Dasar Perhitungan Ventilasi Industri
Disusun oleh:
Densitas (Rapat Massa)
Prinsip Kerja Aliran Udara/Air Flow
Konsep Dasar Tekanan
Menghitung Konsentrasi
Densitas / Rapat Massa
didefenisikan dalam satuan massa per satuan volum
1. DENSITAS/RAPAT MASSA (
ρ
)
Rapat massa dilambangkan dalam
huruf Yunani
ρ (rho)
ρ = m / v --- (2.1)
dimana ;
ρ = massa jenis,
M = massa,
Definisi EPA (Environmental Protection Agency)
kondisi standar tekanan (14,7 psia)
pada temperatur (70
0F = ρ
Standar
= 0,075 lbm/ft
3)
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
Pada : t dan p, konstan, maka ρ = densitas dalam udara sebagai berikut :
ρ = ρ
Standar
T
Std
= 0,075 530
...(2.2)
T
T
ρ = 0,075 530 = 0,056 lbf/ft
3
459,7 + 250
Contoh ;
untuk menghitung densitas ρ, dengan T= 250
0F
0
R =
0
F + 459,7
2. Prinsip Kerja Aliran Udara/Air Flow
Aliran udara dihitung sebagai sistem luas penampang, dan kecepatan udara. ini
dinyatakan sbb :
Q = V.A
... 2.3
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
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
Hitung,
Q = 3600 * 2.75
= 9900 cfm
3. Konsep Dasar Tekanan
Tujuan
Mengkonversi dari satu skala tekanan untuk tekanan yang lain
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
- 2.3. Saluran udara bergerak menurut, tiga hukum dasar fisika yaitu ;
konservasi massa, konservasi energi, dan konservasi momentum.
Gambar, 2.4- tabung prcobaan
(pipa pitot = U),
Gambar, -2.4 semacan
tabung-tabung 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.
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.
Gambar, 2.5- tabung prcobaan
(pipa pitot = U),
pada gambar, 2.6 , adalah mengukur tekanan kecepatan pada aliran
udara/ducting atau stack.
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
ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR
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)
Tekanan Statik/Static pressure (SP)
Gambar, 2.8- Tekanan Statik (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.
Tekanan Total/Total pressure (TP)
Jumlah dari tekanan kecepatan dan tekanan statis udara dalam sebuah
saluran.
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 .
TP = SP + VP ...2.6
dimana
TP = tekanan total sistem, dalam inci air (“wg)
SP = tekanan statik sistem, dalam inci air (“wg)
VP = kecepatan tekanan, dalam inci air (“wg)
Dari keteragan keterangan diatas Tekanan Total (TP) didefenisikan secara
aljabar dengan penjumlahan tekanan statik dan tekanan kecepatan, adalah
sebgai berikut :
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.
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 .
Gambar , 2.2 SP, VP dan TP dalam system vintilasi
ET A PR IM A S A FE TY E N GIN EE R ING , M .AR IE FF .L 20
4. MENGHTUNG KOSENTRASI
G = 403 x SG x ER
MW
Q’ = G
C
--- 2.7
rekomendasi teknis seperti nilai-nilai ambang batas (NAB) , (TLV- ACGIH), yang
merekomendasikan bahwa tingkat ventilasi dihitung dengan rumus
ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M.ARIEFF.L 21
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
Q’ = 403 x 10
6x SG x ER
MW x C
--- 2.8
Untuk,
Q’ = G
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:
Q ' = (403)(10
6)(1,32)(1,5/60) =
285 cfm
(133,4)(350)
Q’ = 403 x 10
6x SG x ER
MW x C
TLV (Metil Clorofom) = 350 ppm,
SG = 1,32 ,
MW = 133,4
K - diasumsikan ( K = 5)
Mengingat: - ER = 1,5/60 liter /menit
ii)
Actual flow rate ---
Q = Q‘ * K
Q = (285)*5
=
1425 cfm
General Dilution Ventilation 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 :153–87. 2. NIOSH, Occupational Diseases - A Guide to their Recognition, in Publication No 77-181. 1977. 2,.
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):547–561.
4. 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. 1992. CT Center. Environmental Protection Agency. 1992.
5. ACGIH, Industrial Ventilation a manual of recommended practice. 22 ed. 5,. ACGIH Industri Ventilasi manual praktek yang disarankan. 22 ed. ACGIH; 1995. ACGIH; 1995.
6. 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. 2005:153–4.
8. 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 :105–14.
9. 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 :261–72.
10. Swaen GM, Meijers JM. 11, Swaen. GM Meijers JM. Risk assessment of leukemia and occupational exposure to benzene. Br J Ind Med. 1989; 46 :826–30.
11. Aksoy M, Erdem S, Dincol G. Types of leukemia in chronic benzene poisoning: A study in thirty-four patients. Acta Haematol. 1976; 55 :65–72.
12. Agency USEP National Center for Environmental Assessment Office of Research and Development. Washington, DC: US Environmental Protection Agency; 1997. 13
