Perhitungan sistem penangkal petir melibatkan beberapa langkah penting untuk memastikan perlindungan yang efektif terhadap bangunan dan struktur dari sambaran petir. Sistem penangkal petir biasanya terdiri dari tiga komponen utama: penangkap petir (air terminal), konduktor turun (down conductor), dan grounding system (sistem pentanahan). Berikut ini adalah panduan umum dalam perhitungan dan desain sistem penangkal petir:
1. Penentuan Tingkat Perlindungan
Tingkat perlindungan ditentukan berdasarkan risiko sambaran petir dan kerusakan potensial yang mungkin terjadi. Standar internasional seperti IEC 62305 mengklasifikasikan tingkat perlindungan ke dalam beberapa level:
- Level I: Perlindungan tertinggi
- Level II
- Level III
- Level IV: Perlindungan dasar
2. Penentuan Radius Perlindungan
Radius perlindungan dari penangkap petir dihitung berdasarkan rumus berikut, tergantung pada tingkat perlindungan yang diinginkan:
[ R = \sqrt{h \cdot (2D – h)} ]
Dimana:
- ( R ) = radius perlindungan
- ( h ) = tinggi penangkap petir di atas area yang dilindungi
- ( D ) = konstanta tergantung pada tingkat perlindungan
Nilai ( D ) untuk masing-masing tingkat perlindungan biasanya diberikan dalam standar yang digunakan (misalnya, IEC 62305).
3. Jumlah dan Lokasi Penangkap Petir
Menentukan jumlah dan lokasi penangkap petir (air terminal) pada bangunan:
- Tempatkan penangkap petir pada titik tertinggi dari struktur yang dilindungi.
- Pertimbangkan area yang harus dilindungi, termasuk atap, menara, cerobong, dan bagian lainnya.
4. Desain Konduktor Turun
Konduktor turun harus dipasang untuk menyalurkan arus petir dari penangkap petir ke grounding system.
- Gunakan konduktor dengan ukuran dan bahan yang sesuai, misalnya, tembaga atau aluminium.
- Pastikan konduktor turun terpasang dengan jarak yang cukup dan langsung ke grounding system.
- Hindari tikungan tajam dan sudut yang dapat meningkatkan impedansi.
5. Sistem Pentanahan (Grounding System)
Grounding system harus mampu menyalurkan arus petir ke tanah dengan aman.
- Gunakan elektroda pentanahan seperti batang tembaga, piringan, atau mesh grounding.
- Tabel berikut memberikan panduan untuk resistansi grounding:
- Bangunan biasa: < 10 ohm
- Bangunan penting (misal, rumah sakit): < 5 ohm
6. Perhitungan Area Perlindungan
Untuk bangunan besar atau kompleks, metode jaring ruang (rolling sphere method) atau metode sudut proteksi (protective angle method) sering digunakan untuk menentukan area perlindungan.
7. Standar dan Regulasi
Pastikan desain sistem penangkal petir sesuai dengan standar lokal dan internasional yang berlaku, seperti:
- IEC 62305 (International)
- NFPA 780 (Amerika Serikat)
- SNI (Standar Nasional Indonesia) untuk penangkal petir
Contoh Perhitungan Sederhana
Misalkan Anda ingin melindungi sebuah bangunan dengan tinggi 20 meter menggunakan penangkap petir. Anda memilih tingkat perlindungan Level II. Untuk Level II, misalnya, konstanta ( D ) adalah 45 meter (sesuai tabel dari standar yang digunakan).
Tinggi penangkap petir di atas bangunan: ( h = 5 ) meter
Radius perlindungan:
[ R = \sqrt{5 \cdot (2 \cdot 45 – 5)} ]
[ R = \sqrt{5 \cdot 85} ]
[ R = \sqrt{425} ]
[ R \approx 20.62 \text{ meter} ]
Dengan radius perlindungan sekitar 20.62 meter, Anda bisa menentukan area yang dilindungi oleh penangkap petir tersebut.
Kesimpulan
Perhitungan sistem penangkal petir memerlukan pengetahuan yang baik tentang standar dan metode yang tepat untuk menentukan perlindungan yang memadai. Memastikan sistem yang dirancang memenuhi standar keselamatan yang berlaku akan membantu melindungi bangunan dan isinya dari dampak buruk sambaran petir.