SAMBARAN PETIR
Salah satu gangguan alam yang sering terjadi adalah sambaran petir. Mengingat letak geografis Indonesia yang di lalui garis khatulistiwa menyebabkan Indonesia beriklim tropis, akibatnya Indonesia memiliki hari guruh rata-rata per tahun sangat tinggi. Dengan demikian seluruh bangunan di Indonesia memiliki risiko lebih besar mengalami kerusakan akibat terkena sambaran petir. Kerusakan yang ditimbulkan dapat membahayakan peralatan serta manusia yang berada di dalam Bangunan tersebut. Untuk melindungi dan mengurangi dampak kerusakan akibat sambaran petir maka harus dipasang sistem pengamanan itu salah satunya berupa sistem penangkal petir berserta kabel penyalur (Down Conductor) dan pertanahannya (Grounding System) sesuai standart yang telah di tentukan.
Petir merupakan fenomena alam yang sangat indah, akan tetapi juga merupakan ancaman bagi mahluk hidup yang ada di bumi. Dengan temperatur sambaran melebihi panas permukaan matahari dan kekuatan benturan yang menyebar ke segala arah. Terjadinya petir biasanya mengikuti peristiwa hujan baik air atau es, peristiwa ini dimulai dengan munculnya lidah api listrik yang bercahaya terang yang terus memanjang ke arah bumi dan kemudian diikuti suara yang mengelegar dan efeknya akan fatal bila mengenai mahluk hidup. Ketika langit berawan, tidak semua awan adalah awan petir. Hanya awan cumulonimbus yang menghasilkan petir. Sambaran petir terjadi karena pelepasan muatan listrik dari satu awan cumulonimbus ke awan lainnya atau dari awan langsung ke bumi. Berikut gambar intensitas petir atau curah petir tahunan di Indonesia yang tergolong sangat tinggi :
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 bumi (tanah).
Terdapat 2 teori yang mendasari proses terjadinya petir :
1. Proses Ionisasi
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 pada 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. Proses Gesekan Antar Awan
Pada awalnya awan bergerak mengikuti arah angin, selama proses bergeraknya awan ini maka saling bergesekan satu dengan yang lainnya, dari proses ini terlahir electron-electron bebas yang memenuhi permukaan awan. Proses ini bisa di simulasikan secara sederhana pada sebuah penggaris plastik yang digosokan 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-electron bebas ini saling menguatkan satu dengan lainnya. Sehingga cukup beda potensial untuk menyambar permukaan bumi.
JENIS-JENIS SAMBARAN PETIR
PETIR CLOUD FLASHES
Petir Cloud Flashes atau sambaran petir awan adalah fenomena meteorologi dimana kilatan cahaya dari petir terjadi di dalam awan atau di antara awan-awan tanpa menyentuh tanah.
Ciri-ciri Petir Cloud Flashes :
- Lokasi Kilatan : Kilatan terjadi di dalam awan (intra-cloud) atau antara awan (inter-cloud).
- Cahaya Kilat : Biasanya terlihat sebagai kilatan cahaya yang menerangi awan di sekitarnya.
- Suara Guntur : Meskipun bisa menghasilkan suara guntur, suara tersebut mungkin lebih redup atau tidak terdengar dari permukaan tanah.
- Durasi dan Intensitas : Dapat bervariasi dalam durasi dan intensitas, sering kali kurang intens.
Penyebab Petir Cloud Flashes :
Petir terjadi karena perbedaan muatan listrik di dalam awan atau antara awan. Ketika muatan listrik dalam awan mencapai tingkat tertentu, listrik dapat melepaskan energi dalam bentuk kilatan cahaya, menciptakan petir.
PETIR MIND – BLOWING BEAUTY
“Petir Mind – Blowing Beauty” bukanlah istilah yang dikenal secara umum dalam ilmu meteorologi atau sains. Namun, frasa ini mungkin digunakan secara informal atau dalam konteks tertentu untuk menggambarkan keindahan visual yang luar biasa dari sambaran petir.
Faktor yang Mempengaruhi Keindahan Petir :
- Kondisi Cuaca : Kelembaban, suhu dan jenis awan dapat mempengaruhi tampilan petir.
- Waktu Pengambilan Gambar : Petir yang diambil saat senja atau malam hari sering kali lebih dramatis dan terlihat lebih indah.
- Keterampilan Fotografer : Penggunaan teknik fotografi yang tepat seperti long exposure dapat menangkap detail petir dengan lebih baik.
PETIR SENSATIONAL VOLCANIC LIGHTNING
Petir Sensational Volcanic Lightning, atau kilat vulkanik, adalah fenomena yang terjadi selama letusan gunung berapi. Fenomena ini melibatkan petir yang terbentuk di dalam dan sekitar kolom abu vulkanik yang dihasilkan oleh letusan. Kilat vulkanik bisa sangat spektakuler dan dramatis, memberikan pemandangan yang mengesankan dan sering kali disebut “sensational” karena keindahannya yang memukau dan kekuatannya yang menakjubkan.
Ciri-ciri Petir Vulkanik :
- Terjadi di Kolom Abu : Kilat Vulkanik terjadi di dalam atau sekitar kolom abu vulkanik yang naik ke atmosfer selama letusan.
- Intensistas Tinggi : Kilat Vulkanik sering kali sangat intens dan dapat terjadi dalam jumlah yang besar selama letusan gunung berapi yang aktif.
- Variasi Warna : Kilati ini bisa memiliki variasi warna yang menarik, tergantung pada jenis gas dan partikel yang dilepaskan oleh gunung berapi.
Penyebab Petir Vulkanik :
- Gesekan Partikel : Partikel abu yang bergerak cepat saling bertabrakan dan menyebabkan transfer muatan.
- Eksplosivitas Letusan : Letusan yang sangat eksplosif cenderung menghasilkan lebih banyak kilat karena lebih banyak partikel bermuatan yang dilepaskan ke atmosfer.
- Kelembaban Udara : Kondisi kelembaban udara di sekitar gunung berapi juga mempengaruhi pembentukan kilat vulkanik.
PETIR DEADLY
“Petir Deadly” adalah istilah yang tidak umum dalam bahasa Indonesia maupun dalam konteks ilmiah atau meteorologi global. Namun, jika diterjemahkan secara langsung dari bahasa inggris “Deadly Lightning”, istilah ini mengacu pada petir yang berbahaya atau mematikan.
Di Amerika Serikat rata-rata 58 orang meninggal dunia setiap tahunnya oleh petir dan sekitar 250 orang bertahan hidup setiap tahunnya setelah di sambar petir. namun sebagian besar mereka hidup dengan bekas luka permanen.
PETIR UPPER ATMOSPHERIC LIGHTNING
Petir Upper Atmospheric Lightning, atau sering disebut juga petir atmosfer atas, adalah fenomena listrik yang terjadi di lapisan atas atmosfer, jauh di atas tempat terjadinya petir biasa. Fenomena ini meliputi beberapa jenis peristiwa listrik yang terjadi di mesosfer dan stratosfer, jauh di atas badai petir konvensional, Beberapa jenis utama dari petir atmosfer atas meliputi :
Sprites :
- Terjadi di mesosfer, sekitar 50-90 km di atas permukaan bumi.
- Berbentuk seperti kilatan cahaya merah atau oranye yang sering muncul di atas badai petir.
- Biasanya berbentuk seperti medusa atau kolom dengan tentakel yang menggantung ke bawah.
Blue Jets :
- Muncul dari puncak awan badai dan bergerak ke atas menuju stratosfer, hingga ketinggian sekitar 40-50 km.
- Berwarna biru atau biru keunguan.
- Bentuknya seperti pancaran cahaya atau jet yang cepat.
Elves (Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations due to Electromagnetic Pulse Sources) :
- Terjadi di ketinggian 90-100 km di mesosfer.
- Berbentuk seperti cincin datar atau cakram yang cepat mengembang dan memudar dalam beberapa milidetik.
- Disebabkan oleh pulsa elektromagnetik dari sambaran petir yang sangat kuat dibawahnya.
Gigantic Jets :
- Jenis lain dari petir atmosfer atas yang menjangkau dari puncak awan badai hingga ke ketinggian yang lebih tinggi di stratosfer atau bahkan mesofer.
- Berwarna biru keunguan dengan bagian atas yang merah, mirip dengan kombinasi antara sprites dan blue jets.
PETIR RE-STRIKE
Petir Re-Strike adalah fenomena dalam sambaran petir di mana setelah sambaran petir pertama kali mengenai suatu objek atau permukaan, terjadi satu atau lebih sambaran tambahan yang mengikuti jalur yang hampir sama atau serupa dengan sambaran pertama. Fenomena ini sering terjadi dalam waktu yang sangat singkat, biasanya dalam hitungan milidetik setelah sambaran petir utama.
PETIR MULTIPLE STRIKE
Petir Multiple Strike adalah fenomena di mana satu sambaran terdiri dari beberapa sambaran individu yang terjadi secara berurutan dalam waktu yang sangat singkat, biasanya dalam hitungan milidetik hingga detik. Beberapa karakteristik utama dari petir multiple strike meliputi :
Beberapa Sambaran (Strokes) :
- Petir multiple strike biasanya tediri dari sambaran awal yang kuat, diikuti oleh beberapa sambaran tambahan yang lebih lemah.
- Setiap sambaran individu disebut “stroke”, dan rangkaian sambaran ini secara keseluruhan disebut “flash”.
Jalur yang Sama atau Serupa :
- Sambaran tambahan sering mengikuti jalur yang sama atau sangat mirip dengan sambaran pertama, karena jalur ini sudah terionisasi dan menjadi konduktif.
Durasi dan Intensitas :
- Fenomena multiple strike meningkatkan durasi total sambaran petir, yang bisa meningkatkan kerusakan yang ditimbulkan oleh objek yang tersambar.
- Intensitas total dari sambaran petir juga meningkat karena adanya beberapa sambaran berurutan.
PETIR BOOM
Petir Boom merujuk pada suatu guntur yang sangat keras yang dihasilkan oleh sambaran petir. Guntur terjadi akibat pemanasan dan pendinginan udara yang cepat di sekitar jalur sambaran petir, yang menyebabkan gelombang kejut dan menghasilkan suara gemuruh.
PETIR VOLCANIC TRIGGERED LIGHTNING
Petir Volcanic Triggerd Lightning adalah sambaran petir yang terjadi selama letusan gunung berapi. Fenomena ini terjadi ketika partikel abu vulkanik, gas dan material lainnya yang dilepaskan oleh letusan berinteraksi dengan atmosfer, menyebabkan kondisi yang memungkinkan terjadinya petir.
Bagaimana Petir Vulkanik Terjadi ?
- Pembentukan Muatan Listrik
- Letusan gunung berapi melepaskan sejumlah besar partikel abu, debu, gas dan material lainnya ke atmosfer.
- Partikel-partikel ini saling bertabrakan dan bergesekan, menyebabkan transfer muatan listrik di antara mereka.
- Akibat tabrakan ini, partikel abu yang lebih besar cenderung memperoleh muatan negatif, sementara partikel yang lebih kecil dan gas dapat memperoleh muatan positif.
- Pemisahan Muatan
- Muatan listrik yang terbentuk pada partikel-partikel ini kemudian dipisahkan oleh gerakan vertikal yang kuat dalam kolom letusan.
- Muatan positif dan negatif terpisah dalam kolom abu, menciptakan medan listrik yang sangat kuat.
- Pelepasan Muatan
- Ketika medan listrik ini cukup kuat, ia dapat memecahkan hambatan udara, menyebabkan pelepasan muatan listrik dalam bentuk sambaran petir.
- Sambaran petir ini bisa terjadi pada kolom abu, antara kolom abu dan tanah, atau di sekitar awan abu yang menyebar dari letusan.
PETIR SCARY POWERFUL STRIKE TO TOWER & BUILDINGS
Petir Scary Powerful Strike to Tower & Buildings adalah sambaran petir yang sangat kuat yang menyambar struktur menara atau bangunan tinggi, menyebabkan potensi kerusakan yang sangat signifikan. Struktur tinggi lebih rentan disambar petir karena posisinya yang menonjol dan material konduktif yang dimilikinya.
Di gedung Empire State, New York tercatat sebanyak 25 kali dalam setahun tersambar petir, dan Burj Khalifa, Dubai tercatat sebanyak 43 kali dalam setahun petir menyambar.
PETIR CLOUD TO SEA LIGTHNING
Petir Cloud to Sea Lightning adalah jenis sambaran petir yang menghubungkan awan dengan permukaan laut. Sama seperti cloud to ground (CTG) yang menghubungkan awan dengan tanah, petir cloud to sea (CTS) terjadi ketika muatan listrik dalam awan melepaskan diri dan mengalirkan ke permukaan laut.
Air adalah konduktor yang sangat baik, sehingga orang memilih untuk tinggal jauh dari laut, danau dan kolam khususnya selama ada badai petir. Dalam badai para pelaut berisiko terkena sambaran petir awan ke laut, selain angin kencang, tinggi, gelombang berombak dan hujan deras.
PETIR DOUBLE LIGHTNING
Petir Double Lightning adalah kejadian dimana dua sambaran petir terlihat berdekatan secara temporal dan/atau spasial, menciptakan efek visual seolah-olah dua sambaran terjadi secara bersamaan. Fenomena ini bisa disebabkan oleh beberapa mekanisme :
- Sambaran Petir Paralel
- Dua sambaran petir yang terjadi dari awan yang sama atau dari awan yang berbeda yang berdekatan secara spasial.
- Kedua sambaran ini bisa terjadi secara hampir bersamaan atau dalam waktu yang sangat dekat satu sama lain, menciptakan ilusi bahwa mereka adalah bagian dari sambaran petir yang sama.
- Sambaran Petir dari Leader yang sama
- Kadang-kadang, satu jalur utama petir (leader) dapat menghasilkan beberapa sambaran (return strokes) yang mengikuti jalur ionisasi yang sama atau sangat dekat dengan satu sama lain.
- Forked Lightning (Petir Bercabang)
- Petir bercabang dimana satu sambaran petir bercabang menjadi dua atau lebih jalur yang berdekatan saat menyambar ke tanah atau objek lainnya.
PETIR ROCKET LIGTHNING
Petir Rocket Lightning adalah fenomena sambaran petir yang terlihat seperti “melesat” ke atas dari awan, berlawanan dengan sambaran petir biasa yang umumnya terjadi horizontal atau bercabang. Fenomena ini terjadi karena kondisi cuaca khusus di atmosfer atas yang memungkinkan jalur ionisasi untuk naik secara vertikal.
EFEK SAMBARAN PETIR
Efek Listrik
Ketika arus petir melalui kabel penyalur (konduktor) menuju resistansi elektroda bumi instalasi penangkal petir, akan menimbulkan tegangan jatuh resistif, yang dapat dengan segera menaikan tegangan sistem proteksi ke suatu nilai yang tinggi dibanding dengan tegangan bumi. Arus petir ini juga menimbulkan gradien tegangan yang tinggi di sekitar elektroda bumi, yang sangat berbahaya bagi makhluk hidup. Dengan cara yang sama induktansi sistem proteksi harus pula diperhatikan karena kecuraman muka gelombang pulsa petir. Dengan demikian tegangan jatuh pada sistem proteksi petir adalah jumlah aritmatik komponen tegangan resistif dan induktif.
- Efek Tegangan Tembus / Samping
Titik sambaran petir pada sistem proteksi petir bisa memiliki tegangan yang lebih tinggi terhadap unsur logam didekatnya. Maka dari itu akan dapat menimbulkan risiko tegangan tembus dari sistem proteksi petir yang telah terpasang menuju struktur logam lain. Jika tegangan tembus ini terjadi maka sebagian arus petir akan merambat melalui bagian internal struktur logam seperti pipa besi dan kawat. Tegangan tembus ini dapat menyebabkan risiko yang sangat berbahaya bagi isi dan kerangka struktur bangunan yang akan dilindungi. - Efek Termal
Dalam kaitannya dengan sistem proteksi petir, efek termal pelepasan muatan petir adalah terbatas pada kenaikan temperatur konduktor yang dilalui arus petir. Walaupun arusnya besar, waktunya adalah sangat singkat dan pengaruhnya pada sistem proteksi petir biasanya diabaikan. Pada umumnya luas penampang konduktor instalasi penangkal petir dipilih terutama untuk memenuhi persyaratan kualitas mekanis, yang berarti sudah cukup besar untuk membatasi kenaikan temperatur 1 derajat celcius. - Efek Mekanis
Apabila arus petir melalui kabel penyalur pararel (konduktor) yang berdekatan atau pada konduktor dengan tekukan yang tajam akan menimbulkan gaya mekanis yang cukup besar, oleh karena itu diperlukan ikatan mekanis yang cukup kuat. Efek mekanis lain ditimbulkan oleh sambaran petir yang disebabkan kenaikan temperatur udara yang tiba-tiba menjadi 30.000 K dan menyebabkan ledakkan pemuaian udara disekitar jalur muatan bergerak. Hal ini dikarenakan jika konduktifitas loga diganti dengan konduktifitas busur api listrik, energi yang timbul akan meningkatkan sekitar ratusan kali dan energi ini dapat menimbulkan kerusakan pada struktur bangunan yang dilindungi. - Efek Kebarakan Karena Sambaran Langsung
Ada dua penyebab utama kebakaran bahan yang mudah terbakar karena sambaran petir, pertama akibat sambaran langsung pada fasilitas tempat penyimpanan bahan yang mudah terbakar. Bahan yang mudah terbakar ini mungkin terpengaruh langsung oleh efek pemanasan sambaran petir atau jalur sambaran petir. Kedua efek sekunder, penyebab utama kebakaran minyak. Terdiri dari muatan terkurung, pulsa elektrostatis, elektormagnetik dan arus tanah. - Efek Muatan Terjebak
Muatan statis ini di induksikan oleh badai awan sebagai kebalikan dari proses pemuatan lain. Jika proses netralisasi muatan berakhir dan jalur sambaran sudah netral kembali, muatan terjebak akan tertinggal pada benda yang terisolir dari kontak langsung secara listrik dengan bumi, dan pada bahan bukan konduktor seperti bahan yang mudah terbakar. Bahan bukan konduktor tidak dapat memindahkan muatan dalam waktu singkat ketika terdapat jalur sambaran.
Cara lain untuk mengantisipasi gangguan listrik yaitu dengan pemasangan surge arrester sebagai internal protection system. Adapun gangguan listrik yang sering terjadi diantaranya :
- Power Failure / Outages
Power Failure atau Outages sumber utama listrik mati, kalau di Indonesia boleh dikatakan mati lampu atau PLN mati. Penyebabnya mungkin karena konsleting atau hubungan listrik singkat, sumber listrik kelebihan beban, peralatan listrik ada yang rusak sehingga breaker atau MCB PLN turun. Atau bisa juga disebabkan oleh adanya bencana alam. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada hardware komputer atau peralatan elektroniknya, kehilangan data, system komputer menjadi crash. - Power SAG
Yaitu tegangan listrik turun dalam waktu sesaat sampai dengan dibawah 80-85% dari tegangan normal, Jika di Indonesia tegangan normalnya 220 Volt. Penyebabnya adanya startup beban yang cukup besar, biasanya disebabkan oleh peralatan elektronik. Kita pasti pernah mengalami pada saat kita menyalakan televisi atau monitor komputer terkadang bohlam lampu di rumah kita redup sesaat kemudian normal kembali, itulah yang dinamakan SAG alias tegangan turun sesaat. Atau juga bisa disebabkan oleh adanya peralatan elektronik kita yang rusak, kapasitas listrik di rumah kita yang lebih kecil dibandingkan dengan kebutuhan. Gangguan listrik seperti ini dapat menyebabkan kerusakan pada sistem komputer yang kemungkinan menjadi crash. - Power Surge / Spike
Yaitu tegangan listrik naik dalam waktu sesaat sampai dengan diatas 110% dari tegangan normal. Jika di Indonesia tegangan normalnya 220 Volt. Sedangkan Spike merupakan kejadian dimana tegangan listrik naik begitu cepat dalam sesaat sehingga dapat mencapai 5 KV- 60 KV. Penyebabnya biasanya pada saat kita mematikan baban yang berat atau bisa juga jaringan listrik terkena induksi petir. - Under Voltage
Dikenal dengan istilah Brown Out, terjadi saat tegangan listrik turun atau berkurang dalam waktu beberapa lama bisa hitungan menit, sampai hitungan hari. Penyebabnya beban listrik yang berlebihan sehingga pasokan listrik berkurang atau adanya beban pada saat beban puncak misalnya malam hari. - Over Voltage
Hal ini kebalikan dari Under Voltage, kejadian ini dapat menyebabkan listrik atau elektronik menjadi panas dan cepat rusak. - Electrical Line Noise / Common Mode Distrubances
Gelombang listrik terganggu sehingga bentuk gelombangnya tidak bersih tetapi seperti berambut. Hal ini terjadi karena gangguan frekuensi radio, sambaran petir, netral grounding pada instalasi listrik jelek, atau bisa disebabkan oleh peralatan listrik atau elektronik yang menghasilkan frekuensi tinggi.
- Frequency Variation
Listrik mempunyai dua istilah yaitu tegangan atau voltase dan frekuensi. Jadi frekuensi variation ini adalah frekuensi listrik yang selalu berubah-ubah. Umumnya di Indonesia frekuensi lisriknya 50 Hz.
- Switching Transient
Turunnya tegangan secara tiba-tiba dalam waktu kisaran beberapa nano second atau nano detik. Waktu yang terjadi lebih pendek daripada sebuah spike dan hanya terjadi beberapa nano second.
- Harmonic Distortion
Gelombang listrik yang terdistrosi sehingga gelombang listriknya kacau tidak sinusoidal lagi. Hal ini dapat disebabkan karena switching power supply, motor listrik seperti pompa air, mesin fax, mesin fotocopy dan lain-lain.
KONTAK KAMI