasann!a pada

setiap section n!a. $emakin kecil sudut bukaan katup maka kecepatan akan

semakin besar karena luas penampangn!a semakin kecil juga, begitu juga

sebalikn!a semakin besar sudut bukaan katup maka kecepatan akan semakin kecil.

Pada percobaan di laboratorium pada saat katup ditutup 1sudut 0O !ang

seharusn!a tidak ada udara !ang mengalir namun masih ada udara !ang mengalir,

hal ini dapat dikarenakan adan!a kebocaran pada jaringan tersebut.

Cilai F ekuivalen dipengaruhi beberapa parameter, parameter tersebut antara lain

koefisien gesek, keliling saluran, panjang saluran, panjang ekuivalen, dan luas

bukaan katup pada setiap sudutn!a. ?ntuk sudut bukaan katup 0O, F ekuivalen

diasumsikan sebesar nol karena luas permukaan bukaan katupn!a nol juga 1dalam

keadaan tertutup sehingga tidak ada udara !ang dapat keluar maupun masuk.

5.2 Saran

a. edepann!a untuk cara pengolahan data hasil praktikum dapat diperjelas lagi

27


25/25

DA"TAR PUSTA%A

$udarsono, Eagus 9i!ono. 2005. Diktat uliah %entilasi @ambang. Program$tudi @eknik Pertambangan, +akultas @eknologi 'ineral, ?PC I%eteranJ,Hog!akarta.

$udarsono, Eagus 9i!ono. 20"

ATT_1433181712772_format-acara-5 fix-2015 LA

Documents