Pages

Kamis, 06 Juni 2013

Dasar Teori - Teori tentang Peledakan (2)

Regards Michanarchy ...


LAPORAN PRAKTIKUM
TEKNIK PELEDAKAN
2013


Teori-teori yang terdapat pada peledakan antara lain :


1. Distribusi Energi Peledakan

Bahan peledak kimia adalah senyawa kimia atau campuran senyawa kimia yang apabila dikenakan panas, benturan, gesekan, atau kejutan (shock) secara cepat dengan sendirinya akan bereaksi dan terurai (exothermic decomposition). Penguraian ini menghasilkan produk yang lebih stabil, umumnya berupa gas-gas bertekanan tinggi yang mengembang pada suhu tinggi akibat panas yang dihasilkan dari reaksi exothermic. Besarnya tenaga yang dihasilkan suatu bahan peledak terutama tergantung pada jumlah panas yang dihasilkan selama peledakan.

Energi bahan peledak ditimbulkan karena adanya reaksi eksotermis pada saat terjadi reaksi kimia antara bahan-bahan penyusun bahan peledak menjadi gas-gas dalam waktu yang sangat singkat melalui penyalaan oleh suatu inisiator (primer). Energi yang dilepaskan tersebut tidak dapat terkonsentrasi sepenuhnya untuk menghancurkan massa batuan (membentuk fragmentasi), tetapi terbagi dalam beberapa jenis energi yang terdistribusi menjadi dua bagian besar, yaitu energi terpakai (work energy) dan energi tak terpakai (waste energy). Energi terpakai maksudnya adalah energi yang menimbulkan tenaga untuk menghancurkan batuan pada proses peledakan, sedangkan energi tak terpakai adalah energi yang tidak berperan secara langsung dalam proses penghancuran batuan, bahkan dalam kondisi tertentu terkonversi menjadi energi yang merugikan operasional peledakan serta lingkungan di sekitar peledakan. 


2. Energi Terpakai (Work Energy)

 Terdapat dua jenis produk energi terpakai, yaitu energi kejut dan energi gas. Ditinjau dari aspek pemanfaatannya, bahan peledak yang memiliki energi kejut yang tinggi dapat diterapkan dalam proses peledakan bongkah batu (boulder) dengan metode mud capping boulders yang disebut juga plaster shooting atau untuk proses peruntuhan bangunan (demolition). Dengan demikian energi kejut secara efektif akan terlihat pada peledakan dengan menggunakan metode external charge atau muatan di luar lubang tembak. Sedangkan pada kolom lubang ledak dengan bahan peledak di dalamnya disumbat atau dikurung rapat oleh material penyumbat (stemming), maka digunakan bahan peledak yang memiliki energi gas yang tinggi.

Ditinjau dari aspek reaksinya, dapat dilihati dari sifat reaksi bahan peledak lemah (low explosives) dan bahan peledak kuat (high explosives). Reaksi bahan peledak lemah adalah deflagrasi atau rambatan pembakaran secara cepat dengan kecepatan rambat antara 600 - 1200 m/s (2000 - 4000 f/s). Bahan peledak ini tidak menghasilkan energi kejut, tetapi hanya menghasilkan tenaga dari rambatan ekspansi gas, contohnya adalah black powder yang merupakan campuran antara potasium nitrat atau sodium bitrat, sulfur, dan charcoal. Sementara reaksi bahan peledak kuat adalah detonasi atau meledak dan menghasilkan tenaga dalam bentuk tekanan kejut maupun tekanan dari ekspansi gas.


a. Energi Kejut (Shock Energy)

Energi kejut adalah energi yang ditransmisikan terhadap batuan sebagai akibat dari tekanan detonasi bahan peledak. Tekanan detonasi adalah fungsi dari densitas bahan peledak kali kuadrat kecepatan reaksi bahan peledak yang hasilnya merupakan energi kinetik. Tekanan detonasi atau tekanan ledak dibentuk oleh rambatan atau propagasi gelombang detonasi sepanjang kolom bahan peledak.

Tekanan detonasi maksimum terjadi pada arah aliran gelombang kejut dan pada bahan peledak cartridge dimana posisi tekanannya berlawan arah dengan arah inisiasi peledakan. Pada bagian sisi cartridge, tekanan detonasi mendekati nol sepanjang gelombang detonasi tidak melebihi baguan ujung cartridge. Untuk mendapatkan efek tekanan detonasi maksimum dari bahan peledak (cartridge), maka inisiasi bahan peledak sebaiknya dilakukan pada salah satu ujung yang berlawanan arah terhadap bagian ujung lain yang kontak dengan material atau batuan. Permukaan material yang sejajar dengan bagian sisi cartridge akan menerima efek tekanan detonasi kecil, namun demikian, material akan hancur karena dampak yang disebabkan oleh ekspansi gas secara radial setelah gelombang detonasi berlangsung.


Energi Kejut


b. Energi Gas (Gas Energy)

 Energi gas hasil proses peledakan adalah tekanan dari ekspansi gas yang menerobos dinding lubang ledak setelah reaksi kimia peledakan selesai. Energi gas yang dilepaskan selama proses detonasi tersebut merupakan penyebab utama pecahnya batuan. Tekanan gas, disebut juga dengan tekanan ledak, dipengaruhi oleh temperatur reaksi dan volume gas yang dibebaskan pada saat terjadinya reaksi yang besarnya diperkirakan satu setengah kali tekanan detonasi. Besarnya tekanan ledakan berhubungan langsung dengan volume gas per unit berat bahan peledak dan besarnya jumlah panas yang dikeluarkan selama proses reaksi kimia berlangsung. Semakin tinggi temperatur reaksinya pada keadaan volume gas yang konstan, maka akan semakin tinggi tekanan gasnya. Semakin banyak volume gas yang dikeluarkan pada temperatur yang sama, maka tekanannya akan semakin meningkat. Tekanan ledak dapat diukur melalui uji ledakan bawah air atau underwater test


3. Energi Tak Terpakai (Waste Energy)

Reaksi peledakan disamping menghasilkan energi yang mampu menghancurkan batuan, juga akan selalu menghasilkan energi yang tidak berkaian langsung dengan tujuan penghancuran batuan, bahkan akan memberi dampak negatif terhadap lingkungan. Energi yang tidak berkaitan langsung dengan proses penghancuran batuan dikelompokkan ke dalam "energi tak terpakai" atau waste energy. Jenis energi tak terpakai adalah energi panas, energi suara, energi sinar/cahaya, dan energi seismik.

Kelompok energi tidak terpakai terbentuk oleh adanya deformasi elastis dan plastis batuan dari energi peledakan. Energi peledakan yang mengakibatkan terjadinya deformasi elastis akan menghasilkan gelombang regangan, disebut juga stress waves atau body waves, yang bergerak melalui massa batuan dan dapat menyebabkan retakan lanjutan akibat pantulan energi dari bidang diskontinuitas. Deformasi elastis juga menyebabkan gelombang seismik yang cukup mengganggu, karena gelombang seismik ini pada tingkatan tertentu akan dapat merusak bangunan dan mengganggu manusia.


a. Energi Panas (Heat Energy)

Reaksi kimia yang terjadi pada bahan peledak bersifat eksotermis, yaitu suatu reaksi yang menghasilkan panas. Pada peledakan dengan reaksi kimia yang menghasilkan zero oxygen balance akan diperoleh temperatur panas sebesar 298o K pada tekanan 760 mmHg.


b. Energi Sinar (Light Energy)

Energi sinar merupakan salah satu produk yang dihasilkan dari reaksi kimia bahan peledak pada saat inisiasi atau penyalaan (diledakkan). Kontribusi energi untuk menimbulkan kilatan sinar ini relatif kecil dan cahaya yang dihasilkan tidak membahayakan. 


c. Energi Suara (Sound Energy)

Hampir semua peristiwa peledakan menghasilkan suara, kontribusi energi peledakan untuk menimbulkan suara jumlahnya cukup besar. Pada keadaan normal, suara peledakan dapat mencapai 140 dB yang merupakan batas ambang peledakan yang tidak menimbulkan kerusakan material atau aman bagi infrastruktur, peralatan, dan lain-lain.

Peldakan menghasilkan gelombang suara yang terdengar sebagai ledakan. Peledakan juga menghasilkan suara bias yang tidak terdenar. Suara merupakan energi transmisi yang merambat melalui atmosfer, bila tidak ada atmosfer maka tidak akan ada suara. Suara tidak akan ditransmsikan pada ruang hampa udara karena suara memerlukan media transmisi untuk menghantarkan gelombangnya.

Suara peledakan mewakili energi tak terpakai yang mirip dengan energi seismik karena energi ini tidak dapat memecah batuan. Dari bentuk fisiknya, atmosfer merupakan fluida yang tetap bertahan pada perubahan volume, namun tidak tahan pada perubahan bentuk. Gelombang suara mempunyai elastisitas volume tetapi tidak mempunyai elastisitas memotong. Karena itu semua jenis fluida, termasuk udara, merupakan media transmisi untuk gelombang datar atau tekan (compressional waves) dan tidak untuk gelombang tegak (shear waves) yang bersifat naik turun.


Kecepatan suara merupakan fungsi temperatur, jika temperatur udara berkurang maka kecepatan suara akan berkurang pula. Hal ini menjadikan beban yang signifikan terhadap suara akan berkurang pula. Hal ini menjadikan beban yang signifikan terhadap suara yang merambat melalui atmosfer dan terkadang menyebabkan arah suara akan berubah serta terjadinya konsentrasi energi. Pada kondisi normal, kecepatan suara sebesar ± 330 m/det (1.000 ft/sec). Energi suara ini terjadi pada saat :
  1. Batuan terpecah dan tekanan gas dalam lubang ledak terlepas ke udara bebas / atmosfer.
  2. Penyumbat bahan peledak terlepas.
  3. Permukaan batuan bergeser.
  4. Pada saat terjadi pergeseran di sekitar lubang ledak.

d. Energi Seismik (Seismic Energy)
Energi seismik menghasilkan gelombang yang merupakan transmisi energi melalui massa batuan yang solid. Gelombang inilah yang menyebabkan getaran peledakan yang dapat dirasakan manusia dan dapat merusak bangunan. Peledakan yang diatur dan diperhitungkan dengan seksama dapat mengurangi efek gelombang seismik. Oleh sebab itu sasaran peledakan tidak saja terkonsentrasi pada fragmentasi batuan, tetapi juga perlu diasosiasikan untuk meminimalkan energi tak terpakai, diantaranya energi seismik.
Terdapat dua jenis gelombang seismik, yaitu gelombang badan (body waves) dan gelombang permukaan (surface waves). Disebut gelombang badan karena gelombang ini merambat ke sepanjang batuan serta menembus massa batuan. Gelombang badan ada dua jenis, yaitu gelombang tekan (compressional waves) dan gelombang geser (shear waves).

1) Gelombang tekan disebut juga gelombang primer (P-waves) menghasilkan gerakan partikel tekan-tarik secara bergantian yang akan menghasilkan kompresi, dilatasi, dan merambat serta bergetar searah dengan perambatan gelombang.

2) Gelombang geser disebut juga gelombang sekunder (S-waves) adalah gelombang tegak (transversal) yang menghasilkan getarak partikel naik-turun dengan arah tegak lurus perambatan gelombang.

Gelombang permukaan merambat di luar lapisan atau dipermukaan batuan dan tidak menembus lapisan massa batuan. Gelombang ini akan terbentuk apabila gelombang badan menemukan permukaan bebas dan mengalami refleksi. Terdapat dua jenis gelombang permukaan, yaitu :

1) Gelombang Reyleigh (R-waves), yaitu gerakan partikel berputar mundur (retograde circular motion) membuat lapisan eliptis pada bidang vertikal sejajar arah perambatan gelombang.

2) Gelombang Love (Q-waves), yaitu gerakan partikel tegak lurus dengan arah perambatan gelombang.

newer posts older posts newer posts