12122021 General Dilution Ventilation SISTIM VENTILASI PENGENCERAN UDARA

12/12/2021 General Dilution Ventilation SISTIM VENTILASI PENGENCERAN UDARA Ir. LATAR MUH. ARIF, MSc 1

1. 2. 3. 4. 5. PERSAMAAN VENTILASI PENGENCERAN UDARA MENGHTUNG KOSENTRASI KONTAMINAN / Contaminant Concentration Build Up NILAI AMBANG BATAS/MIIXTURES- DILUTION VENTILASI PENGENCERAN UDARA UNTUK LEDAKAN BAHAYA KEBAKARAN DAN LEDAKAN VENTILASI CONTOL DAN SISTEM ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Modul-3, Sistim Ventilasi Pengencran udara 2

v Keterbatasan untuk sistim ventilasi pengenceran udara adalah: Jumlah kontaminan yang dihasilkan tidak terlalu besar, dengan laju aliran udara yang diperlukan untuk pengenceran tidak praktis. v Pekerja harus berada pada jarak yang tepat dari sumber kontaminan , dan harus dalam konsentrasi yang cukup rendah sehingga pekerja tidak akan memiliki eksposur yang melebihi NAB yang ditetapkan. v Toksisitas kontaminan harus rendah. v Tingkat emisi kontaminan harus cukup seragam ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Umumnya digunakan untuk mengontrol uap dari cairan organik dengan NAB 100 ppm , atau bds 12/12/2021 KENYAMANAN KESEHATAN

ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L PRINSIP PENGENCERAN UDARA 4

Rate of accumulation = Rate of generation – Rate of removal Vd. C = G. dt – Q’. C. dt dimana : ……………. . . 4. 1 V = volume ruang G = generation rate Q’ = efektif volumetric, flow rate C = kosentrasi gas atau uap t = waktu ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Tingkat akumulasi = tingkat generatioan - tingkat penghapusan 12/12/2021 4. 1. PERSAMAAN

Untuk kosentrasi (C) konstan, dan generation rate (G), dideferensialkan sebagai berikut , G(t 2 - t 1) = Q’. C (t 2 - t 1) . . 4. 2 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L d. C = 0, maka ----- G. dt = Q’. C. dt, dari persamaan integrasi dapat ditulis, 6

. . . . dimana , Q’ = efektif laju alir, cfm Q = aktual vintilation rate, cfm K = faktor keamanan (K = 1 - 10) . . . . K- Faktor keamanan lihat gambar 4. 4 4. 3 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Dalam hal apapun, penggunaan rumus di atas membutuhkan pengetahuan yang cukup tepat nilai-nilai dan K yang harus digunakan,

dimana , Q’ = efektif laju alir, cfm Q = aktual vintilation rate, cfm K = faktor keamanan (K = 1 - 10) Kosenderasi K faktor, memiliki makna sbb ; 1. Angka faktor K antara 1 s/d 10 (gambar, 2. Toxit solvent ; Rendah : Sedang : Tinggi : 12/12/2021 4. 1) TLV > 500 ppm TLV 100 = 500 ppm TLV < 100 ppm ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L

ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Gambar, 4. 1 -Figure Suggested K factors for inlet and exhaust locations

1. Sebuah nilai K antara 1 dan 10 (gambar, 4. 1) harus dipilih sebagai fungsi dari kemanjuran campuran udara di ruang yang diberikan, dari toksisitas pelarut (semakin kecil, semakin besar nilai K akan), dan setiap keadaan lain yang dianggap relevan oleh (ACGIH), antara lain, mengutip lamanya proses, siklus dari operasi dan lokasi yang biasa para pekerja sehubungan dengan sumber-sumber emisi polutan, jumlah sumber-sumber dan lokasi mereka di ruang diberikan, musiman perubahan jumlah ventilasi alami dan pengurangan diantisipasi dalam keberhasilan fungsional dari peralatan ventilasi sebagai kriteria menentukan lain. 2. Jumlah polutan yang dihasilkan mungkin cukup sering diperkirakan dengan jumlah bahan tertentu yang dikonsumsi dalam proses yang menghasilkan polutan. Jadi, dalam kasus pelarut, jumlah yang digunakan menjadi indikasi yang baik dari jumlah maksimum yang dapat ditemukan di lingkungan. 3. Toxit solvent ; Rendah Sedang Tinggi : : : ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Faktor keamanan - K, di mana dan memiliki makna : TLV > 500 ppm, atau bds TLV 100 = 500 ppm, atau bds TLV < 100 ppm, atau bds 10

Konsentrasi gas atau uap pada kondisi mapan dapat dinyatakan oleh persamaan material, rekomendasi teknis seperti nilai-nilai ambang batas (NAB) , (TLV- ACGIH), yang merekomendasikan bahwa tingkat ventilasi dihitung dengan rumus G = 403 x BJ x ER BM dimana ; ------- 4. 4 G = generation rate BJ = berat jenis ER = tingkat emisi, liter/menit BM = berat melekul 403 = nilai yang ditetapkan, cairan gas STP ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 4. 2. MENGHTUNG KOSENTRASI 11

Q’ = 403 x 106 x SG x ER MW x C C ------- 4. 5 = Konsentasi gas atau uap, (TLV/NAB) ppm/bds ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Untuk, 12

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: NAB (Metil Clorofom) = 350 bds, (NAB, Pernennakertrans No. PER. 13/MEN/X/2011 BJ = 1, 32 , BM = 133, 4 K - diasumsikan ( K = 5) Mengingat: - ER = 1, 5/60 liter /menit Q’ = 403 x 106 x BJ x ER BM 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 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Masalah -1 :

Metil Klorida menguap dari tangki pada tingkat 0, 24 cfm. Tentukan besarnya aliran udara (Q ) yang diperlukan untuk mempertahankan tingkat pemaparan di bawah 50 bds= bagian dalam sejuta (bagian uap atau gas perjuta volume dari udara yang terkontaminan) Penyelesaian , Q '= (403 * 10 6 * BJ * ER) (BM * C) Actual flow rate Q = Q' * K * , dimana , Q’ = efektif laju alir, dalam cfm Q = aktual vintilation rate, dalam cfm K = faktor keamanan (K = 1 - 10) BJ = berat jenis ER = tingkat emisi, dalam liter/menit BM = berat melekul C = kosentari gas atau uap, dalam ppm atau bds ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Contoh Masalah- 2 : 14

NAB = 50 bds (NAB Permennakertrans No. Per 13. /MEN/X/2011 tahun 2011) BM = berat melekul = 50, 49 BJ = berat jenis =1, 785 Mengingat: ER = 0, 24 cfm = 0, 24 * 59, 85 liter / menit = 14, 36 liter / min Q '= (403 * 10 6 * 1, 785 * 14, 36) / (50, 49 * 50) = 4, 092 * 10 6 cfm K- diamsusikan sebesar 5 Q = 4, 092 * 10 6 * 5 =20, 46 * 10 6 cfm ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Untuk Metil Klorida, no. Gas ; Metil Klorida (74 -87 -3) Dampak, gannguan sistim saraf pusat, kerusakan di hati dan ginjal, kerusakan di saluran tentis, efek teratogenik 15

Perubahan Kosentrasi Kontaminan Kosentrasi kontaminan lihat grafik gambar, 4. 2 dengan selang waktu t 1 ke t 2 (t 1 = awal waktu, dalam menit, t 2 = waktu akhir, dalam menit) terjadi perubahan kosentasi C 1 ke C 2 ( C 2 = akhir konsentrasi dalam ppm , C 1= awal konsentrasi dalam ppm) dihitung secara deferensial sebagai berikut : ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 4. 3. 16

Untuk C 1= 0, persamaan 4. 7, menjadi persamaan 4. 8 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Untukmengitung selang waktu t 2 – t 1, atau t, dilihat persamaan 4. 7 17

C 2, adalah penumpukan konsentrasi dalam ppm atau parts/10 6 (misalnya jika ppm y, gunakan y/106) Untu nilai-nilai faktor K, digunakan persamaan, Δt = K * (V / Q) * ln [G / {G – (Q / K) * C 2 }] . . . 4. 10. a ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L selang waktu t 2 – t 1, atau t dan C 1 = 0 18

Konsentrasi awal adalah nol di ruang volume 4. 500 m 3. . Sebuah sumber toluena dioperasikan selama setengah jam dengan laju aliran udara 1, 0 cfm. Temukan laju alir sehingga konsentrasi tidak melebihi NAB= 50 bds. Gunakan rasio pencampuran K= 4. 12/12/2021 Contoh Masalah- 3 Untuk awal konsentrasi awal nol, selama setengah jam atau 30 menit, dihitung sebagai berikut , Δt = K * (V / Q) * ln [G / {G – (Q / K) * C 2 }] Dimana K - adalah faktor untuk pencampuran tidak lengkap, V - adalah volume dalam kaki ³atau ft³, Q - adalah laju alir aktual dalam cfm, G - adalah tingkat generasi dalam cfm C 2 - adalah penumpukan konsentrasi dalam ppm atau parts/10 jika ppm y, gunakan y/10 6) 6 (misalnya ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Penyelesaian , 19

Tingkat generasi (G), dihitung dengan persamaan ; Untuk toluena, Dampak iritasi pada kulit berat jenis ---BJ = 0, 866, bearat molekul ------ BM = 92, 13 NAB = 50 bds (NAB Permennakertrans No. Per 13. /MEN/X/2011 tahun 2011) Mengingat : V = 4500 m³ = 158916 ft³ C 2 = 50 bds, ER = 1 cfm = 59, 85 liter / min K=4 Δt = 30 menit ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L G = (403 * 10 6 * BJ * ER) / (BM * C 2 ) 20

= 4, 534 * 10 6 cfm Oleh karena itu, Δt = K * (V / Q) * ln [G / {G – (Q / K) * C 30 = 4 * (158916 / Q) * ln [ 4, 534 * 10 30 =635664/Q * ln [ 4, 534 * 10 6 6 2 }] / { 4, 534 * 10 6 – (Q / 4) * 50 ) } ] / (4, 534 * 10 6 – 1, 25 Q * 10 -5 ) Q - trial and error Q = 0, 455 cfm ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L G = (403 * 10 6 * 0. 866 * 59. 85) / (92. 13 * 500) 21

G=0 Vd. C = -Q’Cdt d. C/ C = (-Q’/V)dt Gbr, 4. 3 Integratsi waktu t 1, ke t 2 dan kosentrasi C 1 ke C 2 , pers menjadi ln(C 2 / C 1) = Q’/V(t 2 -t 1) t 2 - t 1 = -(V/Q’) ln(C 2 / C 1) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Untuk kasus ini, tingkat generasi kontaminan 12/12/2021 4. 4. Rate Purging/Pembersihan(lihat bgr-4. 3)

Utk waktu t 1=0 , maka t 2 = -(V/Q’) ln(C 2 / C 1) = -(V/Q’) ln(C 1 / C 2) dimana t 2 = waktu, menit C 1 & C 2, = adalah awal dan akhir kosentrasi dalam , bds ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Q’= Q/K 23

Apabila terdapat lebih dari satu bahan kimia berbahaya yang bereaksi terhadap sistim atau organ yang sama, di suatu lingkungan kerja, maka kombinasi pengaruhnya perlu diperhatikan, efek gabungan mereka dikenal sebagai efek aditif harus diberikan pertimbangan utama. Nilai Ambang Batas (NAB) ampuran dari bahan kimia tersebut, dapat diketahui dengan menghitung dari jumlah perbandingan diantara kadar Nilai Ambang Batas (NAB) masing dengan rumus- rumus sebagai berikut (C 1/NAB 1) + (C 2/NAB 2) +… (Cn/NABn) =. . . . 4. 13 Atau, NILAI AMBANG BATAS CAMPURAN 4. 5. Nilai Ambang Batas Campuran (C 1/TLV 1) + (C 2/TLV 2) +……… (Cn/TLVn) > 1 C = observed atmospheric concentration TLV = corresponding threshold limit 25

Keadaan umum, (Permennakertrans Nomor PER. 13/MEN/X/2011 TAHUN 2011, tentang Nilai Ambang Batas Faktor Fisika dan Kimia di Tempat Kerja) (C 1/NAB 1) + (C 2/NAB 2) +……… (Cn/NABn) > 1 Contoh 1. a Udara mengandung 400 bds Aseton (NAB=750 bds), 150 bds Butil asetat sekunder (NAB=200 bds), dan 100 bds Metil keton (NAB=200 bds). (C 1/NAB 1) + (C 2/NAB 2) +……… (Cn/NABn) > 1 = (400/750) + (150/200) + (100/200) = 0, 53 + 0, 75 + 0, 5 = 1, 78 =(> 1, maka terlampaui) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 1. Efek saling menambah Dengan demikian kadar bahan kimia campuran tersebut diatas telah melampaui NAB campuran, karena hasil dari rumus lebih besar dari 1 (satu). 26

Kasus Khusus Yang dimaksudkan dengan kasus khusus, yaitu sumber kontaminan adalah suatu zat cair dan komposisi bahan-bahan kimia diudara dianggap sama degan komposisi campuran diketahui dalam % (persen) berat, sdangkan NAB campuran dinyatakan dalam milligram per meter kubik (mg/m 3) NABcampuran = [{1/ (fa/NABa) + (fb/NABb) + ……. . (fn/NABn)}] Contoh 1. b Zat cair mengandung 50 % heptan (NAB= 400 bds atau 1640 mg/m 3), 30 % metil kloroform (NAB=350 bds atau 1910 mg/m 3), 20 % perkloroetelin (NAB= 25 bds atau 170 mg/m 3). NABcampuran = [{1/ (0, 5/1640) + (0, 3/1910) + (0, 2/170)}] = [{1/ (0, 00030) + (0, 00016) + (0, 00018)}] ={1/ (0, 00164)} = 610 mg/m 3 50 % atau (610)(0, 5) mg/m 3 = 305 mg/m 3 heptan = 73 bds 30 % atau (610)(0, 3) mg/m 3 = 183 mg/m 3 metil kloroform = 33 bds 20 % atau (610)(0, 2) mg/m 3 = 122 mg/m 3 Perkloroetelin = 18 bds NABcampuran ; 73 + 33 + 18 = 124 bds atau 610 mg/m 3 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 2. 27

NABcampuran (C 1/NAB 1 = 1) : (C 2/NAB 2 = 1) : … (Cn/NABn = 1) > 1 Contoh 1. c Udara mengandung 0, 15 mg/m 3 Pb (NAB = 0, 15 mg/m 3) dan 0, 07 mg /m 3 H 2 SO 4 (NAB = 1 mg. m 3). Apakah melebihi Nilai Ambang Batas untuk campuran? NAB campuran = {(0. 15 / 0. 15) = 1} : {(0. 07 / 1) = 1} = 0, 7 ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 3. Berefek sendiri-sendiri Dengan demikian NAB campuran belum dilampui 28

Q = (403 * 100 * BJ * ER*Sf) , . . . . (BM * LEL * B) 4. 12 dimana ; Q = laju alir actual, cfm ER = tingkat emisi dalam liter / menit, BM = adalah berat molekul, LEL = (lower explosive limit) adalah batas ledakan lebih rendah dalam %, B = adalah konstan, B=1 untuk upto suhu 250 F, B=0, 7 untuk F. > suhu 250 F Sf = safety faktor adalah 10 BJ = berat jenis ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 4. 6. VENTILASI PENGENCERAN UDARA UNTUK BAHAYA KEBAKARAN DAN LEDAKAN 29

Hitung pengenceran ventilasi untuk ledakan bahaya kebakaran 350 F, selama 60 menit, untuk 2 liter xylene di berikan : LEL = 1%; BM = 106; B = 0, 7; BJ = 0, 88 ; Sf = 10. Solusi: Q = (403 * 100 * BJ * ER* Sf) (BM * LEL * B) Q = (403)(100)( 0. 88)(2/60)(10) = 159 cfm (106)(1)(0. 7) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Masalah - 5: 30

QA = (cfm. STP)(ratio of absolute temperature) = (cfm. STP) {(460 F+350 F)/(460 F+70 F)} = 159 (810/530) = 243 cfm ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 70 0 F – 350 0 F (kondisi operasi) (cfm. STP) = Q 31

s = (M – W) + C + R - E Dimana : s = change in body heat content (M-W) = total metabolism C = convection heat exchange R = radiative heat exchange E =evaporative heat loss C and R are positive if delta s increases in heat Data required: Measurement of metabolic heat production Air temperature Air water vapor pressure Wind velocity Mean radiant temperature ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 4. 7. Heat Balance and Exchange/ pertukaran panas 32

Convection Radiation Evaporation 1. Convection C = 0. 65 Va 0. 6 (ta-tsk) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L 4. 8. Methods of Heat Exchange dimana C = convective heat exchange, Btu/h Va = air velocity, fpm ta = air temperature, F tsk = mean weighted skin temperature, usually assumed to be 95 F 33

2. Radiation R = 15. 0 (tw - tsk) dimana: R = radiant heat exchange , Btu/hr tw = mean radiant temperature, F tsk = mean weighted skin temperature(usually 95 F) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Methods of Heat Exchange 34

3. Evaporation E = 2. 4 Va 0. 6(ρsk - ρa) dimana: E = evaporative heat loss, Btu/h Va = air velocity, fpm ρa = water vapor pressure of ambient air, mm Hg ρsk= water vapor pressure on the skin, (assumed to be 42 mm Hg at a 95 F skin temperature) ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L Methods of Heat Exchange 35

Heat stroke gangguan pada fungsi saraf pusat Kurangnya berkeringat Suhu rektal> 410 C Pengobatan Menempatkan pasien di daerah teduh Melepaskan pakaian luar Pembasahan kulit Meningkatkan pergerakan udara Bantuan profesional 12/12/2021 M. ARIEFF. L ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, Gangguan akut Panas

Rumus yang digunakan untuk pengukuran dalam gedung (Indoor) ISBB = 0. 7 SBA + 0. 3 SG Rumus yang digunakan dengan memperhatikan radiasi sinar matahari (Outdoors), umumnya pengukuran dilakukan diluar gedung ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L ISBB = 0. 7 SBA + 0. 2 SG + 0. 1 SK 37

Volumetric flow diestimasikan dengan persamaan sebagai berikut ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING, M. ARIEFF. L SISTEM VENTILASI 38

STUDI KASUS 1. Metil Klorida menguap dari tangki pada tingkat 0, 24 cfm. Temukan aliran udara Q yang diperlukan untuk mempertahankan tingkat pemaparan di bawah NAB- 200 bds. Q '= (403 * 10 6 * SG * ER) / (MW * C) 2. Konsentrasi awal adalah nol di ruang volume 4. 500 m 3. . Sebuah sumber toluena dioperasikan selama setengah jam dengan laju 1, 0 cfm. Temukan laju alir sehingga konsentrasi tidak melebihi 100 bds. Gunakan rasio pencampuran Δt = K * (V / Q) * ln [G / {G – (Q / K) * C 2 }] 3. Cari waktu yang diperlukan untuk pembersihan aman memasuki ruang volume 750 ft 3 dengan konsentrasi kontaminan awal 2500 ppm. Laju ventilasi adalah 500 cfm. Gunakan faktor pencampuran dari 2. Konsentrasi yang aman bagi kontaminan adalah 150 bds. t = K * (V / Q) * ln (C 1 / C 2 ) 4. Menghitung waktu dalam menit untuk mencapai keseimbangan konsentrasi dalam tes ruang 150 liter. Asumsikan tingkat pengiriman seragam dari 2, 0 galon per menit dan pencampuran yang sempurna. T = K * (V / Q 39

5. Pengiriman udara menghitung tingkat di LPM untuk mencapai keseimbangan galon kamar 200 dalam waktu 15 menit interval yang dikehendaki pencampuran. Memanfaatkan 2, 5 konstan non-seragam. Q = K * (V / T 6. Jika 6 liter metanol yang tumpah, apa tingkat pengenceran dalam cfm diperlukan untuk mengurangi tingkat pemaparan kepada NAB? Asumsikan K = 4, Sp. Gr. = 0. 792, dan NAB = 220 bds. Q' = (403 * 10 6 * SG * ER) / (MW * C) 40

DAFTAR PUSTAKA 2. 3. 4. 5. 6. 7. NIOSH, Occupational Diseases - A Guide to their Recognition, in Publication No 77181. 1977. 2, . ACGIH, Industrial Ventilation a manual of recommended practice. 22 ed. 5, . ACGIH Industri Ventilasi manual praktek yang disarankan. 22 ed. ACGIH; 1995. 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. 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. 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. 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. ACGIH, Recommended Threshold Limit Values for Work Environment. ACOGI Hygienists, editor. 2005. ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING CONCULTANS 1. 41

ETAPRIMA SAFETY ENGINEERING CONCULTANS 12/12/2021 Terima Kasih