SISTIM VENTILASI LOKAL 11/11/2018 TAHAPAN PERANCANGAN SISTIM VENTILASI LOKAL FAKULTAS ILMU IMU KESEHATAN – JURUSAHAN KESEHATAN MASYARAKAT, PEMINATAN K3- INDUSTRI ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Ir. MUH. ARIF LATAR, MSc

1. PENDAHULUAN 11/11/2018 Local Exhaust Ventilation merupakan sistem yang menggunakan ventilasi khusus untuk mencegah atau mengurangi tingginya tingkat zat-zat berbahaya yang naik ke udara yang dapat dihirup oleh tenaga kerja di lingkungan kerja Pemilihan sistim ventilasi industri khususnya sistim ventilasi lokal dan proses perancangannya terdiri dari tiga tahap, yaitu pemilihan (seleksi), perancangan sistim, dan perancangan proses. ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Langkah kedua, Langkah Pendahuluan ; Melakukan pengamatan langsung pada ruang kerja dan lingkungan pabrik, dan juga melakukan pemetaan pabrik dengan menggunakan GPS (Global Positioning System). Data yang diambil adalah penentuan posisi 2D, yaitu pengambilan koordinat X dan Y pada titik yang telah ditentukan sebelumnya, koordinat tersebut di plot menjadi sebuah peta garis yang mengambarkan area pabrik 11/11/2018 Langkah kedua, Yaitu data tentang kosentrasi, partikulat, gas, asap, atau uap untuk melihat batas pemaparan. Untuk perlu diadakan usaha-usaha mengantisipasi, pengenalan/rekoknisi, evaluasi faktor-faktor lingkungan yang timbul di/dari tempat kerja. Di Indonesia perihal batas pemaparan dituangkan dalam Peraturan Menteri Tenaga Kerja dan Transmigrasi No.PER. 13/MEN/X/2011, tentang NAB (Nilai Ambang Batas) faktor fisika dan kimia di tempat kerja. Istilah nilai ambang batas sama dengan Threshold Limit Values (TLV), ---------(ACGIH) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Langkah ketiga, LEV terdiri 4 bagian: HOOD, DUCT WORK, AIR CLEANER Perancangan, hood, duct atau pipa, air cleaning devis/air pollution control (APC) equipment atau alat pembersih udara, dan fan. 11/11/2018 KOMPONEN SISTIM VENTILASI LOKAL   LEV terdiri 4 bagian: HOOD, DUCT WORK, AIR CLEANER FAN. STACK ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR GAMBAR-1, SISTIM VENTILASI LOKAL

Gbr-2 Local exhaust system Duct Single duct, hanya melayani satu sumber pengotor Multiple duct, bercabang 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Gbr-2 Local exhaust system

Type, Multiple duct, bercabang 11/11/2018 CONTOH ; Type, Multiple duct, bercabang ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Gbr-3, Type, Multiple duct,

Langkah keempat, Pemilihan sistim distribusi, kecepatan aliran volum pada setiap hood, dan mempertahankan kecepatan yang diinginkan akibat tahanan dan gesekan di setiap cabang dan sambungan dari jaringan pemipaan dan jalur utama 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

PENGERTIAN Hood Duct/PIPA, Air cleaner, Fan, fungsinya untuk menangkap kontamian. Bentuk hood, kecepatan, serta arah di mana kontaminan dilepaskan perlu diperimbangkan dalam perancangan. 11/11/2018 Duct/PIPA, adalah jalan untuk membawa kontaminan ke bagian pembersih udara Air cleaner, adalah memisahkan kontaminan dari aliran udara sebelum masuk ke fan dan dilepaskan ke atmosfer ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Fan, merupakan alat penggerak udara yang menyediakan energi untuk menarik udara dan kontaminan kedalam system

11/11/2018 PERANCANGAN HOOD ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

pengantar Hood merupakan komponen paling penting, karena efesiensi penangkapan merupakan kunci utama yang menentukan kinerja dari sistim ventilasi lokal. Komponen kedua adalah FAN yang merupakan alat penggerak udara yang menyediakan energi untuk menarik udara dari kontaminan kedalam sistim exhaust dengan mendistribusikan tekanan negative atau hisapan didalam saluran menuju hood. 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Hood memiliki tiga jenis yaitu ; Receiving canopy hoods, dan capturing hoods, Enclosure hood , 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Issu Perancangan Hood 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Gambar.5.6. Cara penempatan hood 11/11/2018 BAGUS BURUK ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Gambar.5.6. Cara penempatan hood

Gambar.5.8. Tipe hood yang kontriksinya tertutup Gambar.5.7. Posisi operaor, saat aliran kontaminan di tarik ke bukaan hood 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Gambar.5.8. Tipe hood yang kontriksinya tertutup

Langkah awal, Rencana Perancangan `Hood perancangan adalah mengetahui besarnya volume rate? atau debit aliran udara yang dibutuhkan pada hood 11/11/2018 V = Q/(10X2 + Af) ......................... (5.1) dimana, V = kecepatan tangkap (fpm) Q = debit hisapan hood (cfm) X = jarak dari sumber ke mulut hood (ft) Af = luas area bukaan hood, ft2 D = diameter bukaan hood/sisi terpanjang hood persegi, ft   ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Secara geometri pada gambar , 4 Secara geometri pada gambar , 4.1, yang mana luas area 𝐴=4𝜋 𝑟 2 , dan V = Q*A Q = 𝑉∗(4𝜋 𝑟 2 ) = 12,57 V*r2 Q = aliran udara, cfm V = garis tengah kecepatan pada jarak X dari ke hood, fpm 𝐴=4𝜋 𝑟 2 r = jari- jari 11/11/2018 Q = 𝑉∗ 2𝜋 𝑟 ∗𝐿 = 6,28 r*L L = panjang garis sumber, ft ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Pada gbr 4.a, bentuk kanopi hood yang direkomendasikan, dan 11/11/2018 Gambar.4 Kanopi hood ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Keterangan gambar ; Pada gbr 4.a, bentuk kanopi hood yang direkomendasikan, dan untuk gba 4.b bentuk kanopi hood yang tidak direkomendasikan.

Tinggi, D = 1.20 m (4 ft) (jarak dari sumber ke konopi) 11/11/2018 Tinggi, D = 1.20 m (4 ft) (jarak dari sumber ke konopi) Sisi, x = 0,4 D Kecepatan tangkap, v1 - = 0.15 - 0.20 m/s atau (30 - 40 ft/min) Aliran udara, Q = 1,4 PDV (P= lingkaran tanki) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Q = V(10X2 + Af) Q = V(5X2 + Af) Q = 0,75 V (10X2 + Af) Q = debit hisapan hood (cfm) Q = V(10X2 + Af) 11/11/2018 Q = 0,75 V (10X2 + Af) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Q = V(5X2 + Af)

11/11/2018 Perancangan SLOT ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Slot adalah bagian dari komponen hood, seperti terlihat dalam gambar 5 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Gambar. 5.3 Slot hood

11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Kriteria perancangan slot : Q = 350 cfm/ debit hisapan hood (cfm) 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Kriteria perancangan slot : Q = 350 cfm/ debit hisapan hood (cfm) Panjang hood = required working space Bench width = 24 in WG maximum Kecepatan duct ≥ 4.200 – 4.500 fpm he = 1,78 VPslot + 0,25 VPduct

C = koefisien konsentrasi 50 s/d 500 Falance slot --- Q = CLW 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Ket, L = panjang dari slot, ft W = lebar dari slot,ft C = koefisien konsentrasi 50 s/d 500 Falance slot --- Q = CLW

11/11/2018 DUCT SISTEM ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Duct merupakan salah satu instrumen yang penting dalam proses pengendalian pencemaran udara. Fungsi Duct untuk mengalirkan udara yang telah terkontaminasi dari hood menuju alat pengendali, dan kemudian udara tersebut akan dialirkan dari alat kontrol menuju fan 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

{(P1/ ρ) + (v12/2gc) + ηw} = {(P2/ ρ) + (v22/2gc) + hf} ------ (5.2) Pada saat fluida mengalir melalui saluran tertutup, timbul gesekan antara fluida dan dinding saluran yang menyebabkan terjadinya kehilangan tekan. Untuk udara perbedaan ketinggian tidak diperhitungkan. Sehingga, persamaan Bernoulli, kesetimbangan energi mekanik untuk aliran yang inkompresibel (yang diterapkan pada udara yang memiliki kehilangan tekan yang rendah) dapat dituliskan sebagai berikut;   11/11/2018 {(P1/ ρ) + (v12/2gc) + ηw} = {(P2/ ρ) + (v22/2gc) + hf} ------ (5.2) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Dimana P = tekanan statis ,lbf/ft2 ρ = densitas fluida,lbm/ft3 v = rerata kecepatan linear fluida, ft/sec gc = konstanta gravitasi  32.2lbm-ft/lbf sec2 η = efisiensi fan w = fan power, ft-lbf/lbm hf = kehilangan tekan akibat gesekan, ft-lbf/lbm

𝑉 = 4005 𝑉𝑝 ----------------------- (5.3) berikut rumus perubahan kecepatan tekanan menjadi kecepatan potensial   𝑉 = 4005 𝑉𝑝 ----------------------- (5.3) 11/11/2018 Dimana VP = kecepatan tekanan, in.WG V = kecepatan udara,ft/min 4005 = konstanta perubahan kehilangan tekan menjadi kecepatan udara (ft/min)/(in.H20)1/2 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Untuk densitas udara yang bukan standar   VPact = (VPstd/ρstd) x ρact --------------------------------- (5.4)

Prinsip umum perencanaan duct adalah sebagai berikut : Susunan duct harus terintegrasi dengan alat proses dan rencana sistem yang direncanakan Panjang duct dan jumlah belokan diusahakan untuk diminimalkan Jaringan duct disusun secara efektif sehingga mudah dalam pemeliharaan 11/11/2018 5.5.2. Perencanaan Jaringan Duct   Prinsip umum perencanaan duct adalah sebagai berikut : Susunan duct harus terintegrasi dengan alat proses dan rencana sistem yang direncanakan Panjang duct dan jumlah belokan diusahakan untuk diminimalkan Jaringan duct disusun secara efektif sehingga mudah dalam pemeliharaan ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

dc = 4𝑄 𝜋𝑉𝑎 -------------------- (5.5) 5.5.3.  Dimensi Duct   Perencanaan duct dilakukan berdasarkan pertimbangan kecepatan minimum transpor partikulat untuk aliran udara kecepatan udara pada duct harus cukup tinggi hal ini berdasarkan pertimbangan agar dalam membawa kontaminan tidak jatuh dalam ruang duct 11/11/2018 dc = 4𝑄 𝜋𝑉𝑎 -------------------- (5.5) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Dimana: dc = diameter duct (ft) Q = debit udara (ft3/menit) Va = kecepatan transpor (ft/menit)  

11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

5.5.4. Kehilangan Tekanan pada Duct Faktor Friksi (gesekan)   Pendekatan yang digunakan dalam perhitungan kehilangan tekan adalah dengan menggunakan rumus dibawah ini. .Hf = a 𝑉 𝑏 𝑄 𝑐 ----------- (5.6) Dimana Hf = Kehilangan tekanan akibat gesekan (in WG) V = Kecepatan aliran dalam duct (fpm) Q = debit udara (cfm) a,b,c = konstanta 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Material duct a b c Galvanized 0,0307 0,533 0,612 Black iron,Alumunium, PVC, stainless steel 0,0425 0,465 0,602

𝑉𝑃= 𝑣 𝑔 4005 2 ---------------------- (5.7) 5.5.4.2.  Kecepatan Aliran Udara   Kecepatan aliran udara pada duct seperti telah dibahas sebelumnya merupakan penyebab kehilangan tekan terbesar. Pendekatan yang digunakan adalah dengan menggunakan rumus ini: 𝑉𝑃= 𝑣 𝑔 4005 2 ---------------------- (5.7) Dimana: VP = Tekanan kecepatan (in WG) vg = Kecepatan gas (fpm) 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

𝐻 𝑓 =𝑘𝑉𝑃=𝑘 𝑣 𝑔 4005 2 ---------------------- (5.8) 5.5.4.3. Turbulensi Aliran   Turbulensi aliran udara dalam pipa disebabkan oleh asesoris duct seperti pada belokan duct, titik cabang duct, pembesaran, dan penyempitan pada duct. Kehilangan tekanan yang terjadi merupakan perkalian dari harga fraksi k dengan VP sehingga didapatkan rumus sebagai berikut: 𝐻 𝑓 =𝑘𝑉𝑃=𝑘 𝑣 𝑔 4005 2 ---------------------- (5.8) dimana : Hf = kehilangan tekanan (in WG) VP = velocity pressure (in WG) K = fraksi VP vg = Kecepatan gas (fpm) 4005 = konstanta konversi kehilangan tekan menjadi kecepatan udara  (ft/min)/(in.H2O)0.5 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

5.5.4.5. Titik Percabangan Duct   Faktor kehilangan tekanan percabangan sangat tergantung dari sudut yang terbentuk antara cabang duct dengan duct.. Benuk dari percabangan duct dapat dilihat pada Gambar 5.5 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

5.5.4.6. Kehilangan tekan pada pipa lurus   Beberapa grafik telah dikembangkan untuk mendapatkan nilai kehilangan tekan pada duct yang lurus. Kebanyakan grafik ini berdasarkan penggunaan duct yang baru dan bersih. Kehilangan tekan pada duct lurus dapat dinyatakan berdasarkan Gambar Grafik 5.6 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

.5.4.7. Pembesaran dan penyempitan duct   Pada pembesaran dan penyempitan duct akan terjadi perubahan kecepatan yang mengakibatkan kehilangan tekanan udara dalam duct, karena besarnya kehilangan tekanan sangat bergantung pada kecepatan dalam duct. Maka faktor kehilangan tekanan pada penyempitan atau pembesaran duct yang bergantung pada perbandingan diameter inlet dan outlet. 11/11/2018 Gambar.5.7 Bentuk penyempitan duct ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Gambar.5.8 Bentuk perbesaran duct

Tabel.5.6 Perolehan kembali Tekanan statis SP pembesaran - SP regain for expansions 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

5.5.4.8. Belokan Duct   Loss factor pada elbow sangat bergantung pada bentuk struktur belokan apakah memiliki sudut 90°, 30 - 60° Gambar.5.9, gambar 5.10, dan gambar 5.11 berikut ini. 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Prinsip Desain Pipa PRINSIP tahanan kurang untuk aliran udara Hindari desain dibawah Merampingkan sistem sebanyak mungkin untuk meminimalkan turbulensi udara dan ketahanan saluran Round memberikan ketahanan kurang dari saluran persegi (luas permukaan kurang). Smooth, saluran kaku memberikan ketahanan kurang dari fleksibel, saluran kasar. 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Prinsip Desain Pipa PRINSIP tahanan kurang untuk aliran udara Hindari desain dibawah berjalan pendek dari saluran memberikan perlawanan kurang dari berjalan lama Lurus berjalan menawarkan resistansi kurang dari berjalan dengan siku dan tikungan. cabang Duct harus memasukkan di sudut bertahap daripada sudut siku-siku. Duct cabang tidak boleh memasuki saluran utama pada titik yang sama. 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Prinsip Desain Pipa PRINSIP tahanan kurang untuk aliran udara 11/11/2018 PRINSIP tahanan kurang untuk aliran udara Hindari desain dibawah Siku dengan membungkuk bertahap memberikan ketahanan kurang dari tikungan tajam diameter saluran besar memberikan ketahanan kurang dari saluran berdiameter kecil ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

FAN DAN BLOWER 11/11/2018 Fan, Blower dan Kompresor dibedahkan oleh metode yang digunakan untuk menggerkan udara, dan oleh tekanan sistim operasinya. ASME (The American Society of Mechanical Engineers) menggunakan rasio spesifik, yaitu tekanan pengeluaran terhadap tekanan hisap, untuk mendefenisikan fan, blower dan kompresor ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Fan Aksial, Terdapat dua jenis FAN yaitu ; (ii) Fan Sentrifugal, menggerakkan aliran udara sepanjang sumbuh fan (terpasang pada poros berputar) 11/11/2018 (ii) Fan Sentrifugal, menggunakan impeler berputar untuk menggerakan aliran udara, ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Gambar. Tekanan Blowers tahap tunggal Ada dua jenis blower, yaitu : blower sentrifugal, dan blower positive displament 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR Gambar. Tekanan Blowers tahap tunggal

ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR DAFTAR PUSTAKA,  ACGIH.2006 Industrial Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Operation and Maintenance, Signature publications Amer Conf of Governmental Berilustrasi –p.200   AIHA. 2006 Ventilation and Control of Airborne Contaminants During Open Surface Tank Operation ASHRAE, 1999 Aplications Handbook (SI), Capter 29 Industrial local exhaust system Bureau of energy efficiency (BEE), Govermental of India 2004 Energi efficiency guide book chapter 5, p 93-112 CCOHS. 2010 Copyright ©1997-2010 Canadian Centre for Occupational Health & Safety Donald Bosham,PE,DR James W Wright,PE-2004 Unifed Facilties Criteria (UFC), Industrial ventilations,approved public realease Howard D. Goodfellow. 2001 Industrial ventilation design guidebook, Howard Goodfellow, University of Toronto and Stantec Global Technologies Ltd., Mississauga, Ontario, Canada IAPA. 2006 A health and safety guideline for your workplace,Ventilation John Leslie Alden 2007, Design of industrial exhaust systems University of Wisconsin – Madison 26 Sep-2007 252 hal UNEP, 2006 Fan dan Blower, Pedoman efisiensi energy untuk Industri Asia-ww.energyefficienciasia.org Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association (SMACNA). SMACNA Publications. Arlington, VA: Sheet Metal and Air Conditioning Contractors National Association.  William Halsie Haye, 2006 Practical Exhaust and Blow Piping: A Treatise on the Planning and Installation of Fan-piping in All Its Branches, 159 halaman Vernon E. Rose,Barbara Cohrssen, 2011 Patty's Industrial Hygiene, 4-Volume Set 11/11/2018 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING/ M.ARIEF LATAR

Terima Kasih ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M.ARIEFF.L