PENGENDALIAN KUANTITAS UDARA TAMBANG

Arah aliran udara dalam tambang di pengaruhi oleh : Tempat dengan perbedaan tekanan udara akan mengalir dari tempat bertekanan udara tinggi ke tempat bertekanan rendah Udara mengalir dari tempat yang temperaturnya rendah ke tempat yang temperaturnya tinggi Udara mengalir dari tempat yang kerapatannya tinggi ke tempat yang kerapatannya rendah Ventilasi udara dalam tambang merupakan suatu contoh proses aliran steady suatu aliran yang variabel-variabel aliran tidak berubah dengan waktu.

Energi total suatu aliran terdiri dari energi statis, energi potensial dan energi panas. Pada aliran udara yang melalui dua titik 1 dan 2. Total energi 1 = total energi 2 + kehilangan energi 1 ke 2 ......... ( 4 1 )P2 v 2 P1 z1 ! z2 H L w 2g w 2g v12 2

.......... ( 4 2)

Dimana : P/w = energi statis V2/2g = energi kecepatan Z = energi potensial HL = kehilangan energi aliran

Heat energy

Work ebergy

Flow energy losses

Z2

Z1

Ht1 = Ht2 + HL ......... ( 4-3 ) Dimana : Ht = total Head Sehingga persamaan Bernoulli menjadi : Hs1 + Hv1 + Hz1 = Hs2 + Hv2 + Hz2 + HL .......... ( 4-4 ) Dimana : Hs = static Head ( julang static ) Hv = velocity Head ( julang kecepatan ) Hz = elevation of potensial Head ( julang potensial )

BENTUK ALIRAN UDARA TAMBANG Bentuk aliran fluida pada zona transisi : Aliran Laminer Aliran Transisi Aliran turbulen Ukuran yang di gunakan dalam menetapkan batasan setiap keadaan aliran fluida adalah bilangan Reynolds - Aliran laminer, Lre e 2000 - Aliran turbulen , Lre u 4000

Rumus bilangan Reynolds LRe = VDV DVQ ! Y

.......... ( 4-5 )

Dimana : V= density massa fluida / kerapatan fluida ( lb/cuft ) D = Diameter lubang bukaan , ft V = kecepatan aliran , fps Q = viskositas absolut , lb s/ft2 R = viscositas kinematis , ft2/s R udara normal pada temperatur normal = 1,6 x 10-4 ft2/sec. Sehingga persamaan menjadi : Lre = 6250 DV .......... ( 4-6 )

Kecepatan bilangan Reynolds = 4000 disebut kecepatan kritis ( Vc ). Besar kecepatan kritis Lre = 6250 D VcVc = N Re ft/sec 6250 D 400060 = ft/mnt 6250 D 38,4 40 fpm } fpm = D D

............ ( 4-7 )

Aliran turbulen di perlukan dalam proses dispersi dan pemindahan pengotor yang di hasilkan dari proses penambangan.

PENGARUH BENTUK ALIRAN PADA DISTRIBUSI KECEPATAN Aliran udara pada suatu bukaan atau pipa ventilasi, kecepatan maksimumnya akan terjadi pada pusat bukaan atau pipa tersebut. Sedang pada tepi kecepatan lebih rendah. Untuk perhitungan di pakai nilai rata-rata kecepatan. Lakukan pengukuran lebih dari satu kali. Bila di lakukan di satu tempat maka perlu koreksi. Besarnya faktor koreksi umum di pakai 0,8.

HEAD LOSS DAN MINE HEAD Head ( julang ) Energi yang harus di suplai untuk menciptakan perbedaan tekanan antara dua titik dalam suatu sistem. Adanya perbedaan tekanan Timbul aliran udara. Kehilangan julang ( Head Loss ) Energi yang harus di suplai untuk mengatasi adanya kehilangan dalam aliran, yaitu selain untuk menciptakan perbedaan tekanan, juga untuk menciptakan aliran steady.

Head Loss terdiri dari 2 komponen Head ( julang ) friksi , Hf Julang kontraksi , Hx HL = Hf + Hx ............. ( 4-8 ) Kehilangan karena gesekan terjadi bila suatu aliran melewati pipa atau bukaan dengan luas konstan. Kehilangan karena kontraksi terjadi karena ada perubahan arah aliran atau perubahan luas penampang saluran. Dalam sistem tambang dengan kipas tunggal atau sumber tekanan lainnya, energi komulatifnya di sebut Julang Tambang ( Mine Head ).

Julang statik - julang kecepatan Julang statik Energi yang di perlukan dalam sistem ventilasi untuk mengatasi semua kehilangan julang aliran, termasuk penurunan julang total yang terjadi antara bukaan masuk dan keluar sistem. Mine Hs = 7 HL = Hf Hx ........ ( 4-9 ) Julang kecepatan Kehilangan dalam suatu sistem karena adanya energi kinetik udara yang terbuang ke atmosfer, sehingga di anggap kehilangan terhadap sistem dalam menentukan kehilangan energi total.

Julang Tambang : -

Julang tambang total ( mine total Head ) Jumlah semua kehilangan energi dalam sistem ventilasi yang secara numerik merupakan jumlah dari julang tambang statik dan kecepatan. Mine Ht = mine Hs + mine Hx ......... ( 4-10 )

PERHITUNGAN KEHILANGAN JULANG 1. Julang kecepatan v2 Hv =2g

V = kecepatan , fps ( m/s ) g = percepatan gravitasi, 32.2 ft/det2 ( m/det2 ) Hv= julang kecepatan , ft of fluid

Persamaan umum mengenai tekanan dan densitas v Hv = w 5,264,460 2

2

=w in water Dimana : W = kecepatan udara v = kecepatan Hv = julang kecepatan

v 1098

2

.. ( 4-11 ) , lb/cuft , fpm , in water

Julang gesekan ( Head Friction ) Fungsi dari kecepatan aliran udara, karakteristik permukaan dalam pipa atau lubang bukaan dan ukuran pipa atau lubang bukaan. Perhitungan julang gesek menggunakan Darcyweisbach Hf = f L y V ............. ( 4-12 )2

D2g

Dimana : Hf L D v f

= Julang grsekan , ft (m) = Panjang , ft (m) = Diameter , ft (m) = kecepatan , fps (m/s) = koefisien gesek

Persamaan julang gesek di nyatakan dengan hydraulic radius (Rh) Perbandingan luas dengan keliling pipa. T / 4D Rh = A/P = TD = D/4 .. (4 - 13 )2

Dimana : A P D

= Luas saluran pipa / pipa (ft) = Keliling saluran / pipa , ft = Diameter saluran / pipa , ft

Nomograf untuk friction loss

Subtitusikan Rh ke persamaan Darcy weisbach L v2 Hf = f . (4 14 ) 4 Rh 2 g

Persamaan kehilangan julang, menurut Atkinson f L 0,075 v 2 Hf = ................ ( 4 15 ) 5,2 4 Rh 2 g 602 Dencity udara standar = 0,075 lb/ft3 k L k P L v2 v = =5,2 Rh

5,2 A

K P L Q2 = 5,2 A 3

............. ( 4 16 ) W = dencity udara ( lb/cuft )

w K = K tabel 0,075

K = Faktor gesekan, yang tergantung pada kekasaran lubang bukaan. K di tentukan dari pengukuran di lapangan atau langsung di ambil dari Tabel. TABEL 1 Faktor Gesekan Pipa Lama dan BaruPIPA Baja, kayu, Fiberglass Jute, kanvas, plastik Kanvas jenis spiral Faktor gesekan10-10 lb.min2/ft4 Baru Lama15 20 22.5 20 25 27.5

Tabel IIFriction Factor K for Noncoal Mine Airways and OpeningsValues of K x 10^-10 Straight Sinuous or Curved Slightly Slightly Moderately Clean obstructed obstructed 25 35 25 30 40 30 35 45 35 45 55 45 70 80 70 85 95 85 95 105 95 110 120 110 120 130 120 105 115 105 160 165 160 210 220 210 Moderately Slighty Moderately Clean obstructed obstructed 30 40 35 35 45 40 40 50 45 50 60 55 75 85 80 95 100 95 100 110 105 115 125 120 125 135 130 110 120 115 165 175 165 215 225 220 High Degree Slighty Moderately obstructed obstructed 40 50 45 55 50 60 60 70 85 95 100 110 110 120 125 135 135 145 120 130 175 195 225 235

irregularities of Surfaces, Type of Area and Airways Alignment Smooth Minimum lined Average Maximum Sedimentary Minimum Rock Average Maximum Timbered Minimum Average Maximum Igneous Minimum Rock Average Maximum

Clean (basic values) 10 15 20 30 55 70 80 95 105 90 145 195

Slightly Moderately Clean obstructed obstructed 15 25 20 20 30 25 25 35 30 35 45 40 60 70 65 75 85 80 85 95 90 100 110 105 110 120 115 95 105 100 150 160 155 200 210 205

Tabel III

Friction Factor K for Coal Mine Airways and OpeningsValues of K x 10^-10 Type of Airways Smooth lined Unlined (rock bolted) Timbered Straight Slightly Moderately obstructed obstructed Clean 28 49 75 34 61 82 31 62 85 Curved Slightly Moderately obstructed obstructed 30 68 87 43 74 90

Clean 25 43 67

Kehilangan julang karena kontraksi (shock loss). Shock Loss terjadi karena adanya arah aliran udara dan perubahan ukuran pipa atau jalur udara.

Hx = X . Hv .. ( 4-17 ) Dimana : Hx = shock loss X = faktor shock loss Hv = julang kecepatan

Harus di perhitungkan kesetaraan panjang dari belakang suatu jalur udara. Hx = Hf X Hv = K L V2

5,2 Rh

x.

w v2

1098

2

=

K L V 2 5,2 Rh

Le = K 10982 .. ( 4 18 ) Le = Panjang kesetaraan terhadap tikungantikungan K P L L Q HL = Hf + Hx = .......... ( 4 19 ) 5,2 A2 e 3

5,2 w Rh X