Utilitas : Penangkal petir

Selasa, 23 Mei 2017

Petir timbul karena loncatan muatan listrik antara awan dengan bumi. Diawali dengan berkumpulnya uap air di dalam awan dan temperatur baguan bawah sekitar 60°F dan temperatur bagian anda sekitar -60° F, yang mengakibatkan uap air diawan tersebut menjadi kristal-kristal es. Awan yang membawa kristal es tersebut terbawa angin dan saling bertabrakan dan bergesekan sehungga terlepaslah muatan positif dan muatan negatif. Terlepasnya muatan listrik inilah yang menyebabkan terjadinya petir.

Petir bisa mengakibatkan kerusakan diantaranya jika tetkena tubuh manusia bisa melumpuhkan jantung dan jaringan lainya yang dapat mengakibatkan kematian. Jika terkena bangunan bisa menyebabkan kebakaran dan runtuhnya bangunan. Petir terjadi karena adanya loncatan listrik dengan teganga. Sangat tinggi dari suatu lapisan udara yang mengandung awan ke potensial listrik berbeda. Di daerah tropis, terjadi karena adanya awan coummulus nimbus (awan guntur). Awan yang dengan ukuran vertikal mencapai ketinggian 14 km dan ukuran horisontal 1,5 km - 7,5 km. Terjadi pada lapisan yang tidak mantab. Petir terjadi melalui 2 sambaran yaitu :  1. Sambaran perintis  Adalah sambaran atau jalur luar listrik yang berjalan dari awan guntur ke arah bawah hingga mencapai dasar dari awan bermuatan negatif dalam sederetan langkah tergantung besar muatanya. Sambaran perintis menuju ke arah tanah hingga mencapai ketinggian dimana tegangan tembus listrik setempat antara sambaran perintis dengan tanah terlampaui sambaran perintis berjalan berkelok-kelok (zig-zag), sesuai dengan beda potensial terbesar yang ditemui lintasan sambaran. Kecepatan 10 cm/s 2. Sambaran balik  Adalah luar listrik yang terjadi saat sambaran perintis mencapai ketinggian dimana tegangan tembus listrik setempat antara sambaran perintis dan tanah terlampaui merupakan sambaran positif dengan titik temu di ujung sambaran perintis. Kecepatan 10 cm/s Beban pada bangunan akibat terkena petir : a. Beban termal  Adalah beban panas yang terjadi pada bagian-bagian yang dialiri aliran listrik atau luar listrik dari sambaran petir b. Beban mekanis  Terjadi karena timbul gaya elektrodinamis akibat tingginya puncak arus listrik dari luar listrik pada sambaran petir. Pada sambaran petir terjadi daya hempasan ke sekeliling lintasan petir. Hal ini sangat membahayakan bangunan gedung. c. Beban getaran mekanis  Terjadi karena bunyi guntur. Guntur adalah gelombang bunyi yang ditimbulkan oleh adanya udara mengembang sangat cepat dari sekitar saluran luar listrik pada sambaran petir. Cukup berbahay, terutamauntuk bahan bangunan yang bersifat fragile seperti pintu/jendela kaca. d. Beban tegangan  Adalah beban yang terjadi akibat adanya induksi dan pergeseran -pergeseran potensial dalam bangunan akibat sambaran petir. e. Beban korosi  Adalah akibat yang terjadi karena adanya proses elektrokimia pada proses luar listrik sambaran petir. Pada saat pengosongan muatan awan. Khususnya pada bangunan berkerangka baja dan besi. Keawetan struktur bangunan akan berpengaruh. Kriteria penilaian terhadap urgensi penangkal petir :

• macam bangunan 
• bahan konstruksi 
• tinggi bangunan
• situasi letak bangunan 
• jumlah hari guruh (thunfer day)

Instalasi penangkal petir adalah suatu sistem yang secara keseluruhan berfungsi untuk menangkap petir dan menyalurkannya ke tanah. Sistem ini dipasang sedemikian rupa sehingga dapat melindungi semua bagian bangunan serta segala isunya juga benda-benda yang ada disekitarnya.

Besarnya kebutuhan bangunan akan instalasi penangkal petir ditentukan oleh besarnya resiko kerusakan serta bahaya yang akan timbul apabila bangunan tersebut tersambar petir. Selain itu kebutuhan akan penangkal petir ini juga ditentukan jenis dan ketinggian atap. Namun tidak berarti bangunan rumah tinggal yang hanya satu lantai sudah sangat aman dari sambaran petir. Rumah tinggal yang yang hanya satu lantai pun tetap rawan terhadap petir. Terutama jika tinggal di daerah dataran tinggi atau daerah yang banyak petirnya.

Cara menghitung kebutuhan instalasi penangkal petir

1. Macam dan jenis bangunan (indeks A)

No.	Macam /jenis bangunan	Nilai indeks A
1.	Bangunan biasa yang bangunan maupun isinya tak perlu diamankan	-1
2.	Bangunan & isinya jarang dipergunakan contohnya bangunan ditengah sawah	0
3.	Bangunan yang berisi peralatan sehari-hari /tempat tinggal termasuk rumah, toko dan industri kecil	1
4.	Bangunan dengan isi cukup penting dan bangunan yang berisi banyak orang seperti menara air tinggi, kantor pemerintah dan pabrik	2
5.	Bangunan berisi sangat banyak orang seperti bioskop, masjid, gereja, sekolah, museum	3
6.	Instalasi gas, minyak, bensin dan RS	5
7.	Bangunan yang mudah meledak/berisi bahan peledak seperti gudang senjata	15

2. Bahan konstruksi (Indeks B)

No.	Bahan konstruksi	Nilai Indeks B
1.	Seluruh bangunan terbuat dari logam yang mempunyai sifat penghantar listrik	0
2.	Bangunan dengan konstruksi beton bertulang atau rangka petir dengan atap logam	1
3.	Bangunan dengan konstruksi beton bertulang kerangka besi dan atap bukan logam dan bangunan kayu dengan atap logam	2
4.	Bangunan kayu dengan atap bukan logam	3

3. Kriteria tinggi bangunan (indeks C)

No.	Tinggi bangunan	Nilai Indeks C
1.	Tinggi bangunan sampai 6 m	0
2.	Tinggi bangunan sampai 6-12 m	2
3.	Tinggi bangunan sampai 12-17 m	3
4.	Tinggi bangunan sampai 17-25 m	4
5.	Tinggi bangunan sampai 25-35 m	5
6.	Tinggi bangunan sampai 35-50 m	6
7.	Tinggi bangunan sampai 50-70 m	7
8.	Tinggi bangunan sampai 70-100 m	8
9.	Tinggi bangunan sampai 100-140 m	9
10.	Tinggi bangunan sampai 140-200 m	10

4. Kriteria Situasi Bangunan (Indeks D)

No.	Situasi bangunan	Nilai Indeks D
1.	Di tanah datar pada semua ketinggian	0
2.	Di kaki bukit sampai 3/4 tinggi bukit /di pegunungan sampai 100 m dari muka air laut	1
3.	Di puncak gunung/pegunungan dengan tinggi lebih dari 1000 m dari muka air laut	2

5. Kriteria dan jumlah hari guruh (Indeks E)

No.	Jumlah hari guruh	Nilai Indeks E
1.	Jumlah hari guruh sampai dengan 2 hari	0
2.	Jumlah hari guruh sampai dengan 2-4 hari	1
3.	Jumlah hari guruh sampai dengan 4-8 hari	2
4.	Jumlah hari guruh sampai dengan 8-16 hari	3
5.	Jumlah hari guruh sampai dengan 16-32 hari	4
6.	Jumlah hari guruh sampai dengan 32-64 hari	5
7.	Jumlah hari guruh sampai dengan 64-128 hari	6
8.	Jumlah hari guruh sampai dengan 128-256 hari	7

Jumlah nilai indeks yang sudah dicapai akan tinbul Nilai Indeks Total (R) sebagai berikut :

Nilai Indeks Total (R) = A + B + C + D + E

Matriks perkiraan bahaya :

R	Perkiraan bahaya	Pengaman
<11	Perkiraan bahaya diabaikan	Pengamanan tidak perlu
11	Perkiraan bahaya kecil	Pengamanan tidak perlu
12	Perkiraan bahaya sedang	Pengamanan agak perlu
13	Perkiraan bahaya agak besar	Pengamanan perlu
14	Perkiraan bahaya besar	Pengamanan sangat perlu
>14	Perkiraan bahaya sangat besar	Pengamanan diharuskan

Bagian-bagian penangkal petir

Instalasi penangkal petir ini yerdiri dari beberapa bagian, yaitu:

1. Terminal sambaran petir yaitu penghantar petir diatas bangunan yang berupa elektroda logam yang dipasang tegak lurus
2. Penghantar utama yaitu penghantar dari logam dengan luas penampang dan bahan tertentu yang berfungsi untuk menyalurkan arus listrik ke tanah
3. Penghantar pembantu, yaitu bagian dari bangunan yang bisa dimanfaatkan untuk membantu menyalurkan listrik ke tanah misalnya pipa air dari logam atau konstruksi logam lainya.
4. Penghantar hubung yaitu penghantar dari logam yang menghubungkan masing-masing penangkal petir. 
5. Terminal hubung yaitu dudukan logam yang berfungsi sebagai titik yang menghubungkan beberapa penghantar listrik yang akan diteruskan ke tanah
6. Pengebumian yaitu elektroda dari logam yang di tanam dalam tanah dan berfungsi sebagai penyebar arus listrikbke dalam tanah. Elektroda ini dapat berupa pita, batang atau plat

Jika ingin membeli bahan penangkal petir jangan sembarangan memilih. Penangkal petir harus terbuat dari bahan yang memenuhi syarat. Bahan untuk penangkal petir ini harus dibuat dari bahan yang tahan korosi atau paling tidak dilapisi oleh bahan anti korosi, seperti bahan-bahan di bawah ini :

• Tembaga

Pilihlah tembaga yang mutunya setara dengan tembaga yang digunakan untuk pekerjaan listrik

• Campuran tembaga(copper alloys)

Pilihlah yang benar-benar tahan korosi

• Alumunium

Alumunium tidak boleh digunakan bila terjadi kontak dengan tanah atau dengan bahan lain yang dapat merusak alumunium.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan  Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam merencanakan dan memasang sistem penangkal petir adalah :

• Keamanan secara, tanpa mengabaikan keserasian arsitektur, perhatian utama harus ditujunjukkan kepada diperolehnya nilai perlindungan terhadap sambaran petir yang efektif
• Penampang hantaran-hantaran pertanahan yang digunakan
• Ketahanan mekanis
• Ketahanan terhadap korosi
• Bentuk dan ukuran bangunan yang dilindungi
• Faktor ekonomis

Pemasangan terminal sambaran petir

Jumlah terminal sambaran petir yang akan dipasang di atas atap harus diperhitungkan agar dapat melindungi seluruh bagian rumah. Perhitungan banyaknya terminal sambaran inu dilihat dari bentuk atap dan luas bangunan. Pada atap miring, terminal sambaran harus dipasang pada jarak tidak lebih dari 0,6 m dari ujung bumbungan. Jika atap miring tersebut memiliki tepi bawah atap setinggi 15 m atau kurang diatas tanah, maka cukup dipasang terminal udara diatas bumbungan ya saja bila tidak ada bagian bangunan (kecuali talang)yang menjorok keluar.

Untuk atap datar dan landai dengan lebar 15 m harus mempunyai terminal sambaran petir yang dipasang tidak melebihi 15 m. Tinggi ujung terminal sambaran petir tudak boleh kurang dari 2,54 m dari atas obyekvyang diproteksi. Terminal sambaran yang dipasang dengan ketinggian lebih dari 6m harus diberi penyangga untuk menahan terminal sambaran dari terpaan angin. Tinggi penyangga minimal setengah dari tinggi terminal sambaran. Jenis penangkal petir  1. Penangkal petir konvensional Menggunakan logam runcing sebagai terminal bagian atas (splitz) dan kawat BC sebagai penghantar pertanahan (arde). Derah yang terlindungi oleh sistem ini adalah daerah yang ada dibawah split-split yang membentuk sudut 60 derajat dari segi vertikal secara radial terhadap kedudukan split-split. Kedudukan split-split selalu vertikal sistem. Ini lazim dipakai sejak abad 19. 2. Penangkal petir extended konvensional Menggunakan logam runcing sebagai terminal dan kabel coaxial (dapat menghasilkan ion lebih banyak) ditanam di dalam komponen bangunan, namun biayanya relatif mahal. 3. Penangkal petir radioaktif Seperti penangkal petir konvensional tetapi ditambah elemen radio aktif yang dapat menghasilkan ion disekitar ujung runcingnya. Sistem ini jarang dipakai karena cukup berbahaya dan mahal. Menurut penelitian sistem ini berbahaya bagi kesehatan manusia sehingga sejak tahun 1979 penggunaanya dilarang departemen tenaga kerja. Prinsip kerja penangkal petir : menetralisir muatan listrik di sekitar bangunan agar tidak terjadi beda potensial.