Makalah Penangkal Petir

MAKALAH PENANGKAL PETIR

Aunur Rofi’ Dzilfikar 1107135606

Prayoga Wiguna 1107114260

Yudhi Hanafi Syadli 1107114229

PROGRAM SARJANA TEKNIK LINGKUNGAN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

2012

BAB I

PENDAHULUAN

Penangkal petir adalah sebuah batang logam atau konduktor yang dipasang di atas gedung dan pada perangkat listrik yang terhubung ke tanah melalui kawat, untuk melindungi bangunan pada saat terjadi petir. Sebuah batang logam, yang lebih tinggi dari gedung, dipasang di dinding bangunan. Salah satu ujung batang kawat ini berada di luar atap bangunan dan yang lainnya terkubur di dalam tanah. Jika petir menyambar bangunan itu, maka secara langsung petir akan menyambar pada kawat batang logam, kemudian petir akan melewati kawat menuju tanah, sehingga potensial listrik dari petir dapat dinetralkan.

Penangkal petir adalah salah satu komponen di dalam sistem perlindungan dari petir. Selain itu, penangkal petir ditempatkan sesuai struktur pada bagian tertinggi dari bangunan. Sistem perlindungan dari petir biasanya mencakup hubungan antar konduktor logam pada atap, jalur konduktor logam dari atap ke tanah, koneksi ikatan objek logam dalam struktur dan jaringan landasan. Bagian atap penangkal petir terdiri dari strip logam atau batang, biasanya dari tembaga atau aluminium. Sistem perlindungan dari petir dipasang pada bangunan, pohon, monumen, jembatan atau kapal layar untuk melindungi dari bahaya petir. Penangkal petir kadang-kadang disebut finial atau terminal udara. Penangkal petir pertama kali diciptakan oleh Benjamin Franklin di Amerika pada 1749 dan dikembangkan oleh Prokop divis di Eropa pada 1754.

SEJARAH

Sebagai sebuah bangunan yang tinggi, petir menjadi lebih dari sebuah ancaman. Petir dapat merusak struktur yang terbuat dari bahan, seperti batu, kayu, beton dan baja yang dapat mengalirkan arus listrik yang tinggi dari petir sehingga dapat memanaskan bahan dan akan menyebabkan potensi kebakaran atau kerusakan berbahaya lainnya.

Beberapa konduktor petir paling kuno ditemukan di Sri Lanka di tempat-tempat seperti Kerajaan Anuradhapura yang ada pada ribuan tahun lalu. Raja-raja Sinhala, yang menguasai pembangunan stupa dan struktur bangunan canggih, memasang ujung logam yang terbuat dari perak atau tembaga pada titik tertinggi dari setiap bangunan untuk menangkap muatan petir. Di berbagai belahan dunia, monumen Buddha kuno telah hancur oleh sambaran petir, tapi tidak di Sri Lanka.

Sebuah konduktor petir mungkin telah sengaja digunakan di Menara Miring Nevyansk, Rusia. Puncak dari menara-menara dimahkotai dengan batang logam dalam bentuk bola dengan paku di atasnya. Penangkal petir ini didasarkan melalui bangkai rebar, yang menembus seluruh bangunan. Menara Nevyansk dibangun antara tahun 1725 dan 1732, atas perintah industrialis Akinfiy Demidov. Menara Nevyansk dibangun 25 tahun sebelum percobaan Benjamin Franklin dan penjelasan ilmiah. Namun, maksud sebenarnya di balik atap logam dan baja tulangan tetap tidak diketahui.

Di Amerika Serikat, batang konduktor petir runcing, juga disebut "penarik petir" atau "Franklin rod," diciptakan oleh Benjamin Franklin pada 1749 sebagai bagian dari eksplorasi terobosan tentang listrik. Meski bukan yang pertama yang menunjukkan hubungan antara listrik dan petir, Franklin adalah orang pertama yang mengusulkan sistem yang bisa diterapkan untuk pengujian hipotesis. Franklin berspekulasi bahwa, dengan sebuah batang besi yang semakin tajam pada ujungnya, "Saya pikir api listrik akan ditarik diam-diam keluar dari awan, sebelum ia datang cukup dekat untuk menyerang ...."

Pada abad ke-19, penangkal petir menjadi motif dekoratif. Penangkal petir yang dihiasi dengan bola kaca hias. Daya tarik hias dari bola-bola kaca telah digunakan pada baling-baling cuaca. Tujuan utama dari bola adalah untuk mengetahui adanya sambaran petir dengan hancurnya bola atau jatuhnya bola. Jika setelah badai bola ditemukan hilang atau rusak, pemilik properti harus mengecek bangunan, batang, dan landasan kawat dari kerusakan.

Bola kaca padat kadang-kadang digunakan dalam metode untuk mencegah sambaran petir pada kapal dan objek lain. Idenya adalah bahwa benda-benda berkaca, yang non-konduktor, jarang tersambar petir. Oleh karena itu, dengan dasar teori itu, harus ada sesuatu yang bersifat kaca yang dapat mencegah sambaran petir. Oleh karena itu, metode terbaik untuk mencegah sambaran petir pada kapal kayu adalah dengan mengubur bola kaca kecil padat di ujung tertinggi pada tiang kapal. Perilaku petir yang berbeda-beda dikombinasikan dengan bias konfirmasi pengamat menyimpulkan bahwa metode yang diperoleh dapat dipercaya bahkan telah ada pengembangan penangkal petir di laut setelah eksperimen awal Franklin.

BAB II

PEMBAHASAN

A.PROSES TERJADINYA PETIR

Proses terjadinya petir akibat perpindahan muatan negatif (elektron) menuju ke muatan positif (proton). Para ilmuwan menduga lompatan bunga api listriknya sendiri terjadi, ada beberapa tahapan yang biasanya dilalui. Pertama adalah pemampatan muatan listrik pada awan bersangkutan. Umumnya, akan menumpuk di bagian paling atas awan adalah listrik muatan negatif, di bagian tengah adalah listrik bermuatan positif, sementara di bagian dasar adalah muatan negatif yang berbaur dengan muatan positif, pada bagian inilah petir biasa berlontaran. Petir dapat terjadi antara awan dengan awan, dalam awan itu sendiri, antara awan dan udara, antara awan dengan tanah (bumi).

Terdapat 2 teori yang mendasari proses terjadinya petir :

1. Proses Ionisasi

Sambaran Petir merupakan peristiwa alam yaitu proses pelepasan muatan listrik (Electrical Discharge) yang terjadi di atmosfer, hal ini disebabkan berkumpulnya ion bebas bermuatan negatif dan positif di awan, ion listrik dihasilkan oleh gesekan antar awan dan juga kejadian ionisasi ini disebabkan oleh perubahan bentuk air mulai dari cair menjadi gas atau sebaliknya, bahkan padat (es) menjadi cair. Ion bebas menempati permukaan awan dan bergerak mengikuti angin yang berhembus, bila awan-awan terkumpul di suatu tempat maka awan bermuatan ion tersebut akan memiliki beda potensial yang cukup untuk menyambar permukaan bumi maka inilah yang disebut petir.

2.Gesekan Antar Awan

Pada awalnya awan bergerak mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini maka saling bergesekan satu dengan yang lainya, dari proses ini terlahir electron-electron bebas yang memenuhi permukaan awan. Proses ini bisa di simulasikan secara sederhana pada sebuah penggaris plastik yang digosokkan pada rambut maka penggaris ini akan mampu menarik potongan kertas. Pada suatu saat awan ini akan terkumpul di sebuah kawasan, saat inilah petir dimungkinkan terjadi karena electron-elektron bebas ini saling menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga memiliki cukup beda potensial untuk menyambar permukaan bumi.

B. INSTLASI PENANGKAL PETIR

Instalasi penangkal petir yang sering di aplikasikan padai umumnya terbagi 2 macam, yaitu :

Instalasi penangkal petir konvensional.
Instalasi penangkal petir sistem radio aktif.

Kedua sistem penangkal petir ini mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing dan juga harus disesuaikan dengan kondisi medan masing-masing lokasi.

Instalasi Penangkal Petir Konvensional

Untuk sistem instalasi penangkal petir konvensional ini diperlukan komponen pokok sebagai berikut:

Air Konvensial Terminal khusus sistem Instalasi Penangkal Petir.

Kabel BC grounding khusus sistem Instalasi Penangkal Petir.
Spit Grounding khusus sistem

Instalasi Penangkal PetirMetal Grounding khusus sistem Instalasi Penangkal Petir

Instalasi Penangkal Petir Sistem Radio Aktif

Sistem proteksi instalasi penangkal petir sistem radio Aktif lebih cocok diterapkan pada daerah yang bangunannya agak jarang, baik dari bahan logam maupun bukan logam. Misalnya untuk daerah yang jarang ada pemukiman penduduk dan jarak antar bagunan cukup jauh. Instalasi penangkal petir sistem radio aktif dapat melindungi sambaran langsung petir terhadap bangunan dan dapat memproteksi wilayah yang jauh lebih luas akibat serangan peitr. Instalasi penangkal petir sistem radio aktif ini terdiri dari sejumlah elemen, yang bekerja bersama-sama untuk mencegah bahaya petir

Jalur Instalasi Tunggal / Franklin Rod

Penangkal Petir Franklin Rod adalah rangkaian jalur elektris dari atas bangunan menuju sisi bawah/tanah dengan jalur kabel tunggal, dengan cara memasang alat berupa batang tembaga dengan daerah perlindungan berupa kerucut imajiner dengan sudut puncak 112 derajat. Agar daerah perlindungan luar maka Franklin Rod di pasang pada bangunan teratas (tinggi 1 - 3 Meter). Makin jauh dariFranklin Rod maka perlindungan akan semakin lemah pada areal tersebut.

Berikut material yang di perlukan untuk instalasi penangkal petir konvensional :

Ujung Penerima Sambaran / Splitzer
Dudukan / Pipa penyangga
Kabel Penghantar
Grounding System
Assesories

Radius proteksi instalasi penangkal petir konvensional berbeda dengan radius proteksi penangkal petir elektrostatis, hal ini di sebabkan karena instalasi penangkal petir konvensional bersifat pasif. Secara teori radius penangkal petir konvensional antara 2 Meter sampai 4 Meter atau 45 derajat dengan ketinggian splitzer 1 Meter. Maka dari itu jika luas struktur bangunan atau areal yang akan di lindungi sangat luas lebih praktis dan ekonomis dipasang penangkal petir elektrostatis. Terminal petir elektrostatis dengan merk Flash Vectron memiliki radius proteksi 157 Meter.

C.CARA KERJA PENANGKAL PETIR

Muatan listrik di atmosfir merupakan peristiwa alam yang menyebabkan timbulnya petir. Badai yang terjadi diawan adalah merupakan kumpulan muatan listrik yang bergantungan di atmosfir. Udara sebagai isolator akan memisahkan muatan listrik diawan dari awan yang lain.

Selama terjadi badai diatmosfir, muatan listrik akan terus terus terbentuk yang akan menimbulkan petensial muatan listrik berlawanan yang serupa ke bumi dan akan mengumpul dibawah permukaan awan yang nanti nya akan menimulkan petir.

D. STRATEGI PERLINDUNGAN BAHAYA PETIR

Sistem Franklin Ro,Terdiri dari komponen :

Alat penerima logam tembaga (logam bulat panjang runcing)
Kawat penyalur dari tembaga
Pertanahan kawat penyalur sampai pada bagian tanah basah.
Sistem perlindungan dengan bentuk sudut ± 45 O.
Batang yang runcing ( bahan copper spit ) dipasang paling atas bangunan dan batang tembaga elektroda yang ditanamkan ke tanah.
Batang elektroda pentanahan tersebut dibuatkan bak kontrol untuk memudahkan pemeriksaan dan pengetesan nilai grounding
Sistem ini cukup praktis dan biayanya murah meskipun jangkauannya terbatas.

Sistem Sangkar Faraday,Terdiri dari komponen :

Alat penerima kawat mendatar
Kawat dari tembaga
Pertanahan kawat penyalur sampai pada bagian tanah yang basah
Perlindungan bangunan dengan jarak antar kawat mendatar tidak melebihi 20 m pada titik-titik yang tertentu diberi ujung vertikal ½ M.
Sistem pemasangan dibuat memanjang sehingga jangkauannya lebih luas darisistem Franklin, namun biaya sedikit mahal, menggangu keindahan.

Sistem Radio Aktif ,Terdiri dari komponen :

Elektrode : Udara disekeliling elektrode akan di ionisasi, akibat pancaran partikel alpa dari isotop ( americum 241 ). Elektrode akan terus menerus menciptakan arus ion ( Min. 10 8 ion/det. ).
Coaxial cabel : Untuk menghindari kerusakan benda-benda akibat muatan listrik petir yang menuju tanah maka coaxial cabel dibungkus pipa isolasiMetode tahanan langsung dari muatan listrik petir ke dalam tanah menyebabkan seluruh unit mempunyai potensial yang sama dengan bumi.Sehingga benda-benda yang berada disekitar system akan aman
Pentanahan ( Grounding ) : Perlu test lokasi geografis dari pentanahan untuk mendapat resistansi dibawah 5 ohm. Tahanan bumi maksimum yang terbaik untuk system grounding ini harus lebih kecil dari 5 ohm untuk proteksi sebuah bangunan. Sedang untuk proteksi perangkat listrik dan elektronik sebaiknya jauh dibawah resistansi 1 ohm.

F.AKIBAT YANG DI TIMBULKAN PETIR

Akibat Elektrikal, Terjadinya arus listrik berkekuatan tinggi dapat mencapai ribuan ampere.
Akibat Thermal, Terjadinya panas sehingga dapat membakar benda-benda yang terkena (pohon hangus).
Akibat Mekanikal, Terjadinya pergeseran atau pergerakan benda-benda yang di lalui arus listrik akibat getaran, ledakan atau pemuaian.

G.FIRE PROTECTION

Kebakaran adalah bahaya yang diakibatkan oleh adanya ancaman potensial berupa terkena percikan api sejak dari awal terjadinya api hingga penjalaran api dan asap lalu gas yang ditimbulkan

Sistem Proteksi Kebakaran

Pada awalnya hanya ada satu sistem proteksi kebakaran yaitu sistem proteksi kebakaran aktif, yang berupa sistem springkle, smoke and heat detector, tabung pemadam api ringan. Dimana pada sistem tersebut memiliki kelebihan dan kelemahan. Karena adanya kelemahan tersebut maka manusia mulai mencari solusi untuk mengatasinya, yaitu dengan sistem proteksi kebakaran pasif.

Ada dua macam sistem proteksi kebakaran :

Sistem proteksi aktif adalah kemampuan peralatan dalam mendeteksi dan memadamkan kebakaran, pengendalian asap, dan sarana penyelamatan kebakaran .
Sistem proteksi pasif adalah kemampuan stabilitas struktur dan elemennya, konstruksi tahan api

kompartemenisasi dan pemisahan, serta proteksi pada bukaan yang ada untuk menahan dan membatasi kecepatan menjalarnya api dan asap kebakaran. Tolok ukur proteksi api pasif adalah kemampuan untuk mengendalikan kandungan api, hal ini berarti membatasi penjalaran api dan asap dalam hal periode waktu yang telah dijelaskan dalam peraturan bangunan dan peraturan api.

Ada dua tipe utama dari proteksi api pasif, yaitu :

Intumescent Fire Protection
Intumescent fire protection adalah sistem proteksi api pasif yang berupa lapisan coating. Bahan ini memiliki ketebalan tertentu, dapat di finishing dengan indah, dan memiliki nilai estetik yang cukup tinggi, serta tahan pada kondisi lingkungan yang korosif.
Vermiculite Fire ProtectionPada vermiculite fire protection, bagian struktural bangunan akan dilapisi oleh bahan permaikulit, yaitu lapisan yang sangat tipis. Pilihan ini lebih murah dibandingkan Intumescent fire protection, namun lebih tidak estetik. Pada lingkungan yang korosif, bahan permaikulit bukan merupakan suatu pilihan yang tepat, karena bahan permaikulit memungkinkan air masuk dan menyebabkan korosi.

H.SISTEM PROTEKSI API

Ada beberapa persyaratan yang harus diperhatikan dalam mendesain ruangan dengan menggunakan sistem proteksi pasif, bangunan harus dibedakan menurut tipe konstruksi dan kelas bangunan. Dari penentuan kelas bangunan dan tipe konstruksi akan diperoleh persyaratan mengenai lamanya waktu (Tingkat Ketahanan Api) yang harus didesain ketika terjadi kebakaran (SNI 03 -1736 – 2000).

Tingkat Ketahanan Api (TKA) diukur dalam satuan menit, dan ditentukan berdasarkan standar uji ketahanan api dengan kriteria sebagai berikut :

ketahanan memikul beban (stability)
ketahanan terhadap penjalaran api (integrity)
ketahanan terhadap penjalaran panas (insulation)

BAB III

PENUTUP

Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi penangkal petir yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.

Penulis banyak berharap para pembaca untuk memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di kesempatan – kesempatan berikutnya.Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang budiman pada umumnya.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.penangkalpetir.com/article-7.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Lightning_rod

http://penyalurpetir.com/

http://solusipetir.com/petir/penangkal-petir.html