Prinsip Pengaliran Udara Serta Kebutuhan Udara Tambang

a. Head Loss

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

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.


b. 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.

1) 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 = S HL = S (Hf + Hx)

2) Mine velocity head (mine Hv)
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 komulatif, namun untuk suatu sistem merupakan kehilangan, karena energi kinetik dari udara dilepaskan ke atmosfer.

3) 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

Gradien Tekanan (Gradien Hidrolik)

Penampilan berbagai komponen head dari persamaan umum energi secara grafis dapat menjelaskan gradien tekanan. Gambar 1 di bawah ini 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.

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 2. Pada gambar 2 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.

Gambar 1
Gradien Tekanan Untuk Sistem Aliran Udara Sederhana

Gambar 2
Gradien Tekanan Pada Sistem Ventilasi Tekan

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
Pada sistem ‘booster’, sumber pembuat tekanan (fan) diletakkan antara bagian masuk dan bagian keluar. Umumnya fan akan menerima udara dibawah tekanan atmosfer dan mengeluarkan di atas tekanan atmosfer (lihat gambar)

Gambar 3

Gradien Tekanan Sistem Ventilasi Exhaust

Gambar 4

Gradien Tekanan Pada Sistem ‘Booster’

Sampai di sini dulu belajar mengenai Prinsip Pengaliran Udara. Silakan tinggalkan komentar jia ada pertanyaan.