TS Kirim k Dozan

PT. PLN (PERSERO) PEMBANGKITAN SULAWESI MALUKU DAN PAPUA

Ridwan, JK / PE / 0368

PT. PLN (PERSERO) PEMBANGKITAN

SULAWESI MALUKU DAN PAPUA

TELAAHAN STAF

NAMA : RIDWAN

NID : JK / PE / 0368

BIDANG PROJECT ENGINEER

Proyeksi Jabatan : Assistant Engineer Konstruksi

Judul : PEMANFAATAN WATER MIST SEBAGAI

ALTERNATIF SISTEM PROTEKSI

KEBAKARAN PLTU PADA TURBINE OIL

TANK AREA

TAHUN 2010


PENILAIAN TELAAH STAFF

NAMA PESERTA : RIDWAN

NO. SISWA : JK/PE/0368

JUDUL TS : PEMANFAATAN WATER MIST sebagai ALTERNATIF SISTEM PROTEKSI KEBAKARAN PLTU pada TURBINE OIL TANK AREA

MENTOR : NASSARUDIN

NO NAMA PENGUJI

NILAI

TOTAL TANDA TANGAN

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1 ANDI PAHERANGI JAYA

2 SAID BAMATRAF

3 HERWIANDONO

4 DASRIL HARAHAP

5 ANWAR MARICAR

NILAI = TOTAL / 5


Daftar Informasi Revisi

Daftar Revisi:

1. Analisa focus pembahasan sesuai aplikasi yang benar.

Bagian yang direvisi:

1. Bagian pembahasan bab 5, • pada awalnya pengkajian pemanfaatan sistem proteksi kebakaran berbasis kabut

air untuk PLTU • perbaikan menfokuskan penggunaan kabut air untuk turbine oil tank area. Disini

penggunaan awal berupa sistem berlapis dry chemical dan spray air dengan mekanisme deluge system. Dilakukan pengkajiaan untuk meningkatkan ke effisienan menggunakan water mist tanpa mengabaikan tingkat keefektifanya dalam memadamkan api.


Ridwan, JK / PE / 0368 i

LEMBAR PENGESAHAN

JUDUL : Pemanfaatan Water Mist sebagai Alternatif Sistem Proteksi Kebakaran

PLTU pada Turbine Oil Tank Area

NAMA : Ridwan

NID : JK/PE/0368

Surabaya, Juli 2010

Menyetujui,

Penanggung Jawab Program OJT

Manager Bidang SDM & Keuangan

Anwar Maricar

NIP : 5886003JA

Mentor

Deputi Manager Engineering

Nassarudin

NIP : 6795025P

Mengetahui,

Koordinator PMG

PT. PLN (Persero) Pembangkitan

Sulawesi, Maluku, dan Papua

Said Bamatraf

NIP : 5885139P

Manager Bidang Engineering

PT. PLN (Persero) Pembangkitan

Sulawesi, Maluku, dan Papua

Herwiandono

NIP : 5985006Z

Mengesahkan,

General Manager

PT. PLN (Persero) Pembangkitan Sulawesi, Maluku, dan Papua

Andi Paherangi Jaya

NIP : 5783008P


Ridwan, JK / PE / 0368 ii

DAFTAR PENGUJI TELAAHAN STAF

No Nama Penguji Tanda Tangan

1 Andi Paherangi Jaya 1. .…………….

2 Said Bamatraf 2. …………….

3 Herwiandono 3. .…………….

4 Anwar Maricar 4. .…………….

5 Dasril Harahap 5. .…………….

6 Rahmat Rauf

6. ……………...

7 Agung Pujiono 7. . ……………

8 Pamekas Maduratih

8. ……………...


Ridwan, JK / PE / 0368 iii

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan banyak nikmat,

sehingga penulis dapat menyelesaikan telahaan staf dengan judul “Pemanfaatan

Water Mist sebagai Alternatif Sistem Proteksi Kebakaran PLTU pada

Turbine Oil Tank Area”. Telahaan staf ini ditulis guna memenuhi salah satu

persyaratan program On The Job Training (OJT) PT PLN (Persero). Selama

mengikuti OJT, banyak sekali bimbingan dan bantuan yang diberikan kepada

penulis. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Ayah dan Ibu serta keluarga besar yang telah mendidik penulis sejak kecil

hingga saat ini.

2. Bapak Andi Pagerangi Jaya, selaku General Manajer PT. PLN (Persero)

Pembangkitan, Sulawesi, Maluku, dan Papua.

3. Bapak Said Bamatraf, selaku Koordinator Project Management Group (PMG)

PT. PLN (Persero) Pembangkitan, Sulawesi, Maluku, dan Papua.

4. Bapak Herwiandono, selaku Manager Bidang Engineering PT. PLN (Persero)


5. Bapak Dasril Harahap, selaku Manager Bidang Produksi PT. PLN (Persero)


6. Bapak Anwar Maricar, selaku Manager Bidang SDM dan Keuangan PT. PLN

(Persero) Pembangkitan, Sulawesi, Maluku, dan Papua.

7. Bapak Achmad Umar, selaku Kepala Audit Internal (KAI) PT. PLN (Persero)


8. Bapak Nassarudin, selaku Mentor dan Pembimbing telaahan staf.

9. Seluruh Karyawan PT PLN (Persero) Pembangkitan Sulawesi, Maluku, dan

Papua.

10. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah

membantu dalam penulisan.

Penulis menyadari adanya ketidaksempurnaan dalam penyusunan telaahan

staf ini karena keterbatasan pengetahuan penulis. Untuk itu penulis mengharapkan


Ridwan, JK / PE / 0368 iv

saran dan kritik dari semua pihak agar penulis dapat menjadi lebih baik dimasa

yang akan datang.

Ambon, Juli 2010

Ridwan


Ridwan, JK / PE / 0368 v

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... i DAFTAR PENGUJI TELAAHAN STAF .............................................................. ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR ISI ........................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii ABSTRAK ........................................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 2 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah .................................................................................... 2

BAB II PERMASALAHAN ................................................................................... 3 BAB III PRA ANGGAPAN ................................................................................... 4 BAB IV LANDASAN TEORI ............................................................................... 5

4.1 Teori Pembakaran .................................................................................. 5 4.2 Bahaya Kebakaran pada Material Mampu Bakar liquid .................. 7 4.3 Mekanisme Pemadaman Api ................................................................. 8 4.4 Proteksi Kebakaran Berbasis Kabut Air (Water Mist) .................... 11 4.4.1 Pemadaman Flame (Nyala Api) ......................................................... 13 4.4.2 Pendinginan Permukaan ..................................................................... 14 4.4.3 Karakteristik Kabut Air ...................................................................... 15

BAB V PEMBAHASAN ...................................................................................... 18 5.1 Karakteristik Aspek Keamanan pada PLTU .................................... 18 5.2 Pemanfaatan Kabut Air pada Sistem Proteksi Kebakaran pada Area Turbine Oil Tank .................................................................................... 21

BAB VI KESIMPULAN ...................................................................................... 29 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 30 LAMPIRAN .......................................................................................................... 31


Ridwan, JK / PE / 0368 vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar IV-1. Segitiga Api [8] ............................................................................... 5

Gambar IV-2. Beberapa cara uap bahan bakar dihasilkan dari padatan [2] ........... 6

Gambar IV-3. Alur pemilihan sistem proteksi kebakaran .................................... 11

Gambar IV-4. Pemadaman api dengan kabut air [3] ............................................ 13

Gambar V-1. FBD water supply system pada water mist ..................................... 26


Ridwan, JK / PE / 0368 vii

DAFTAR TABEL

Tabel IV-1. Formasi volatile dari padatan yang dapat terbakar [2] ........................ 7

Tabel V-1. Tipe fire proteksi pada Proyek PLTU 2 SULSEL .............................. 20

Tabel V-2. Properties turbine oil .......................................................................... 22

Tabel V-3. Properties air dan dry chemical .......................................................... 24

Tabel V-4. Harga media pemadam kebakaran ...................................................... 28


Ridwan, JK / PE / 0368 viii

ABSTRAK

PLTU memiliki banyak mekanisme yang mendukung pelaksanaan fungsinya, mekanisme tersebut dapat berupa sistem utama dan ada yang berupa sistem bantu. Salah satu peralatan bantu di PLTU adalah sistem proteksi kebakaran. Sistem proteksi kebakaran ini memiliki banyak metode dengan berbagai jenis media pemadam dalam penerapannya. Media pemadam yang umum digunakan pada sistem proteksi kebakaran diantaranya: air, CO2, foam dan dry chemical. Tingkat bahaya pada PLTU relatif lebih besar dari bangunan biasa, karena pada PLTU banyak aktivitas yang dapat menyebabkan kebakaran dan banyak terdapat bahan bakar seperti batubara dan bahan bakar liquid (HSD oil). Selain itu karena PLTU merupakan area yang banyak melibatkan pembakaran dan panas. Ada beberapa hal yang mungkin dapat menyebabkan kebakaran pada PLTU: pertama diakibatkan oleh pembakaran spontan pada batubara, kedua dikarenakan panas akibat mekanisme peralatan yang melibatkan bahan bakar, ketiga dikarenakan panas dari peralatan elektronik, instalasi listrik dan aktivitas yang melibatkan panas serta hal lain yang disebabkan oleh kelalaian manusia. Pada sistem proteksi kebakaran peformanya sangat bergantung pada beberapa hal diantaranya: tingkat keefektifanya yang dilihat dari kecepatan dalam memadamkan api, kedua dari tingkat residunya, ketiga dari akibat yang ditimbulkan oleh sistem ini misalnya kerusakan pada sistem dan lingkungan. Pada telaahan staf ini dilakukan pengkajiaan penggunaan sistem proteksi yang berbasis kabut air pada area turbine oil tank yang sebelumnya menggunakan dua sistem proteksi berbasis dry chemical dan spray air. Sistem ini yang memiliki tingkat keefektifan yang relatif lebih baik, serta dapat digunakan pada material mampu bakar padat maupun cair tanpa mengakibatkan permasalahan dalam pemadaman (spill fire) dan tidak menimbulkan dampak pada area, sistem lain dan lingkungan yang dapat menimbulkan biaya tambahan. Kata kunci : kabut air, sistem proteksi kebakaran, PLTU


Ridwan, JK / PE / 0368 1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PLTU merupakan suatu sistem pembangkitan yang menggunakan uap air

sebagai fluida kerja untuk menggerakan prime mover pemutar generator. Untuk

menghasilkan uap air ini diperlukan mekanisme pengkonversi yang dipengaruhi

banyak sistem diantaranya:

• Coal handling system

• Feed water system

• Cooling water system

• Water treatment system

• Compressed air system

• dan banyak sistem penunjang lainya

Untuk menjaga proses pengkonversian energi ini berjalan dengan baik dan

efesien maka kita harus menjaga setiap sistem, subsistem dan komponen lain yang

berhubungan dengan proses ini berada pada kondisi yang optimal dan berfungsi

optimal, termasuk memastikan kehandalan sistem proteksi kebakaran yang

terdapat di pembangkit.

PT.PLN (Persero) Pembangkitan Sulawesi, Maluku dan Papua merupakan

salah satu unit yang ditunjuk oleh direksi berdasarkan “KEPUTUSAN DIREKSI

PT PLN (PERSERO) NO. 371. K/DIR/2008 TANGGAL 24 NOVEMBER 2008

TENTANG ORGANISASI PT PLN (PERSERO) PEMBANGKITAN

SULAWESI, MALUKU DAN PAPUA” untuk ikut serta berperan aktif pada

program “Proyek Percepatan 10.000 MW” yang dicanangkan oleh Kementrian

ESDM. Setiap unit yang ikut serta dalam “Proyek Percepatan 10.000 MW”

memiliki tugas dan tanggung jawab berdasarkan “KEPUTUSAN DIREKSI PT

PLN (PERSERO) NO. 318.K/DIR/2007 TANGGAL 23 OKTOBER 2007

TENTANG ORGANISASI, TUGAS, TANGGUNG JAWAB DAN

WEWENANG TIM PERCEPATAN PEMBANGUNAN PEMBANGKIT



TENAGA LISTRIK YANG MENGGUNKAN BATU BARA UNTUK

PROYEK-PROYEK PEMBANGKIT LUAR JAWA”. Tanggung jawab yang

diberikan berupa melakukan pembangunan proyek dalam waktu yang relatif lebih

cepat dan dengan kualitas yang baik berdasarkan standar yang ada.

Berkenaan dengan hal ini maka saya membuat tulisan ini agar nanti kita

dapat mengoperasikan dan memelihara PLTU tersebut secara aman dan efisien.

1.2 Rumusan Masalah

Pada telaahan staf ini akan diulas bagaimana water mist diaplikasikan pada

sistem proteksi kebakaran pada area turbine oil tank PLTU. Untuk melihat hal itu

maka dilakukan pengkajian yang membahas tentang:

1. Pengkajian mengenai kondisi dari aspek safety pada PLTU

2. Pengkajian tentang karakteristik sistem yang umum diaplikasikan untuk

sistem berbasis water mist

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari Telaahan staf ini adalah:

1. Sebagai salah satu bahan evaluasi OJT S1/D3 dalam proses pengangkatan

karyawan tetap PT PLN (Persero)

2. Mengkaji penerapan sistem proteksi pemadam kebakaran pada area

turbine oil tank PLTU dengan basis water mist

1.4 Batasan Masalah

Pada laporan ini akan dibahas tentang hal-hal yang berkaitan dengan

pengaplikasian sistem keselamatan kebakaran menggunakan water mist

diantaranya:

1. Karakteristik aspek keamanan pada PLTU khususnya turbine oil tank

area.

2. Karakteristik dari sistem proteksi kebakaran menggunakan water mist.



BAB II PERMASALAHAN

Sistem proteksi kebakaran (fire protection system) merupakan suatu sistem

bantu yang penting, sistem ini merupakan sistem yang disaratkan telah berfungsi

dengan baik saat pembangkit akan dioperasikan. Banyak metode yang ditawarkan

dalam sistem proteksi kebakaran. Kebakaran sebenarnya dapat dikendalikan

dengan sistem proteksi aktif dan sistem proteksi pasif. Sistem proteksi aktif

merupakan perlindungan terhadap kebakaran melalui sarana aktif yang terdapat pada

bangunan atau sistem perlindungan dengan menangani api secara langsung. Sistem

proteksi aktif dimulai dari pendeteksian kebakaran (smoke detector, heat detector,

alarm dan lain-lain) dan pemadaman api (sprinkler, hydrant, APAR dan lain-lain).

Sistem proteksi pasif merupakan sistem perlindungan terhadap kebakaran yang

bekerjanya melalui sarana pasif yang terdapat pada bangunan. Biasanya juga disebut

sebagai sistem perlindungan bangunan dalam menangani api dan kebakaran secara

tidak langsung. Caranya dengan meningkatkan kinerja bahan bangunan, stuktur

bangunan, pengontrolan dan penyediaan fasilitas pendukung penyelamatan terhadap

bahaya api dan kebakaran.

Sistem proteksi aktif pada umumnya berupa sistem yang berbasis air, CO2,

halogen, foam dan dry chemical. Sistem proteksi kebakaran memiliki hal-hal yang

menjadi perhatian dalam pengaplikasianya, yaitu:

1. Memiliki efektivitas yang relatif lebih baik dalam melakukan fungsinya.

2. Dampak terhadap sistem lain di area relatif lebih rendah.

3. Tidak menimbulkan permasalahan lingkungan.

4. Mengurangi akibat keracunan pada operator yang disebabkan sistem.

5. Biaya sistem (biaya instalasi, operasi dan pembersihan) yang relatif lebih

kecil.

Oleh karena itu maka dalam telaahan staf ini dilakukan pengkajian

terhadap sistem proteksi kebakaran menggunakan media water mist, dengan

bahan yang murah, ramah lingkungan dan efektif untuk area turbine oil tank di

PLTU.



BAB III PRA ANGGAPAN

Sistem proteksi kebakaran pada pembangkit didesain oleh kontraktor

sesuai dengan keadaan area dimana sistem ini akan diaplikasikan. Sistem proteksi

kebakaran yang diterapkan harus memenuhi kriteria yang dipersyaratkan pada

kontrak yang mengacu pada standar dari NFPA. Berdasarkan buku III B kontrak

Proyek PLTU 2 SULSEL pada bagian 4.5.7, pada bagian ini sistem proteksi

kebakaran pada PLTU mengacu kepada:

1. NFPA 24 dan 26 tentang Yard mains dan hydrant halaman

2. NFPA 14, 1961 dan 1962 mengenai Stand pipes dan hose systems.

3. NFPA 72A-E mengenai Automatic fire detectors, Fire Alarms dan fire

protection actuation system.

4. NFPA 10 dan 17 mengenai Portable fire extinguisher dan dry chemical

extinguishing system.

5. NFPA 13, 231 dan 231C mengenai Automatic dan manual sprinkler systems.

6. NFPA 17 mengenai Dry chemical systems.

7. NFPA 12 mengenai Carbon dioxide systems.

8. NFPA 15 mengenai Water spray fixed systems.

9. NFPA 13, 14, 15, 20, 24 dan 26 mengenai Fire water valves.

10. NFPA 13 dan 20 mengenai Fire pumps.

11. NFPA 13, 15, 20 dan 22 mengenai Water supply.

12. NFPA 13 dan NFPA 15 mengenai The deluge fire protection system.

13. NFPA 11 mengenai The water dan foam monitors.

14. NFPA 1971 dan 1972 mengenai Protection clothing dan helmets.

15. NFPA 1981 mengenai Breathing apparatus.

Pada proteksi kebakaran yang berbasis kabut air dalam pengaplikasiaanya

digunakan NFPA 750 “Standard on Water Mist Fire Protection Systems”

berdasarkan standar tersebut water mist memiliki diameter droplet dengan ukuran

kecil dari 1000 mikron.



BAB IV LANDASAN TEORI

4.1 Teori Pembakaran

Pembakaran (combustion) adalah suatu reaksi kimia antara bahan bakar

dan oksidiser dengan disertai pelepasan energi secara signifikan dalam bentuk

panas [7]. Dalam definisi lain dikatakan bahwa, pembakaran merupakan proses

yang melibatkan reaksi kimia antara material yang dapat terbakar ( combustible

species ) dan oksigen yang terkandung diudara[2].

Pembakaran dan api yang normal melibatkan tiga elemen penting yaitu

bahan bakar, oksigen, dan sumber panas. Bersama, elemen-elemen tersebut

membentuk segitiga api yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Oxygen

HeatFuel

Gambar IV-1. Segitiga Api [8]

Bahan bakar adalah segala zat yang melepaskan energi ketika dioksidasi

[7]. Istilah ‘bahan bakar’ akan digunakan untuk menjelaskan suatu benda yang

terbakar, dalam fase apapun, baik dalam fase gas, uap, cair, atau padat. Adapun,

bahan bakar yang akan dibahas lebih lanjut pada tulisan ini adalah bahan bakar

yang berbasis karbon, karena sebagian besar bahan bakar yang ada di dunia ini

berbasis karbon.

Api (fire) merupakan fenomena dalam fase gas, sehingga pembakaran

dengan nyala api (flame) pada bahan bakar cair dan padat, harus didahului dengan

proses perubahan fase bahan bakar tersebut menjadi fase gas. Untuk bahan bakar

cair, proses ini pada umumnya berupa penguapan sederhana dari hasil pendidihan

pada permukaan, tetapi untuk hampir semua padatan, dekomposisi kimia atau

pirolisis dibutuhkan agar menghasilkan produk dengan berat molekular rendah



yang dapat melayang dari permukaan, dan memasuki api. Perubahan fase padatan

yang seperti ini ditunjukkan oleh padatan jenis (e) pada Gambar IV-2. Adapun,

penjelasan mekanismenya dan contoh-contoh padatan sesuai dengan jenis

perubahan fasenya ditunjukkan lebih lanjut pada Tabel IV-1. Pada dasarnya,

pirolisis dari bahan bakar padatan hanya akan terjadi pada tingkat temperatur

tertentu pada permukaan padatan itu sendiri.

Selanjutnya, gas dan uap hasil dekomposisi termal tersebut akan

bercampur dengan oksigen atau udara sebagai oxidizer untuk membentuk

campuran yang dapat terbakar. Oxidizer adalah segala zat dimana didalamnya

terdapat oksigen yang bereaksi dengan bahan bakar [7]. Udara merupakan

oxidizer alami, karena udara pada keadaan normal memiliki kandungan oksigen

sebesar 21%.

Aliran atau semburan dari gas hidrokarbon yang telah bercampur dengan

udara dapat terpicu dan membentuk api, dimana terlihat bahwa sebagian volume

di dalam campuran tersebut sedang mengalami proses oksidasi. Pada saat yang

bersamaan dengan proses oksidasi campuran bahan bakar, terjadi pula proses

emisi kalor. Karena pembakaran melepaskan sejumlah panas, maka proses ini

digolongkan ke dalam reaksi eksotermik, dimana terjadi perpindahan energi dari

sistem ke lingkungan.

Gambar IV-2. Beberapa cara uap bahan bakar dihasilkan dari padatan [2]



Tabel IV-1. Formasi volatile dari padatan yang dapat terbakar [2] Designation

Mechanism

Examples

a Sublimation Methylamine

b Melting and evaporation without chemical change

Low molecular weight paraffin waxes, although the mechanism likely to involve (b) and (c)

c Melting, then decomposition followed by evaporation of low molecular weight products

Thermoplastic; high molecular weight waxes, etc.

d Decomposition to produce molten products which decompose further to yield volatile species

Polyurethanes

e Decomposition to give volatile species directly

Cellulose; most thermosetting resins (except polyurethanes)

4.2 Bahaya Kebakaran pada Material Mampu Bakar liquid

Material mampu bakar cair dalam karakter proses ignition-nya

digambarkan dari nilai flash point-nya dan tingkat bahaya dari material ini

digambarkan dari nilai vapor pressure-nya. Material mampu bakar cair akan

menguap terlebih dahulu sebelum terbakar dikarenakan api merupakan fenomena

dalam fase gas, penguapan yang terjadi sangat sederhana tidak seperti pirolisis

pada material mampu bakar padat, karateristik penguapanya bergantung pada

kalor laten dan temperature penguapan material mampu bakar cair tersebut. Suhu

pada permukaan material mampu bakar cair saat terbakar akan sama dengan titk

uapnya. Oleh karena itu pada material mampu bakar cair ada yang terbakar

dengan temperature permukaan relatif rendah seperti bensin (dibawah 1000C) dan

ada yang tinggi seperti minyak pelumas.

Bahan bakar cair cenderung untuk terbakar sebagai suatu ‘kolam api’

(pool fire) dengan permukaannya yang mendatar dan uniform. Sebuah pool fire

adalah api yang terbakar secara difusi dari penguapan cairan bahan bakar dengan

momentum bahan bakarnya yang sangat rendah. Api yang terbakar dari bahan

bakar jenis ini sangat sulit dipadamkan dan menimbulkan dampak kerugian yang

besar. Penanganan kebakaran dari api jenis ini berbeda dengan kebakaran dari

bahan bakar padat. Kebakaran jenis pool fire tidak bisa dipadamkan dengan air

dalam jumlah yang besar, karena banyak dari material cair mampu bakar memiliki



berat jenis lebih kecil dari pada berat jenis air. Sehingga memadamkan pool fire

dengan menyiramkan air justru akan memperbesar nyala apinya dikarenakan api

mengambang di atas air (spill fire).

Sifat flame yang terbentuk dari pool fire ada tiga jenis tergantung dari

diameter pool fire tersebut. Jika diameternya kurang dari 0.03 m, maka flame-nya

bersifat laminar dan laju pembakarannya akan meningkat sebanding dengan

peningkatan diameter pool fire. Sementara pada diameter besar (D>1 m), flame-

nya bersifat turbulen dan ukuran diameter tidak mempengaruhi laju pembakaran.

Untuk jangkauan 0.03<D<1 m, flame bersifat transisi antara laminar dan turbulen.

Pada pool fire berukuran kecil, heat transfer paling besar terjadi secara konduksi,

sedangkan pada pool fire berukuran besar heat transfer paling banyak terjadi

secara radiasi

Untuk menghitung laju pembakaran pool fire, maka digunakan rumus :

))(1("".

DKemm β−−= ∞

Dari nilai laju pembakaran tersebut dapat diketahui besarnya energi yang

dikeluarkan api pembakaran.

cfC HAmxQ Δ⋅⋅⋅= " kW

Keterangan:

Kβ = Koefisien perpindahan panas radiasi

D = diameter pool fire.

Af = luas permukaan bakar (m2)

ΔHc = panas pembakaran material volatile (kJ/g)

x = faktor (<0,1) kesempurnaan pembakaran.

4.3 Mekanisme Pemadaman Api

Ketika material mampu bakar dipanaskan sampai temperatur ignition-nya,

maka proses penyalaan akan berlangsung. Proses pembakaran akan terus terjadi

selama material mampu bakar tetap berada pada temperatur tersebut dan

mendapatkan oksigen yang cukup. Temperatur ignition dipengaruhi oleh



komposisi campuran material mampu bakar-udara, temperatur dan lamanya

sumber ignition, serta kondisi lingkungan sekitar. Temperatur ignition dari

material mampu bakar padat juga dipengaruhi oleh ukuran material mampu bakar

tersebut, laju aliran udara dan laju pemanasan.

Segitiga api menghubungkan ketiga elemen untuk menciptakan api. Disisi

lain, konsep segitiga api ini juga digunakan untuk mencegah api atau mengontrol

api tersebut setelah terjadi. Mengurangi jumlah material tersebut di bawah batas

minimal yang dibutuhkan untuk dapat terjadinya proses pembakaran merupakan

dasar dari mekanisme pemadaman api. memadamkan api dapat dilakukan dengan

cara:

1. Smoothering (Penutupan/penyelimutan): Pemadaman isolasi/ lokalisasi,

memutuskan hubungan udara luar dengan benda/bahan yang terbakar agar

perbandingan udara (oksigen) dengan benda yang terbakar berkurang di bawah

kosentrasi oksigen yang dibutuhkan untuk reaksi pembakaran tersebut.

2. Cooling (Pendinginan): Mengurangi panas hingga benda yang terbakar

mencapai suhu di bawah titik nyalanya atau di bawah titik dekomposisi

material mampu bakar tersebut.

3. Starvation: Mengurangi jumlah bahan-bahan yang terbakar atau menutup

aliran bahan (cair/gas) yang terbakar sehingga material mampu bakar berada di

bawah batas minimal jumlah material mampu bakar dapat terbakar

(flammability limits).

Proteksi kebakaran umumnya menggunakan beberapa jenis media: air, gas

halogen, foam, CO2 dan dry chemical. Media tersebut dalam pengaplikasianya

menggunakan sistem yang berbeda-beda yang tergantung dari karakteristik media

dan jenis material yang terbakar. Ada beberpa hal yang menjadi pertimbangan

dalam penentuan jenis sistem proteksi kebakaran yang akan digunakan:

1. Efektivitas sistem terhadap kemampuanya memadamkan api.

2. Dampak yang akan timbul terhadap sistem lain di area yang sama.

3. Tingkat permasalahan lingkungan yang ditimbulkan dari penggunaanya.

4. Tingkat toxicity dari media yang digunakan pada operator.



5. Biaya sistem (biaya instalasi dan operasi serta pembersihan) yang timbul.

Efektifitas dari sistem pemadam kebakaran yang diterapkan terlihat dari

kemampuan sistem mendinginkan atau mengurangi panas yang masuk pada

proses pembakaran, kemampuan mengurangi kadar oksigen yang akan masuk

dalam reaksi pembakaran dan mencegah terbentuknya campuran siap bakar pada

reaksi tersebut.

Dampak yang ditimbulkan oleh sistem yang akan digunakan juga

merupakan hal yang menjadi perhatian. Besar kecil dampak yang ditimbulkan

sistem pemadam kebakaran pada sistem lain yang dilindungi misalnya tingkat

water damage dan korosif pada peralatan lain. Tingkat permasalahan yang akan

ditimbulkan pada lingkungan dapat berupa pencemaran lingkungan misalnya pada

pemakaian gas halogen dan CO2 yang dapat merusak ozon. Tingkat tosisitas yang

mungkin ditimbulkan media pemadam kebakaran pada operator yang ada pada

area sekitar.

Selain hal tersebut, besarnya biaya yang akan dikeluarkan sangat

mempengaruhi pemilihan sistem proteksi yang digunakan. Biaya yang

dinvestasikan meliputi biaya instalasi sistem proteksi, biaya operasi dan

perawatan sistem serta biaya yang digunakan untuk proses pembersihan sisa yang

ditinggalkan setelah penggunaan sistem tersebut.

Fungsi sistem proteksi kebakaran selain mengurangi kerugian akibat

kebakaran pada area sistem ini digunakan tetapi juga untuk mencegah dampak

pada orang atau sistem lain pada area yang berbeda. Oleh karena itu, kemampuan

sistem pemadam kebakaran untuk mencegah panas dari area yang terbakar

terekspose ke area lain merupakan hal yang menjadi pertimbangan. Kemmapuan

ini dapat di cermati dari besarnya kemampuan sistem proteksi kebakaran dalam

mereduksi radiasi panas dari api ke area lain.

Pemilihan sistem proteksi kebakaran yang digunakan dapat melalui

langkah-langkah berikut dan biasanya disebut fire engineering design:



Gambar IV-3. Alur pemilihan sistem proteksi kebakaran

4.4 Proteksi Kebakaran Berbasis Kabut Air (Water Mist)

Sistem proteksi kebakaran yang berbasis kabut air terdiri dari nossel

otomatis yang terpasang dengan sistem pemipaan yang dihubungkan dengan

tempat penampungan air. Pada saat beroperasi, pemadam kebakaran sistem kabut

air ini akan menyemprotkan air yang memiliki ukuran droplet sangat kecil

sehingga berbentuk kabut dengan bentuk semprotannya yang berupa kerucut.

Pada beberapa sistem juga ditambahkan gas-gas lain atau sejenis aditif. Pemadam



kebakaran sistem kabut air yang baik harus mampu menghasilkan, menyalurkan,

dan menjaga konsentrasi droplet air pada rentang waktu terjadinya kebakaran.

Akan tetapi laju aliran air pada pemadam kebakaran sistem kabut air lebih rendah

dari laju aliran pemadam kebakaran sistem sprinkler biasa.

Pemadam kebakaran dengan menggunakan sistem kabut air ternyata

memiliki berbagai kelebihan dibandingkan dengan pemadam kebakaran

konvensional, diantaranya adalah:

1. Tidak beracun. Media yang digunakan adalah air sehingga tidak menimbulkan

bahaya racun seperti jika menggunakan media pemadam halon.

2. Biaya yang murah dikarenakan penyediaan air relatif murah dibandingkan

dengan zat media pemadam lainnya.

3. Sedikit (bahkan tidak ada) residu. Kabut air tidak akan menyisakan air,

sehingga aman bagi komponen-komponen listrik dan peralatan yang sensitif

terhadap air. Meskipun masih menyisakan air, akan lebih mudah ketika

dibersihkan.

4. Penetrasi yang luas. Kabut air dapat menjangkau areal yang luas, sehingga

laju penyerapan panas menjadi lebih besar.

5. Tidak memberikan tekanan yang berlebih kepada lingkungan kerja.

Kabut air (water mist) merupakan air yang pecah yang membentuk seperti

awan dengan ukuran tetesan air (droplet) yang sangat kecil. Hal ini menyebabkan

luas permukaannya menjadi sangat besar, sehingga memperbesar laju perpindahan

panas. Menurut standar NFPA 750, kabut air adalah butiran air yang memiliki

diameter kecil dari 1000 mikron.

Distribusi ukuran droplet menunjukan daerah dari ukuran droplet

terkandung dalam sample yang representative dari spray atau kabut awan diukur

pada lokasi yang ditentukan. NFPA 750 telah membagi droplet yang diproduksi

oleh sistem water mist menjadi 3 kelas untuk membedakan antara “lebih kasar”

dan “lebih halus” ukuran drolet dalam 1000 micron window. Klasifikasinya

adalah:

• Kelas 1: Mist mempunyai 90% dari volume spray (Dv0.9) dalam ukuran

tetesan 200 micron atau kurang.



• Kelas 2: Mempunyai Dv0.9 400 micron atau kurang.

• Kelas 3: Mist mempunyai nilai Dv0.9 dari 400 - 1000 micron.

Dalam teori, droplet kecil lebih efektif dalam penanggulangan kebakaran

dari pada droplet besar, karena total luas permukaanya yang tersedia untuk

evaporasi dan penurunan panas lebih besar. Hal itu lebih efektif dalam

melemahkan radiasi. Selain itu juga, droplet kecil mempunyai waktu tinggal yg

lebih lama, memungkinkan mereka dibawa arus udara ketempat terpencil atau

bagian yang terhalang dalam penahanan. Droplet kecil dapat menampilkan

perilaku mirip gas dan karakteristik percampuran yang lebih tinggi.

4.4.1 Pemadaman Flame (Nyala Api)

Ketika kabut air disemprotkan kedalam api, seperti pada gambar di bawah

ini, beberapa droplet air ( wmx*

) tertahan di dalam flame dan sisanya ( wmx*

)1( − ),

menembus flame dan mencapai permukaan pembakaran.

Gambar IV-4. Pemadaman api dengan kabut air [3]

Droplet air yang tertahan tadi menyerap panas dari flame dan panas yang

dilepaskan dari pembakaran bahan bakar digunakan untuk memanaskan campuran

udara-bahan bakar dan droplet air. Persamaan kesetimbangan energi di dalam

flame dapat ditulis berdasarkan persamaan kesetimbangan energi umum:

321 inininout

inout

QQQQQQ

++=

= ∑



Qout adalah panas yang dikeluarkan dari laju pembakaran. Besarnya nilai panas ini

adalah:

cfout HmQ Δ=*

Panas tersebut lalu diberikan kepada droplet air (Qin 1), udara sekitar

(Qin 1), dan permukaan bahan bakar (Qin 1). Panas yang diterima droplet (Qin 1)

digunakan untuk menguapkan air, lalu menaikkan temperatur uapnya ke

temperatur adiabatik flame. (Qin 2) Panas yang diterima udara langsung diserap

oleh udara sekitar. (Qin 3) Panas yang diterima permukaan bahan bakar untuk

menghasilkan volatile mater untuk dibakar lagi.

Api dapat padam, ketika kabut air mendinginkan zona reaksi sampai di

bawah batas temperatur nyala adiabatiknya, yang mampu menghentikan proses

pembakaran udara dengan bahan bakar. Untuk kebanyakan hidrokarbon dan uap

organik, batas bawah temperatur adiabatiknya mendekati 1600 K (1327 C) [2].

Droplet air yang mencapai permukaan bahan bakar akan mendinginkan bahan

bakar. Api juga dapat padam karena laju uap bahan bakar, atau laju pembakaran

berkurang karena adanya pendinginan dan tidak dapat mempertahankan nyala api.

4.4.2 Pendinginan Permukaan

Air yang mencapai permukaan pembakaran akan memanas dan menguap,

dan akibatnya akan mendinginkan permukaan. Laju pyrolisis permukaan tersebut

akan berkurang dan ketika lajunya cukup kecil (panas yang dilepas sekitar 50-75

kW/m2), nyala api di permukaan tersebut akan menghilang. Hal ini juga dapat

dijelaskan melalui teori pemadaman termal. Berdasarkan hasil teori dan

eksperimen menunjukkan bahwa jumlah air yang dibutuhkan untuk memadamkan

api yang terbakar karena kayu (laju pyrolisis < 5 g/s.m2) adalah ≈ 2 g/s.m2 . Jika

permukaan tersebut juga terkena radiasi, maka jumlah air yang dibutuhkan untuk

memadamkan apinya akan meningkat secara dramatis. Sebagai contoh, pada laju

radiasi permukaan 25 kW/m2, kebutuhan air akan meningkat sampai 10 g/s.m2.

Saat air disemprotkan pada dinding yang panas, air tersebut akan

menyerap panas. Air memiliki panas laten yang tinggi, yaitu sekitar 2260 kJ/kg.



Dengan menggunakan air, maka akan diperoleh efek pendinginan yang tinggi.

Setelah air tersebut mengenai dinding, air itu temperaturnya akan naik sambil

menurunkan temperatur dinding. Sebagian air akan mengalami penguapan.

4.4.3 Karakteristik Kabut Air

Ada enam karakteristik kabut air yang penting untuk memadamkan api

[6]. Sedangkan untuk aplikasi kabut air, keenam properti tersebut dapat digabung

menjadi tiga kriteria utama, yaitu : flux density, cakupan spray, dan momentum.

Flux density menunjukkan jumlah fluks dalam waktu dan luasan tertentu. Luas

cakupan spray dipengaruhi oleh kinerja nosel, tekanan dan ketinggian

penyempotan. Momentum menunjukkan kemampuan droplet air untuk melakukan

penetrasi ke dalam nyala api. Semakin tinggi momentum, semakin banyak droplet

yang memasuki wilayah pemadaman.

Untuk bahan bakar dengan temperatur permukaan yang tinggi, api dapat

padam dengan cara pendinginan permukaan dan/atau pendinginan flame. Jumlah

fluks kabut air kritis yang dibutuhkan dapat diperoleh untuk pendinginan flame

)(*

wmx , dan pendinginan permukaan bahan bakar ))1((*

wmx− .

vf

fsvwwfspwwfLradconv

wppwvwwppwLvw

vfapafspfcw

LTLTTCmxqqq

TCTTCLLTCTCH

mx))))(()1(((

)1600()())1600()1600(( 4

***** εσφ ++−−+−+

×−+−+

−−+−−Δ=

* * *

4*

(1 )( ) ( )(1 )

( )

vffsconv rad fL

c cw

pw fs w vw

Lq q T q

f Hx mC T T L

εσ− + − +Δ

− =− +

Dengan:

cHΔ : nilai kalor pembakaran ε : emisifitas T : Temperatur σ : konstanta steafen bolztman L : Kalor laten : Parameter untuk udara Cp : Kapasitas termal : Parameter untuk flame

Φ : air fuel ratio : Parameter untuk water *q : laju transfer panas : Parameter vapour Twp : Temperature air menguap



Cakupan kabut air (Aw) berhubungan dengan distribusi droplet air dan

densitas air yang dipakai. Hal penting lainnya adalah untuk dapat memadamkan

api, karena jika cakupan spray tidak cukup besar untuk mencakupi seluruh

permukaan bahan bakar, maka flame yang tidak terkena langsung semprotan

water mist tidak akan padam. Flame tersebut akan mudah menyalakan kembali

flame setika water mist dihentikan. Sudut efektif untuk cakupan spray ditentukan

dengan jumlah minimal fluks air yang dibutuhkan untuk memadamkan api dan

dapat dinyatakan dengan :

2)2

tan( απ LaA cw =

Sudut spray α, adalah parameter desain nossel dan dapat dirubah menurut

tekanan. ac adalah koefsien untuk cakupan spray yang efektif (<1) dan ditentukan

oleh jumlah minimal fluks air yang dibutuhkan dan berubah menurut properti

bahan bakar.

Kriteria ketiga untuk memadamkan api adalah momentum spray.

Momentum spray harus cukup besar agar drolet air dapat memasuki api dan

mencapai permukaan fuel. Kabut air dengan momentum yang rendah akan

terbawa pijaran api. Kecepatan maksimum nyala api yang mengarah keatas Uf max

adalah:

2*

max 9,1 cf QU =

dimana cQ*

adalah laju pelepasan panas secara konvektif dari api.

Untuk alat pemadam kabut air, jarak penyemprotan antara nossel dengan

permukaan fuel relatif sangat pendek, dan penguapan droplet air dibatasi sebelum

mencapai flame. Kecepatan droplet air dapat dinyatakan dalam kondisi non-

evaporasi :

)33,0

exp(w

g

wow

dL

uu

ρρ

=

dan )(20w

wPuρΔ

=



dimana kecepatan asal droplet air (uwo ). Untuk mencegah kabut air terbawa

pijaran api, maka momentum kabut air harus paling tidak sama dengan

momentum pijaran api, dan arahnya berlawanan dengannya:

maxfw uu ≥

atau

2*

9,1)

33,0exp(

)(2

c

w

g

ww Q

dL

P

u ≥

Δ

=

ρρ

ρ

Persamaan di atas menunjukkan bahwa penetrasi droplet air paling

utamanya tergantung dari tekanan penyemprotan, ukuran droplet, jarak

penyemprotan, dan ukuran api. Tingkat penetrasi tersebut dapat ditingkatkan baik

dengan cara meningkatkan ukuran droplet, atau mengurangi jarak penyemprotan

ke pijaran api dengan cara menignkatkan tekanan semprot



BAB V PEMBAHASAN

Sistem pemadaman api (fire Protection system) dalam pemanfaatanya

sangat bergantung dari kondisi area yang akan dilindungi serta material apa yang

mungkin sebagai penyebab sumber api. Sama halnya dengan pemanfaatan kabut

air (water mist) dalam sistem proteksi api harus memperhatikan keadaan

lingkungan atau area yang akan dilindungi. Untuk itu dalam pengkajiaan

pemanfaatan water mist pada sistem proteksi api kita melakukan studi kasus

pemanfaatannya di area Proyek PLTU SULSEL agar lebih mudah mendapatkan

gambaran tentang hal tersebut.

5.1 Karakteristik Aspek Keamanan pada PLTU

Material mampu bakar padat dan cair banyak terdapat di PLTU seperti

batubara, HSD oil, minyak pelumas, material dari karet atau material mampu

bakar lainya dan bahan-bahan kimia mudah terbakar. Kita dapat melakukan

analisa terhadap hal apa saja yang mempengaruhi aspek fire safety pada sistem

ini. Pada sistem ini ada beberapa hal yang dapat berfungsi sebagai pemicu sumber

api di PLTU:

1. Api dapat bersumber dari peralatan listrik yang terdapat pada sistem ini

misalnya: berasal dari motor listrik, kabel listrik dan panel listrik akibat short

circuit atau over heat.

2. Api dapat bersumber dari batubara yang mengalami spontaneous ignition

akibat oksidasi pada suhu rendah baik yang ada di stock pile, bunker maupun

pada conveyor.

3. Api dapat berawal dari panas yang terekspose dari sistem lain ke material

mudah terbakar, misalnya bahan bakar cair, penyimpanan pada turbine oil

tanks dan bahan kimia mudah terbakar lainya mendapatkan panas dari

peralatan didekatnya.

4. Berasal dari panas yang ditimbulkan dari reaksi kimia yang sengaja atau tidak

sengaja terjadi.

5. Api bisa bersumber dari panas yang timbul akibat friksi peralatan yang ada.

Misalnya panas yang dipindahkan dari belt ke batubara diakibatkan karena

gesekan belt dengan roller yang macet.



Untuk melindungi PLTU dari kerugian akibat kebakaran maka PLTU

dilengkapi dengan sistem proteksi kebakaran. Sistem proteksi kebakaran pada

area PLTU menggunakan media pemadam berupa air, foam, CO2 dan serbuk

kimia kering(dry chemical). Sistem proteksi berbasis air menggunakan tiga

mekanisme yang berbeda, pertama berupa hidran halaman dan dalam bangunan,

kedua menggunakan mekanisme deluge system dan yang ketiga menggunakan

mekanisme sprinkler system. Media pemadam berupa air digunakan untuk

memproteksi material mampu bakar solid maupun liquid.

Media pemadam berupa foam diaplikasikan dalam betuk air foam hydrant

dan fix installation type. Dry chemical yang digunakan pada PLTU berupa fix

type. Kedua media pemadam ini digunakan untuk material yang mampu bakar

berupa liquid. CO2 digunakan dengan mekanisme flooding fix installation untuk

melindungi peralatan elektronik di main control room, electronic room dan coal

storage silo. Table V-1 merangkum jenis-jenis sistem proteksi yang digunakan

pada area PLTU.

Selain peralatan proteksi di atas, juga terdapat alat pemadam api

ringan(APAR), APAR yang digunakan berbasis CO2 dan dry chemichal. Peralatan

proteksi pasif juga terdapat pada PLTU berupa fire retardant isullation dan

terdapat alat perlindungan diri.



Tabel V-1. Tipe fire proteksi pada Proyek PLTU 2 SULSEL1

1 Buku kontrak IIIB PLTU SULSEL 2 x 50 MW, h :section 4.5-329 s.d section 4.5-330



5.2 Pemanfaatan Kabut Air pada Sistem Proteksi Kebakaran pada Area

Turbine Oil Tank

Memilih sistem proteksi kebakaran bukanlah hal yang mudah untuk

dilakukan karena dalam pemilihan media yang akan digunakan tidak ada

pembanding secara langsung yang telah diterapkan secara internasional. Selain itu

dalam mekanisme pemadam api dapat dilakukan dengan pendinginan, pemutusan

ketersediaan oksigen dan pemutusan ketersediaan campuran siap bakar dari

material mampu bakar tersebut. Setiap media pemadam kebakaran memiliki

keunggulan diantara tiga mekanisme itu sehingga mempersulit pembandingan

sistem proteksi kebakaran secara langsung. Oleh karena itu dalam penggunaanya

untuk meningkatkan peforma dari sistem proteksi maka diterapkan sistem proteksi

kebakaran yang berlapis dengan tujuan agar media pemadam api yang diterapkan

bisa saling menutupi kekurang yang lain.

Pembandingan kinerja sistem proteksi yang dilakukan umumnya dengan

membuat analisa resiko yang dapat dihindari atau timbul dari sistem proteksi yang

diterapkan. Bagaimana cara kerja media tersebut yang memberikan efek terhadap

api, panas dan hasil pembakaran. Mengkaji biaya yang timbul akibat kerugian

yang terjadi di plant, mengkaji biaya yang timbul akibat pemasangan dan biaya

yang timbul akibat limbah yang timbul setelah pemadaman pada area tersebut.

Pemilihan sistem proteksi kebakaran ialah dengan menganalisa seluruh

resiko pada area yang akan dilindungi. Turbine oil tank terdapat pada area power

house, pada area ini terdapat peralatan lain berupa peralatan penunjang turbin dan

turbine itu sendiri. Turbin memiliki kondisi kerja yang melibatkan panas tinggi

dan memiliki sistem pelumasan dengan kondisi kerja mendapat beban termal yang

besar dikarenakan terekspose pada sistem yang berhubungan dengan suhu tinggi.

Aktivitas ini menyebabkan turbine oil tank mendapat perhatian khusus dalam

pengaplikasiaan sistem proteksi kebakaran di area tersebut. Selain itu jika dilihat

secara keseluruhan pada power house terdapat boiler dan peralatan penunjang

lainnya.



Pada area ini terdapat banyak aktivitas yang melibatkan bahan bakar dan

panas. Ada beberapa hal yang dapat mengakibatkan kebakaran di area turbine oil

tanks diantaranya:

1. Hubungan pendek peralatan listrik.

2. Panas dari aktivitas yang ada terekspose ke area.

3. Panas yang dibawa oleh turbine oil saat melaksanakan fungsinya.

4. Api yang ditimbulkan dari faktor luar akibat kelalaian operator.

Pada buku kontrak Proyek PLTU SULSEL bagian 7.2.3 diinformasikan

jenis turbine oil yang digunakan ialah 32L-TSA berdasarkan standar GB 11120-

89 yang ekivalen dengan standar internasional untuk turbine oil. Properties

turbine oil jenis ini dapat dilihat pada table di bawah ini2: Tabel V-2. Properties turbine oil

Turbin oil merupakan jenis material mampu bakar cair, material mampu

bakar cair memiliki karakteristik pool fire seperti dijelaskan pada bab IV. Besar

panas yang dilepaskan sangat bergantung dari besar diameter pool fire. Pada

minyak pelumas seperti turbine oil memiliki flash point dan titik didih yang tinggi

(>1000C) dan saat terbakar memiliki suhu pemukaan yang tinggi. Fenomena

beresiko tinggi lainya yang dapat terjadi pada material mampu bakar cair adalah

2 Katalog KunLun Lubricant, “Anti –Oxidation, Anti-Rust Turbine Oil L-TSA 32,46, 68, 100”, PetroChina Lubricant Co.ltd.



BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion) dimana terjadi ledakan

pada material mampu bakar cair akibat penyalaan yang timbul dikarenakan uap

terbentuk secara berlebihan dan memberikan tekanan yang berlebih pada tanki.

Hal ini bisa diakibatkan karena panas yang dibawa oleh material cair tersebut atau

panas yang terekspose pada tanki penyimpanannya.

Selain karekteristik tersebut, turbine oil yang digunakan merupakan liquid

dengan densitas lebih kecil dari air, maka nilai specific gravity akan lebih kecil

dari 1 (air = 1) yang menginformasikan turbine oil mengambang di atas air,

sehingga penggunaan air yang berlebihan pada kebakaran yang melibatkan

material mampu bakar ini dapat menyebabkan material mampu bakarnya

mengambang di atas air dan api yang tak padam akan menyebar dan memperluas

area kebakaran dan memperbesar resiko dan kerugian.

Karakteristik dari proses pembakaran dari terbakarnya tubine oil

membutuhkan media pemadam api dengan performa di bawah ini:

1. Media pemadam api yang digunakan pada area ini haruslah memiliki

kemampuan mendinginkan yang baik. Karena suhu permukaan bahan yang

terbakar cukup tinggi dan dapat menyebabkan reignition. Selain itu juga

untuk mencegah BLEVE yang disebabkan ekspose panas ke tanki.

2. Media pemadam api yang dibutuhkan memiliki gravitasi jenis (specific

gravity) lebih kecil dari tubine oil, agar dalam proses pemadaman tidak

menyebabkan material yang dipadamkan mengambang dan memperbesar

area penyebaran api.

3. Karena pada area tersebut banyak terdapat peralatan lain, maka media

pemadam yang digunakan tidak bersifat korosif.

4. Selain hal di atas, biaya yang dikeluarkan untuk instalasi, untuk operasi

dan perawatan serta pembersihan residu setelah penggunaan menjadi

pertimbangan dalam memilih sistem proteksi yang akan diterapkan.

Desain sistem proteksi pemadam kebakaran yang digunakan pada area ini

berdasarkan buku kontrak bagian 4.5.7, dijelaskan bahwa sistem proteksi yang

digunakan berbasis dry chemical dan air dengan mekanisme deluge system.



Sistem ini diaplikasikan secara berlapis dengan tujuan untuk saling menutupi

kekurangan dari media yang digunakan. Selain 2 sistem yang digunakan untuk

first respone, terdapat hidran yang melingkupi seluruh area PLTU termasuk

power house. Hidran merupakan sistem proteksi yang menggunakan media air,

sistem ini berjenis flooding dan digunakan apabila sistem first respone tidak

mampu mengontrol api. Karakteristik dari media pemadam yang digunakan dapat

dilihat pada table di bawah ini: Tabel V-3. Properties air dan dry chemical

Parameter Air Dry chemical3

(ammonium phosphate)

Fase dalam keadaan normal Liquid Aerosol padat (koloid)

Titik didih (0C) 100 190 (decomposisi) Densitas (kg/m3) 1000 1600 (solid partikel)

Specific gravity 1 1.619 (solid partikel)

Kalor laten uap (kJ/kg) 2260 97 (kalor lebur)

Kalor jenis (kJ/kg K) 4.2 1.42

Konduktivitas listrik Konduktor Non‐Konduktor

Toksisitas Tidak

beracun Menyebabkan iritasi

Korosif Rendah Sedang

Air memiliki kemampuan pedinginan yang baik dibandinngkan dry

chemical karena air memiliki cp dan asorbsi panas yang lebih besar pada saat

penggunaanya dalam memadamkan api dan dry chemical memiliki kemampuan

smothering untuk mengurangi kadar oksigen yang baik dalam pemanfaatannya

sebagai media proteksi kebakaran karena akan membentuk lapisan metaposphoric

acid yang menyelimuti permukaan bahan bakar saat dry chemical terdekomposisi.

Tetapi penggunaan dry chemical memiliki beberapa kelemahan diantaranya4:

1. Dry chemical stabil pada suhu rendah dan sedang hingga suhu 49OC, sehingga

penyimpananya memerlukan perhatian yang khusus.

3 Catalog produk dari http://cameochemicals.noaa.gov/chris/APP.pdf 4 Fire protection handbook (eighteenth edition by NFPA) section 6-21, dry chemical agents and application system.



2. Dapat terdekomposisi oleh zat kimia lain seperti asam dan alkalin, sehingga

dalam penanganan memerlukan perhatian khusus.

3. Keberadaan lapisan inert pada permukaan material mampu bakar tidak

bertahan lama, untuk itu dalam penggunaanya digunakan air sebagai pemadam

tambahan untuk mencegah reignition.

4. Keberadaan lapisan inert seperti lapisan metaphosporphoric acid yang

terbentuk pada penggunaan monoamonium phosphate sebagai media

pemadam susah untuk dibersikan pada peralatan. Sehingga menimbulkan

biaya tambahan untuk membersihkan

5. Penggunaan dry chemical juga dapat menimbulkan korosi pada peralatan

karena dry chemical bersifat korosif, sehingga penggunaanya membutuhkan

perhatian khusus.

6. Penggunaan juga harus memperhatikan keberadaan operator karena dry

chemical dapat menyebabkan iritasi pada mata, selaput mukosa dan kulit.

Penggunaan media pemadam berupa spray air yang konvensional (seperti

deluge system) juga dapat menimbulkan resiko jika penggunaanya secara

berlebihan, karena turbine oil yang memiliki specific gravity lebih kecil dari air

sehingga turbine oil dapat mengambang di atas air. Oleh karena keterbatasan ini

saya melakukan pengkajian terhadap penggunaan spray air dengan efektifitas

yang lebih baik untuk mereduksi penggunaan dry chemical.

Pada perencanaan sistem proteksi untuk kondisi ini kita menggunakan

sistem proteksi yang berbasis kabut air (water mist). Pada sistem ini terdapat

beberapa hal yang membedakan dari sistem konvesional yaitu adanya udara tekan

yang digunakan untuk mendorong sehingga dapat dihasilkan tekanan tinggi pada

air, selain itu digunakan nossel yang berbeda dengan nossel konvesional untuk

menghasilkan kabut air. Karena menggunakan udara tekan maka ada tambahan

sistem udara tekan pada sistem proteksi kebakaran berbasis kabut air.

Pemanfaatan kabut air pada sistem proteksi kebakaran dapat dilihat pada skema di

bawah ini:



Gambar V-1. FBD water supply system pada water mist

Alasan pemilihan sistem berbasis kabut air yang digunakan pada kondisi

ini didasarkan pada prinsip pendinginan pada proses pemadaman api, metode

pemadamannya sebagai berikut:

Atau

Seperti penjelasan pada bab IV, untuk terjadinya pembakaran diperlukan

3 hal yaitu: adanya campuran bahan bakar yang siap bakar, adanya energi yang

cukup dan adanya jumlah oksigen yang cukup. Jika hal tersebut tidak terpenuhi

maka pembakaran tidak bisa terlaksana. Hal ini yang digunakan sebagai landasan

desain kabut air. Sistem pemadam kebakaran berbasis air memiliki kelebihan

dimana kalor jenis yang tinggi (4.2 kJ/kg K), kalor laten yang tinggi (2260 kJ/kg)

dan perubahan volume yang besar saat menguap (dengan masa yang sama dapat

berekspansi 1700 kali dibandingkan saat dalam fase cair)5.

Sedangkan pada material cair proses pendingnan permukaan harus

menggunakan jumlah air yang tidak berlebih. Hal ini bisa dilakukan jika butiran

5 Liu, Z; Kim. A.K, A Review of Water Mist Fire Supression System-Fundamental Studies, Journal of Fire Protection Engineering, v. 10, no. 3, 2000, h: 32-50



air tidak terlalu berat dan besar. Sehingga panas yang diterimanya pada selang

waktu jatuh bisa diserap dengan baik untuk menguapkanya. Memperkecil

diameter droplet berarti memperbanyak jumlah droplet dan memperbesar luas

area perpindahan panas, selain itu dengan memperkecil ukuran droplet dapat

memperbesar nilai koefisien transfer panas dari api ke air sehingga mempercepat

proses penyerapan panas oleh kabut air. Agar semua panas yang diberikan dapat

diserap maka laju perpindahan panas haruslah sama sehingga tidak ada air yang

terbuang percuma karena tidak menyerap panas dengan baik. Hal ini dapat

dijelaskan secara teoritis melalui persamaan di bawah ini:

dimana

bahwa untuk perpindahan panas pada spray air ,besar koefisien transfernya

dipengaruhi oleh diameter droplet dengan hubungan 6 atau

dengan relasi ~ 1 . Akibatnya proses pemadaman lebih cepat karena

penyerapan panas lebih baik dan mempengaruhi jumlah residu dari air tersebut.

Kelebihan ini dapat menutupi kelemahan dry chemical untuk melakukan

pendinginan sehingga kemungkinan reignition bisa direduksi. Selain itu pada

droplet memiliki laju perpindahan panas yang lebih besar memberikan

keuntungan pada kesempurnaan evaporasinya sehingga humidity pada ambient

bertambah yang meningkatkan energy untuk mengevaporasi cairan yang terbakar

dan memberikan efek smothering pada api.

Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan tentang karakteristik water

mist didapatkan persamaan yang menggambarkan pengaruh diameter droplet

terhadap dinamika water mist7.

6 Herterich, A.O., Library of the Science of Fire Protection and Related Areas: Section 3:

the Diffuse Jet – Spray Jet, The Dr. Alfred Huthig Publishing Co., Heidelberg, 1960. 7 Chaiken, Robert F; Smith, Alex C, Water Mist Extinguishment of Pool Fire: A

Parametric Approach, U.S. Department of Health and Human services National Institute for Occupational Safety and Health, Piitsburgh.



dimana Vd merupakan kecepatan jatuh droplet, L adalah tinggi plume dari api, tv

adalah waktu jatuh droplet ke api secara vertical, rd adalah radius droplet, g adalah

kecepatan gravitasi, pw densitas dari air dan ŋ merupakan viskositas dari udara.

Persamaan di atas menjelaskan bahwa kecepatan kabut air berkurang saat

radius dari dropletnya diperkecil, kecepatan droplet berbanding kuadratik dengan

radius dari dropletnya(Vd ~ rd2). Pada penelitiaan tersebut juga disimpulkan

bahwa waktu jatuh droplet dalam api secara vertical bertambah saat diameter

dropletnya dikurangi, diketahui dari persamaan di atas bahwa waktu jatuh secara

vertikal berbanding terbalik dengan kuadrat akar dari jari-jari droplet(tv ~ 1/rd2).

Kecepatan droplet yang rendah dibandingkan spray biasa memperkecil

momentum yang diberikan pada peralatan yang ada di area yang dapat

mengurangi water damage. Selain hal itu butiran air yang halus lebih efektif

penguapanya karena waktu jatuh ke api lebih lama. Sehingga penggunaan pada

pool fire dengan resiko mengambangnya api (spill fire) pada air lebih kecil karena

residu airnya lebih sedikit.

Penggunaan air memberikan keuntungan lain dibandingkan penggunaan

dry chemical. Air lebih mudah dalam penanganannya dan transportasinya karena

stabilitasnya lebih baik. Air memiliki harga lebih murah dan ketersedianya lebih

banyak serta biaya pembersihan relatif lebih murah karena tidak meninggalkan

residu yang lengket. Penggunaan air relatif lebih fleksibel karena tingkat

korosifnya lebih rendah dibandingkan dry chemical dan air tidak menyebabkan

iritasi. Harga media pemadam api dipasaran dapat dilihat pada table di bawah ini: Tabel V-4. Harga media pemadam kebakaran8

NO. Tipe Media Harga 1 Chemical Powder Rp 75.000 / Kg 2 CO2 Rp 50.000 / Kg3 Foam Rp 120.000 / Lt 4 Halon 1211 (Trien) Rp 200.000 / Kg 5 Air Rp 45 / Lt *

*PLNE (cost untuk fresh water = $ 4.5/m3)

8 http://www.iklanwebid.com/2009/10/16/alat-pemadam-kebakaran-apar.-.fire-extiquisher-html.



BAB VI KESIMPULAN

1. Besar laju transfer panas sangat dipengaruhi oleh besaran butiran droplet.

Dengan droplet yang lebih halus koeefisien transfer panas dan luas permukaan

perpindahan panas lebih besar sehingga waktu pendinginan lebih cepat dan

memberikan waktu pemadaman lebih cepat dan mengurangi resiko reignition.

2. Menggunakan kabut air pada sistem proteksi kebakaran, dapat memperkecil

water damage karena kabut air yang butiranya lebih kecil sehingga

momentum yang kecil pula.

3. Memperkecil butiran droplet air dapat mengurangi air residu dalam proses

pemadaman api, karena pemadamanya lebih cepat dan waktu berada droplet

lebih lama didalam api. Sehingga kemungkinan material yang terbakar

mengambang pada air semakin kecil.

4. Memperkecil droplet air dapat mempercepat penguapannya sehingga

membantu dalam mengurangi kadar oksigen pada reaksi karena pertambahan

volume air menjadi 1700 kali saat menguap.

5. Jika dibandingkan dengan penggunaan dry chemical untuk pemadaman pool

fire penggunaan kabut air relatif lebih rendah biaya ya karena air yang relatif

lebih murah penyedianya dan residunya lebih mudah dibersikan dibandingkan

dry chemical.

6. Air memiliki tingkat kestabilan yang lebih baik dari dry chemical sehingga

lebih mudah penanganannya.

7. Air memiliki efek yang lebih kecil terhadap operator dan sistem lain di area

penggunaanya dibadingkan dry chemical.



DAFTAR PUSTAKA

[1] Chaiken, Robert F; Smith, Alex C, Water Mist Extinguishment of Pool Fire:

A Parametric Approach, U.S. Department of Health and Human services

National Institute for Occupational Safety and Health, Piitsburgh

[2] Drysdale, Dougal, An Introduction to Fire Dynamics Second Edition, John

Wiley & Sons Ltd, England, 2003.

[3] Fire Protection Handbook: Eighteen Edition by NFPA

[4] Herterich, A.O., “Library of the Science of Fire Protection and Related

Areas: Section 3: the Diffuse Jet – Spray Jet,” The Dr. Alfred Huthig

Publishing Co., Heidelberg, 1960.

[5] Kaymakci, Edorgan ; Dedari, Vedat, Relations between Coal Properties

and Spontaneous Combustion Parameters, Turkish Journal of Engineering

and Environmental Science, 2002.

[6] Liu, Z ; Kim A K, A Review of Water Mist Fire Suppression System-

Fundamental Studies, Journal of Fire Protection Engineering, Canada, 2000.

[7] Mastorakos, E., “Combustion in Power Generation”, Lecture Hand-out,

Cambridge University Engineering Department, UK, 2003.

[8] Wentz, Charles A., Safety, Health, and Environmental Protection, The

McGraw-Hill Companies, Inc., United States of America, 1998



LAMPIRAN

Free body diagram water mist system pada area turbine oil tank:



Lay-out dry chemical system pada kontrak:

TS Kirim k Dozan

Documents

Transcript of TS Kirim k Dozan