(Studi Kasus Pada PT. Trans Pasific Petrochemical Indotama)

Transkripsi

1 TA Teknik K3 Perancangan Integrated System Pada External Floating Roof Tank (Studi Kasus Pada PT. Trans Pasific Petrochemical Indotama) Oleh : Novian Bintang Saputra PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2 LATAR BELAKANG Sifat light naptha yang sangat berbahaya (flammable liquid) yang berpotensi menimbulkan kebakaran dan ledakan. (sumber : MSDS light naptha) Light naptha disimpan pada external floating roof tank External floating roof tank selalu mengalami pelepasan (release) vapor, karena adanya tekanan. Perlu dirancang sistem alat pemadam kebakaran otomatis untuk menghidari terjadi full fire 2

3 PERUMUSAN MASALAH Bagaimana merancang thermatic auto sprinkler dengan media FM 200 pada external floating roof tank Bagaimana merancang integrated system foam pada external floating roof tank 3

4 TUJUAN PENELITIAN Untuk merancang thermatic auto sprinkler dengan media FM 200 pada external floating roof tank Untuk merancang integrated system foam pada external floating roof tank 4

5 BAB II 5

6 TEORI API Segitiga Api Fire Tetrahedron 6

7 KLASIFIKASI KEBAKARAN Klasifikasi kabakaran berdasarkan Peraturan Menteri Tenaga Kerja dan Transmigrasi No. Per 04/Men/1980 tentang syarat-syarat pemasangan dan pemeliharaan alat pemadam api ringan dibagi menjadi 4 (empat) : Kelas A : Kebakaran yang menyangkut benda-benda padat kecuali logam, pemadam foam (busa) dan air. Kelas B : Kebakaran bahan bakar cair atau gas yang mudah terbakar. Pemadam tepung pemadam (dry powder), busa (foam), air dalam bentuk spray/kabut yang halus Kelas C : Kebakaran instalasi listrik bertegangan seperti : breaker listrik, peralatan yang menggunakan listrik, kontrol panel. Pemadam : Carbondioxyda (CO 2 ), tepung kering (dry chemical). Dalam pemadaman ini dilarang menggunakan media air. Kelas D : Kebakaran pada benda-benda logam padat. Pemadam pasir halus dan kering, dry powder khusus 7

8 THERMATIC AUTO SPRINKLER Alat pemadam api thermatic system sebagai pengganti alternatif fire sprinkler system yang terpasang secara modulair di atas plafon dan jumlah modul terpasang disesuaikan dengan kebutuhan volume ruangan yang akan dilindungi. Sistim pemadam otomatis ini akan bekerja bila ada panas yang berlebih akibat adanya titik api kebakaran. Panas nyala api yang terdeteksi oleh sprinkler dan alat pemadam api jenis thermatic inipun bekerja dengan sendirinya secara automatic dengan adanya katup cairan raksa didalam tabung kaca yang memiliki ketahanan panas tertentu sebagai penutup nozzle pemancar media alat pemadam api type thermatic sehingga katup penyumbat sprinkler tersebut pecah oleh panas yang berlebihan akibat adanya kebakaran. Alat pemadam api thermatic ini bekerja dengan sendirinya bila terjadi api kebakaran, tanpa operator pendukung sehingga praktis dan efisien buat keamanan ruangan yang jarang dihuni atau ruang tertentu. 8

9 FOAM CHAMBER Fungsi dari foam chamber adalah sebagai tempat keluarnya foam yang akan dikeluarkan. Foam chamber didesain untuk mengalirkan foam dari storage kemudian bercampur dengan air dimana terdapat lubang udara yang berfungsi sebagai pembentuk buih yang sebenarnya dalam artian bahwa foam chhamber akan mencapur antara liquid foam, air serta udara sehingga akan menjadi foam / busa sebenarnya yang akan dikirimkan secara langsung ke permukaan dari flammable / combustible liquid dalam storage material. Foam chamber dipasang di sebelah atas dari dinding storage yang akan dipadamkan dan tidak melebihi ketinggian dari storage yang akan dipasang. Foam chamber dapat dipasang pada fixed system seperti storage / penyimpanan bahan bakar dalam kapasitas besar. 9

10 LIGHT NAPTHA Bereaksi dengan oksidator seperti klor, asam nitrat, O 2 cair, O 3, perklorat Dapat menimbulkan peledakan atau kebakaran (flammable liquid) Health Flammability Reactifity Spesific Hazard (sumber : MSDS) 10

11 BAB III 11

12 METODOLOGI PENELITIAN Secara Umum Metode dalam pengerjaaan Penelitian/Tugas Akhir ini adalah : 1. Tahap Identifikasi Awal : a. Identifikasi Masalah b. Perumusan Masalah, Penetapan Tujuan, dan manfaat penelitian 2. Tahap Tinjauan Pustaka a. Studi Literatur b. Studi Lapangan 3. Tahap Pengumpulan Data 4. Tahap Pengolahan Data a. Perancangan thermatic auto sprinkler b. Perancangan integrated system low expansion foam 5. Tahap Analisis dan Kesimpulan a.kesimpulan dan saran 12

13 DIAGRAM ALIR PENELITIAN 13

14 M U L A I I d e n t i f i k a s i M a s a l a h P e n e t a p a n t u j u a n T a h a p I d e n t i f i k a s i A w a l S t u d i L i t e r a t u r / S t u d i P u s t a k a 1. N a t i o n a l F i r e P r o t e c t i o n A s s o c i a t i o n N a t i o n a l F i r e P r o t e c t i o n A s s o c i a t i o n 1 1 S t u d i L a p a n g a n 1. P e n g a m a t a n L a n g s u n g 2. L a y O u t 3. A s B u i l t 4. P e n g u k u r a n T e m p e r a t u r T a h a p T i n j a u a n P u s t a k a D a t a p r i m e r 1. P e n g u k u r a n L a n g s u n g P e n g u m p u l a n d a t a D a t a S e k u n d e r 1. N F P A M S D S L i g h t N a p t h a 5, N F P A 1 1 T a h a p P e n g u m p u l a n D a t a P e r a n c a n g a n I n t e g r a t e d S y s t e m 1. P e r h i t u n g a n J u m l a h F M P e r h i t u n g a n J u m l a h T h e r m a t i c A u t o S p r i n k l e r 3. P e n e n t u a n J u n l a h F l a m e D e t e c t o r 4. P e n e n t u a n J u m l a h F o a m 5. P e r h i t u n g a n J u m l a h A i r Y a n g D i b u t u h k a n 6. P e n e n t u a n H e a d K e r u g i a n p a d a P i p a 7. P e r a n c a n g a n I n t e g r a t e d S y s t e m T a h a p P e n g o l a h a n D a t a K e s i m p u l a n d a n s a r a n T a h a p A n a l i s a d a n K e s i m p u l a n s e l e s a i 14

15 BAB IV 15

16 PT. TRANS PASIFIC PETROCHEMICAL INDOTAMA Berada di Tanjung Awar-awar, Jenu, Tuban Jawa Timur Merupakan Industri Petrokimia dengan produksi utama bahan-bahan kimia aromatic (benzene, toluene, paraxylene, orthoxylene) dan juga light naptha, diesel kerosene dan residue. Salah satu produknya, light naptha, disimpan pada external floating roof tank 920-T-001 yang memiliki dimensi : Diameter tangki : 65,5 m Tinggi tangki : 20,71 m Tipe tangki : above ground welded steel tank 16

17 DIMENSI FOAM DAM Foam Dam Diameter Dalam Luas seluruh tangki/ = π x R 2 Luas diameter luar = 3,14 x 65,5 2 = 13471,385 m 2 Luas diameter dalam = π x R 2 = 3,14 x 62,5 2 = 12265,625 m 2 Luas Foam Dam = Luas seluruh tangki - Luas diameter dalam = 13471,385 m ,625 m 2 = 1205,76 m 2 Vol. Foam Dam = luas foam dam x tinggi foam dam = (13471,385 m ,625 m 2 ) x 0,7 m = 844,032 m 3 Diameter Luar 17

18 PERHITUNGAN JUMLAH CLEAN AGENT W = = 898,003 kg (0,13636) = 122,45 kg = 123 kg Jadi jumlah FM-200 yang dibutuhkan untuk memproteksi daerah pada foam dam dengan hazard volume 844,032 m 3 adalah 123 kg. 18

19 PERHITUNGAN JUMLAH THERMATIC AUTO SPRINKLER = = 24,6 Tabung = 25 Tabung Jadi, jumlah silinder Thermatic Auto Sprinkler dengan kapasitas isi 5 kg yang dibutuhkan untuk perancangan ini adalah 25 tabung. 19

20 PERHITUNGAN JUMLAH FLAME DETECTOR Jangkauan detektor = 100 ft (30,5 m). Setiap kelompok atau 1 zona detektor harus dibatasi maksimal 20 buah detektor nyala api yang dapat melindungi dengan baik ruangan/area seluas 2000 m 2.(Sumber : Permenakertrans RI No. PER.02/MEN/1983). Penentuan jumlah detektor sesuai dengan luasan foam dam Luas area foam dam = 1205,76 m 2 Luas area 2000 m 2 = maksimal 20 Detektor 1 detektor = = 100 m 2 /detektor. Jadi untuk perhitungan jumlah detektor adalah Jumlah Detektor = = = 12,0576 detektor = 13 detektor Jadi, flame detector yang dibutuhkan sebanyak 13 detektor (lampiran 11 gambar no 7). 20

21 PERHITUNGAN JUMLAH FOAM - Foam solution : 3 % = 0,03 (PT. Indo Fire) - Diameter tangki : 65,5 m = 214,90 ft - Jari-jari tangki : 32,75 m = 107, 45 ft - Luas area = π x R 2 = 3,14 x (107, 45 ft) 2 = 36252,88 ft 2 - Application rate = 0,1 gpm/ft 2 (Tabel 2.8) - Solution required = 0,1 gpm/ft 2 X 36252,88 ft 2 = 3625,288 gpm - Discharge duration = 30 menit (Tabel 2.8) Maka, = solution required x discharge duration x foam solution = 3625,288 gpm x 30 minute x 0,03 = 3262,76 galon dari 3% AFFF = 3263 galon 21

22 PERHITUNGAN JUMLAH FOAM (cont d) - Supplementary Hose line Diameter tangki 214,89 ft > 120 ft, maka dalam NFPA 11 untuk discharge outlet berjumlah 3 buah dengan nilai minimum = 50 gpm - Hose Line discharge duration Diameter tangki 214,89 ft > 90 ft, maka dalam NFPA 11 discharge duration adalah 30 menit maka : = jumlah discharge outlet x nilai minimum x discharge duration x foam solution = 3 buah x 50 gpm x 30 menit x 0,03 = 135 galon Jadi, jumlah foam yang dibutuhkan adalah : Jumlah foam = 3263 galon galon = 3398 galon Dan ditambahkan safety factor 10%, maka total foam yang dibutuhkan pada perancangan ini adalah 10% galon = 339,8 galon galon = 3738 galon. 22

23 PERHITUNGAN JUMLAH AIR Selain perhitungan foam juga melakukan perhitungan volume air yang dibutuhkan. Menurut PT.Indo Fire, jika perancangan adalah low expansion foam maka perbandingan antara foam dan air adalah 1 : 20. Jadi, jumlah air yang dibutuhkan adalah : Jumlah air = 20 x jumlah foam = 20 x 3738 galon = galon Maka air yang dibutuhkan pada perancangan integrated sistem ini adalah gallon air atau ,36 liter air. (1 galon = 3,7854 liter) 23

24 SKEMA PEMADAMAN Sistem Pemadaman Automatis Alarm Foam Chamber Bladder Tank Proportioner Flame Detector Sistem Persediaan Air Operator DCS Gate Valve LCP Kebakaran Thermatic Auto Sprinkler 24

25 TOTAL HEAD LOSS Pada perancangan ini terdapat berbagai macam kerugian seperti pipa lurus, belokan, percabangan dan lainnya. Maka pada proses perhitungannya adalah sebagai berikut: Diketahui : Foam solution = 3% Debit Air = = Jumlah air = ,36 liter air. Discharged duration = 30 menit. = 9432,712 liter / menit. = 9, m 3 /menit. = 0,1572 m 3 /s. 25

26 Penentuan Pipa Discharge Dalam perancangan ini menggunakan pipa berdiameter 8 inchi (0,2032 m). Menurut ASME B (lampiran 9), diameter luarnya 8,625 inchi (0,2190 m) dan diameter dalamnya 7,981 inchi (0,2027 m). Untuk perhitungan head losses menggunakan diameter dalam. - A = 2 = 2 = 0,0322 m 2 - Q = V x A - V = = = 4,882 m/s 26

27 LOSS MAJOR DISCHARGE Diketahui : V = 4,882 m/s D = 0,2027 m l = 1 m + 15 m + 32 m + 47 m + 8 m + 20 m + 205,67 m = 328,67 m (dilihat pada lampiran 11 gambar no. 5) g = 9,8 m/s 2 Viskositas air (μ) = 0,801 x 10-6 m 2 /s ρair = 995,7 kg/m 3 Re = (pers 2.8) Re = = = 123,012 x 10 6 = 1,23 x

28 (ε Galvanized iron = 0,00015 m) = = 0,00074 Dengan melihat moody diagram dengan mempertimbangkan nilai reynold number dan relative roughness, maka friction factor / f bernilai 0,0185. Dengan nilai Re, relative roughness dan nilai f maka aliran dalam pipa adalah aliran turbulence. 28

29 MOODY DIAGRAM 29

30 H L = (L/D) (V 2 / 2g) pers (2.7) = 0,0185 = 0,0185 x 1621,46 x 0,25 m = 7,50 m Jadi, nilai head losses major adalah 7,50 m. 30

31 LOSS MINOR -Elbow / Belokan = 90 0 berjumlah 4 buah dengan nilai = 30 (tabel 2.10) H ml = f (V 2 /2g) (pers 2.10) = 0,0185 x 30 = 0,0185 x 30 x 0,25 m = 0,14 m Untuk 4 buah elbow 90 0 = 4 x 0,14 m = 0,56 m -Tee / percabangan berjumlah 4 buah dengan nilai = 20 (tabel 2.10) H ml = f (V 2 /2g) (pers 2.10) = = 0,0185 x 20 x 0,25 m = 0,0925 m Untuk 4 buah tee = 4 x 0,0925 m = 0,37 m Total head discharge = H L + H ml elbow + H ml tee = 7,50 m + 0,56 m + 0,37 m = 8,43 m 31

32 Head Suction Pipa yang digunakan berdiameter 8 inchi (0,2032 m). Menurut ASME B (lampiran 9), diameter luarnya 8,625 inchi (0,2190 m) dan diameter dalamnya 7,981 inchi (0,2027 m). Diket : l = 4 m + 14 m = 18 m (dilihat pada lampiran 11 gambar no. 5) 32

33 HEAD MAJOR SUCTION H L = (L/D) (V 2 / 2g) pers (2.7) = 0,0185 = 0,0185 x 88,80 x 0,25 m = 0,4107 m Jadi, nilai head losses major adalah 0,4107 m. 33

34 HEAD MINOR SUCTION - Gate Valve berjumlah 1 buah dengan nilai = 8 (tabel 2.10) - H ml = f (V 2 /2g) (pers 2.10) = 0,0185 x 8 = 0,0185 x 8 x 0,25 m = 0,037 m Head losses total suction = H L + H ml = 0,4107 m + 0,037 m = 0,4477 m 34

35 HEAD LOSS TOTAL Jadi, Head Losses Total adalah H = H Discharge + H Suction = 8,43 m + 0,4477 m = 8,8777 m 35

36 DAYA POROS DAN EFISIENSI POMPA Specific Gravity Alcoseal (SG foam ) adalah 1,09 (Lamp 16), sehingga ρ foam adalah sebagai berikut : SG foam = = ρ foam = 1.09 x =

37 DAYA POROS DAN EFISIENSI POMPA (LANJUTAN) Pompa yang digunakan adalah pompa sentrifugal dengan kekuatan putaran sebesar 1493 rpm dan Hp sebesar 110 m (sumber : PT.TPPI). Dengan hasil perhitungan total head loss sebesar 8,8777 m, maka dapat ditentukan daya pompa adalah: P w = ρair x g x H P x Q (pers 2.12) = kg/m 3 x 9,8 m/s 2 x 110 m x 0,1572 m 3 /s. = ,2402 w = 184, Kw (1 Kw = 1, hp) = 246,973 hp 37

38 DAYA POROS DAN EFISIENSI POMPA (LANJUTAN 2) Dari hasil perhitungan daya pompa di atas maka desain daya pompa yang dibutuhkan oleh sistem integrated sebesar 246,973 hp. N = 1493 rpm Q = 9,432 m 3 /menit Menurut Sularso & Haruo efisiensi standar pompa dilihat dari nilai banyaknya putaran dan debit air, maka ηp = 65 % (lampiran 3) Jadi, P = Pw/ ηp pers 2.13 = = 379,96 hp. 38

39 TEKANAN SISTEM Head losses pompa pada sistem adalah 110 m, maka tekanan pada sistem harus memenuhi tekanan dari head losses tersebut. P = H x ρ x 9,8 = 110 m x kg/m 3 x 9,8 m/s 2 = ,691 Pa (1 bar = Pa) = 11,715 bar Tekanan pada sistem yang yang harus terpenuhi adalah sebesar 11,715 bar. Berdasarkan NFPA 20 tentang Standart for The Installation of Stanionary Pumps for Fire Protection tekanan pada instalasi pompa tidak boleh kurang dari 2,7 bar. Jadi, tekanan pada desain pompa fire protection di PT.TPPI melebihi tekanan yang disyaratkan (11,715 bar > 2,7 bar). 39

40 KESIMPULAN 1. Media yang digunakan sebagai pemadam adalah jenis FM-200 dan didapat : Jumlah FM-200 yang digunakan untuk perancangan ini adalah 123 kg. Jumlah thermatic auto sprinkler yang digunakan pada perancangan ini sebanyak 25 tabung dengan kapasitas masing-masing tabung adalah 5 kg. 2. Pada perancangan integrated system foam menggunakan foam AFFF 3 % dan didapat: Jumlah foam yang dibutuhkan pada perancangan ini sebanyak 3738 galon. Jumlah flame detector yang dipasang pada perancangan ini sebanyak 13 detektor. Jumlah air yang dibutuhkan pada perancangan ini adalah ,36 liter air. Nilai head losses adalah 8,8777 m. Nilai dari P 379,96 hp dan tekanan sistem 11,715 bar 40

41 SARAN Dalam perancangan ini banyak hal yang bisa dilakukan sebagai perancangan berikutnya antara lain : 1. Estimasi biaya dihitung agar mengetahui harga yang sebenarnya dalam perancangan sistem pemadam otomatis. 2. Melakukan perancangan pada semua external floating roof tank agar apabila kebakaran meluas di area tersebut dapat di kendalikan. 3. Prosedur pemeliharaan dibuat agar perancangan ini dapat berfungsi dengan baik. 41

42 TERIMA KASIH 42