PENGENDALIAN KUANTITAS UDARA

Pengendalian kuantitas 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 diatas, 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.

      1.   Perubahan Energi Di Dalam Aliran Fluida

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

Sistem Aliran Fluida

Perhatikan gambar 3, dimana;

Energi total 1 = energi total 2 + kehilangan energi                     … … … … … … ..    (1)

Atau;

Energi masuk sistem = energi keluar sistem

Jadi didapat persamaan yang disebut persamaan Bernouli :

(P₁/w) + (V₁²/2g) + ( Z₁) = (P₂/w) + (V₂²/2g) + ( Z₂) + Hl             … … .. … .. … …    (2)

Dimana :

(P/w)         = energi statik /head statik

(V²/2g)       = energi kecepatan /head kecepatan

Z                = energi potensial /head potensial

Hl               = energi kehilangan /head kehilangan

Setiap suku dalam persamaan diatas pada dasarnya adalah energi spesifik dalam satuan ft. lb/lb atau ft. Karena  ft adalah ukuran head fluida, maka suku-suku tersebut dapat dinyatakan sebagai ‘presure head’ atau ‘head’ saja.

Sehingga persamaan (1) dapat ditulis menjadi :

               H_t1  =  H_t2 + Hl                        … … … … … … … … … … … … … …   (3)

Dan Persamaan (2) menjadi :

               H_s1 + H_v1 + H_z1  =  H_s2 + H_v2 + H_z3 + Hl        … … … … … … … …        (4)

Dimana ;

H_s           = head statik

H_v           = head kecepatan

H_z           = head potensial

Energi potensial dapat dihitung dengan cara memasukkan besaran perbedaan tinggi, yakni;

P  =  w₁ H₁   =   w₂ H₂

Dimana :

P                        = tekanan, dalam Pa  atau  lbs/sq.ft.

W₁          = bobor isi  udara, dalam kg/m³ atau lbs/cuft.

H            = head, dalam  m atau ft.

Dengan bobot isi air = 62,4 lb/ft³, pengaruh berda tinggi untuk kolom 1 inci air pada kondisi udara standar adalah :

   H₁ = (w₂ H₂/ w₁)  =  ((62,4 lb/ft³)(1 in)/ (0,0750 lb/ft³)) 

  

         =  532 in  =  69,3 ft udara

Jadi  untuk udara diatas permukaan air laut, suatu kenaikan elevasi sebesar  69,3 ft akan menaikkan head potensial H_z sebesar 1 in dan sebagai kompensasinya head statik akan turun juga sebesar  1 in. Dalam praktek, konversi sebesar 70 ft udara ekuivalen dengan 1 in air.

Jika head potensial (H_z) diperhitungkan dalam persamaan (4) maka head statik dinyatakan dalam tekanan gauge. Oleh karena itu head statik diukur dari datum tertentu.

Gambar 4 menunjukkan perhitungan energi aliran udara untuk susunan saluran udara yang diletakkan secara mendatar dan tegak.

·         Untuk posisi mendatar :

H_T1  =  H_s1  +  H_v1  +  H_z1

H_T2  =  H_s2  +  H_v2  +  H_z2

H_T1  =  H_T2  +  H_L

   Dengan menggunakan tekanan absolut :

               (4 + 408) + 1 + 0   =  ( 1 + 408 ) + 1 + 0 + 3

                           413            =                413

   Dengan tekanan gage :

               4 + 1 + 0  =  1 + 1 + 0 + 3

                           5   =     5

Gambar 4

Susunan Saluran Udara Mendatar dan Tegak

·         Untuk posisi  tegak :

H_T1  =  H_T2  +  H_L

            Dengan tekanan absolut :

                           (4 + 408) + 1 + 0  =  (1 + 407 ) + 1 + 1 + 3

                                             413      =       413

   Dengan tekanan gage :

                          

                           4 + 1 + 0  ¹  1 + 1 + 1 + 3

                                       5   ¹   6

Perhitungan dengan tekanan gage salah karena tidak mempertimbangkan perubahan datum yang terjadi karena perubahan elevasi.

Pada prakteknya penggunaan tekanan absolut dalam perhitungan ventilasi membuat rumit. Oleh karena itu diterapkan konvensi penggunaan tekanan gage sebagai basis perhitungan dengan cara menghilangkan  H_z dalam semua perhitungan.

Dengan demikian persamaan energi yang disederhanakan menjadi :

               H_t1  =  H_t2  +  H_L

               H_s1 + H_v1  =  H_s2 + H_v2  +  H_L             .. … … … … … … … … … …       (5)

Persamaan ini berlaku selama pengukuran dan perhitungan head statik didasarkan pada tekanan gage. Namun persamaan tersebut tidak berlaku untuk ventilasi alam dimana H_z tidak bisa diabaikan

Share :

Tweet

Related Post