Dasar Perhitungan Ventilasi Industri. Disusun oleh: Hendri Amirudin Anwar ST, MKKK

Transkripsi

1 Dasar Perhitungan Ventilasi Industri Disusun oleh: Hendri Amirudin Anwar ST, MKKK

2 AGENDA PEMBAHASAN Densitas (Rapat Massa) Prinsip Kerja Aliran Udara/Air Flow Konsep Dasar Tekanan Menghitung Konsentrasi

3 1. DENSITAS/RAPAT MASSA (ρ) Densitas / Rapat Massa didefenisikan dalam satuan massa per satuan volum Rapat massa dilambangkan dalam huruf Yunani ρ (rho) ρ = m / v (2.1) dimana ; ρ = massa jenis, M = massa, v = volume.

4 Definisi EPA (Environmental Protection Agency) kondisi standar tekanan (14,7 psia) pada temperatur (70 0 F = ρ Standar = 0,075 lbm/ft 3 ) Gambar,3.1

5 Untuk menghitung besarnya tekanan absolut p = ρ RT... (2.2) dimana ; p = tekanan absolut, lb/ft ρ = densitas/rapat massa, lbm/ft R= Konstanta gas = 53,35 ft- lb/lbm T = temperatur absolut dalam derajat Renkine (=R) R = 0 F + 459,7

6 Pada : t dan p, konstan, maka ρ = densitas dalam udara sebagai berikut : ρ = ρ Standar T Std = 0, (2.2) T T Contoh ; untuk menghitung densitas ρ, dengan T= F ρ = 0, = 0,056 lbf/ft 3 459, Catatan; R = 0 F + 459,7

7 2. Prinsip Kerja Aliran Udara/Air Flow Aliran udara dihitung sebagai sistem luas penampang, dan kecepatan udara. ini dinyatakan sbb : Q = V.A dimana ; Q = volumemetrik flow rate, cfm --- atau aliran udara di cfm (kaki kubik per menit) V = Anerage velocity, fpm ---atau kecepatan linier di kaki per menit A = Cross-sectional area, ft 2,--- atau luas penampang (duct, hood, dll) sistem di kaki persegi

8 Contoh Luas penampang pipa sebesar 2.75 ft 2. Kecepatan aliran udara dalam pipa sebesar 3600 fpm. Berapa besarnya aliran udara? DIKETAHUI A = 2.75 sq. ft. V = 3600 fpm Besarnya Aliran Udara Q = V.A Hitung, Q = 3600 * 2.75 = 9900 cfm

9 3. Konsep Dasar Tekanan Tujuan Mengkonversi dari satu skala tekanan untuk tekanan yang lain Gbr,2.3- Laju aliran volumetrik Aliran udara disebabkan oleh perbedaan tekanan antara dua titik. Arus akan berasal dari daerah energi tinggi, atau tekanan (P1), dan ke area (A) dari energi yang lebih rendah atau tekanan (Pn), gbr Saluran udara bergerak menurut, tiga hukum dasar fisika yaitu ; konservasi massa, konservasi energi, dan konservasi momentum.

10 Gambar, 2.4- tabung prcobaan (pipa pitot = U), Gambar, -2.4 semacan tabungtabung prcobaan (U-Tube, alat untuk mengukur kelajuan gas dalam pipa dari tabung gas ), yaitu ujungnya terbuka menghadap ke sebelah hulu aliran udara, dan diujung terbuka menghadap ke sebelah udik aliran Di ujung terbuka ini terbentuk sebuah titik stagnasi, dimana tekanan negative, yaitu kurang dari atmosfir.

11 Gambar, 2.5- tabung prcobaan (pipa pitot = U), Gambar, -2.5 semacan tabung-tabung prcobaan (U- Tube), yaitu yang ujungnya terbuka menghadap ke sebelah hulu aliran udara, dan diujung terbuka ini terbentuk sebuah titik stragnasi, dimana tekanan positiv, yaitu tekanan lebih besar dari atmosfir.

12 Salah satu sensor pitot adalah menunjuk ke arah aliran gas (Point 1) sehingga dapat mengukur tekanan statis dan tekanan gabungan kecepatan. Sensor lain dari tabung pitot (Point 2) mengukur tekanan statis dari aliran gas bergerak. Dengan menghubungkan dua sensor bersama-sama, tekanan kecepatan diukur seperti ditunjukkan pada persamaan Gbr,2.6- Tipe Pitet Tube VP = TP - SP. pada gambar, 2.6, adalah mengukur tekanan kecepatan pada aliran udara/ducting atau stack.

13 Tekanan Kecepatan/Velocity pressure (VP) Tekanan kecepatan /Velocity pressure (VP), adalah tekanan kinetik (akibat dari gerakan) dalam arah aliran yang diperlukan untuk menyebabkan aliran udara dengan kecepatan tertentu, dengan satuan inches of water gage ( wg) atau. dalam inci air Gambar, 2.7- Tekanan Kecepatan (VP) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

14 Tekanan Statik/Static pressure (SP) Tekanan potensial diberikan oleh udara diam.. Dengan kata lain, itu adalah perbedaan antara tekanan dalam pipa yang diberikan ke segala arah, dan tekanan dalam atmosfir. Gambar, 2.8- Tekanan Statik (SP)

15 Tekanan Total/Total pressure (TP) Jumlah dari tekanan kecepatan dan tekanan statis udara dalam sebuah saluran. Gambar, 2.8- Tekanan Total (TP)

16 Gambar, -2.9, memperlihatkan proses aliran udara Tekanan Kecepatan(VP) Tekanan Statik (SP),. Tekanan Total (TP), yang mana telah dijelaskan pada gambar 2.6 sampai dengan gambar 2.8. Gambar, 2.9 SP,VP dan TP

17 Dari keteragan keterangan diatas Tekanan Total (TP) didefenisikan secara aljabar dengan penjumlahan tekanan statik dan tekanan kecepatan, adalah sebgai berikut : TP = SP + VP dimana TP = tekanan total sistem, dalam inci air ( wg) SP = tekanan statik sistem, dalam inci air ( wg) VP = kecepatan tekanan, dalam inci air ( wg)

18 Tekanan Statik / Static pressure (SP) Tekanan potensial diberikan oleh udara diam.. Dengan kata lain, itu adalah perbedaan antara tekanan dalam pipa dan tekakan dalam atmosfir. Tekanan Total/Total pressure (TP) - Jumlah dari tekanan kecepatan dan tekanan statis udara dalam sebuah saluran. Tekanan Kecepatan/Velocity pressure (VP) - Tekanan kinetik (akibat dari gerakan) dalam arah aliran yang diperlukan untuk menyebabkan aliran udara dengan kecepatan tertentu.

19 Pada gambar 2.2, SP dan TP negative (diisap/suctioan side), dengan penambahan tekanan aliran fan, SP dan TP positif (ditekan/pressure side). Maka dapat diamsusikan bila ditekan SP dan TP positif, dan bila diisap SP dan TP negative. diisap ditekan Gambar, 2.2 SP, VP dan TP dalam system vintilasi

20 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M.ARIEFF.L 4. MENGHTUNG KOSENTRASI Konsentrasi gas atau uap pada kondisi mapan dapat dinyatakan oleh persamaan material, Q = G C rekomendasi teknis seperti nilai-nilai ambang batas (NAB), (TLV- ACGIH), yang merekomendasikan bahwa tingkat ventilasi dihitung dengan rumus G = 403 x SG x ER MW

21 Untuk, Q = G C Q = 403 x 10 6 x SG x ER MW x C dimana ; G = generation rate SG = berat jenis ER = tingkat emisi,liter/menit MW = berat melekul 403 = nilai yang ditetapkan, cairan gas STP C = Konsentasi gas atau uap, (TLV/NAB) ppm ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M.ARIEFF.L 21

22 Masalah: Metil Clorofom menguap dari tangki pada tingkat 1,5 per 60 menit. Temukan aliran udara ; (i) Q efektif aliran udara dan (ii) aktual ventilation rate Q yang diperlukan untuk mempertahankan tingkat pemaparan di bawah TLV/NAB?. Solusi: TLV (Metil Clorofom) = 350 ppm, SG = 1,32, MW = 133,4 K - diasumsikan ( K = 5) Mengingat: - ER = 1,5/60 liter /menit Q = 403 x 10 6 x SG x ER MW x C Q ' = (403)(10 6 )(1,32)(1,5/60) = 285 cfm (133,4)(350) ii) Actual flow rate Q = Q * K Q = (285)*5 = 1425 cfm

23 DAFTAR PUSTAKA 1. Ridgwaya P, Nixon TE, Leach JP. 1. P Ridgwaya, TE Nixon, JP Leach. Occupational exposure to organic solvents and long-term nervous system damage detectable by brain imaging, neurophysiology or histopathology. Food Chem Toxicol. 2003; 41 : NIOSH, Occupational Diseases - A Guide to their Recognition, in Publication No ,. 3. Williams PR, Knutsen JS, Atkinson C, Madl AK, Paustenbach DJ. 3. Williams PR, JS Knutsen, C Atkinson, AK Madl, Paustenbach DJ. Airborne concentrations of benzene associated with the historical use of some formulations of liquid wrench. J Occup Environ Hyg. 2007; 4 (8): McMinn BW. 4. McMinn BW. Control of VOC emissions from ink and paint manufacturing processes. Pengendalian emisi VOC dari tinta dan proses manufaktur cat. CT Center. Environmental Protection Agency CT Center. Environmental Protection Agency ACGIH, Industrial Ventilation a manual of recommended practice. 22 ed. 5,. ACGIH Industri Ventilasi manual praktek yang disarankan. 22 ed. ACGIH; ACGIH; Elskamp CJ. OSHA Sampling and Analytical Methods, Method no: 12, September 1979, August 1980, Revised, Organic Methods Evaluation Branch OSHA Analytical Laboratory. 7. Kang SK, Lee MY, Kim TK, Lee JO, Ahn YS. 7,. Kang SK Lee MY, TK Kim, Lee JO, YS Ahn. Occupational exposure to benzene in South Korea. Chem Biol Interact. 2005: Paik NW, Yoon CS, Zoh KE, Chung HM. 9, Paik. NW CS Yoon Zoh EK,, Chung HM. A study of component of thinners using in Korea. J Korean Soc Occup Environ Hyg. 1998; 8 : Lee KS, Kwon HW, Han IS, Yu IJ, Lee YM. 10 KS. Lee, HW Kwon, Han IS, Yu IJ, YM Lee. A study on the reliability of material safety data sheets for paint thinner. J Korean Soc Occup Environ Hyg. 2003; 13 : Swaen GM, Meijers JM. 11, Swaen. GM Meijers JM. Risk assessment of leukemia and occupational exposure to benzene. Br J Ind Med. 1989; 46 : Aksoy M, Erdem S, Dincol G. Types of leukemia in chronic benzene poisoning: A study in thirty-four patients. Acta Haematol. 1976; 55 : Agency USEP National Center for Environmental Assessment Office of Research and Development. Washington, DC: US Environmental Protection Agency; ACGIH, Recommended Threshold Limit Values for Work Environment. ACOGI Hygienists, editor General Dilution Ventilation 23

24 Terima kasih & Sampai Jumpa di Pertemuan Selanjutnya