Kebakaran Dan Ledakan

BAB 2:

API DAN LEDAKAN 2.1 Api

Api dapat terjadi akibat oksidasi yang sangat cepat dari material yang

dapat terbakar serta menghasilkan panas, cahaya, dan senyawa seperti

CO2 dan uap air. Jika temperatur cukup tinggi, gas dapat terionisasi

menjadi plasma. Api dapat menyebabkan conflagration yaitu kebakaran

yang tidak terkendali.

Segitiga api: bahwa api dapat terjadi jika terdapat 3 keadaan

- ada oksigen (udara), - ada zat yang combustible - ada penyala

2.1.1 Jenis-Jenis Api

Jenis-jenis api dibagi berdasarkan berbagai macam klasifikasi sebagai

berikut.

1. Klasifikasi berdasarkan fenomena yang terbentuk:

a. Fire balls

Fire balls merupakan nyala api spontan yang bersumber dari pelepasan

uap atau fluida 2 fase, umumnya terjadi pada cairan yang mudah terbakar,

memiliki titik didih tinggi dan disimpan dalam kondisi ekstrim. Energi yang

dihasilkan masih terlalu kecil untuk menghasilkan ledakan, namun daya

hancur api relatif tinggi. Beban panas yang dihasilkan : 1000 kJ/m2,

pelepasan energi cepat. Durasi nyala api relatif singkat

(beberapa detik-beberapa menit). Dispersi dipengaruhi oleh mekanisme

pelepasan gas/uap.

b. Pool Fire

Sumber nyala api pool fire adalah cairan mudah terbakar yang tumpah ke

suatu permukaan sehingga membentuk suatu kolam, atau cairan mudah

terbakar yang ada pada sebuah tangki atau wadah. Api dapat dipengaruhi

oleh adanya angin. Angin dengan kecepatan sekitar 5 m/s dapat

menyebabkan nyala api mati. Tinggi api umumnya sekitar 2 kali lipat

diameter kolam tumpahan. Nyala api berhenti saat combustible matters

17

penyebab kebakaran sudah habis terbakar, laju pembakaran

berubahubah sampai diameter kolam konstan, konten energi tidak terlalu

besar tapi cakupan kebakaran sangat besar.

c. Jet-Fire

Jet fire merupakan terbakarnya gas yang keluar dari pipa / pada point of

exit dari aliran pipa. Bentuk apinya seperti yang terjadi pada exhaust

roket. Api jenis ini sangat sering terjadi pada industri, baik secara tidak

sengaja maupun disengaja. Jet fire sengaja dimanfaatkan pada burner

dan flare systems. Nyala apinya berhenti saat aliran gas dihentikan.

Besarnya api dan pelepasan energi bisa diatur dengan mengatur laju alir

gas.

2. Klasifikasi api berdasarkan material penyebab api:

a. Kelas A (Ordinary Combustible)

Api pada kelas A merupakan Combustible Matters seperti plastik, karet,

bahan tekstil, kayu, kertas, dan bahan-bahan berbasis karbon.

Pemadaman dilakukan dengan air, foam, powder, dan wet chemicals. Api

kelas A terjadi akibat meningkatnya temperatur sampai melebihi ignition

point dari combustible matters dalam kondisi tersedianya oksigen, dan

berlangsungnya reaksi oksidasi. Manfaat api kelas A banyak digunakan

untuk keperluan sehari-hari seperti pada tungku dan api unggun.

b. Kelas B (Flammable Liquids)

Api kelas B merupakan Combustible Matters seperti cairan yang mudah

terbakar seperti bensin dan minyak tanah. Pemadaman dilakukan dengan

powder dan foam. Cairan-cairan hidrokarbon merupakan bahan bakar

yang sangat mudah tersulut oleh api. Pemadaman dengan air tidak dapat

dilakukan karena lapisan minyak akan menghalangi air berkontak dengan

api. Hal yang dapat dilakukan untuk memadamkan api kelas B adalah

menghambat reaksi oksidasi yang terjadi.

c. Kelas C (Flammable Gases)

Api kelas C merupakan Combustible Matters seperti gas hidrokarbon

seperti metana, LPG, dan gas combustible lain seperti hidrogen dan

sikloheksana. Pemadaman dilakukan dengan powder. Gas adalah bahan

bakar yang sangat reaktif, karena itu seringkali langsung menghasilkan

ledakan. Inhibisi reaksi oksidasi gas hanya bisa dilakukan dengan powder

18

senyawa Halon.

d. Kelas D (Combustible Metals)

Api kelas D merupakan combustible matters seperti logam natrium, titanium, magnesium, kalium, steel, uranium, lithium, plutonium, dan kalsium. Pemadaman api kelas D dilakukan dengan powder (NaCl, grafit, dan tembaga). Beberapa logam mudah terbakar, dan setelah terbakar menyebar dengan sangat cepat, yang paling sering digunakan terjadi adalah lithium pada baterai. Pemadaman api dilakukan dengan menyerap emisi panas, menggunakan powder.

e. Kelas E (Electricity)

Sumber api kelas E adalah energi listrik yang keluar dari sistem aliran

listrik melalui kecelakaan seperti overloaded cable. Pemadaman dilakukan

dengan powder (NaCl, grafit, tembaga), karbondioksida, halon.

Pemadaman api dilakukan dengan dengan 2 tahap, mematikan aliran

listrik dan pemadaman. Setelah aliran listrik dimatikan maka api yang

terbentuk tergolong pada kelas A.

f. Kelas F (Cooking Oil & Fats)

Sumber api kelas F pada dasarnya sejenis dengan api kelas B.

Pemadaman dilakukan dengan powder, wet chemicals, kain penutup. Api

kelas F dibedakan dari api kelas B karena sifat fisik minyak dan lemak

berbeda dengan flammable liquids. Pemadaman dapat dilakukan dengan

reaksi penyabunan.

2.2 Ledakan

Menurut NFPA (Asosiasi Pencegahan Kebakaran Nasional di AS) ledakan

adalah letupan dari suatu kontainer atau wadah akibat tekanan internal

dari deflagrasi atau detonasi (NFPA,).

2.2.1 Jenis-jenis Ledakan

1. Berdasarkan mekanisme kejadian, terdiri dari:

a. Ledakan kimia, disebabkan karena pemanasan termal dari reaksi

produk dan perubahan dalam jumlah mol reaksi tersebut.

b. Ledakan mekanik, reaksi tidak terjadi, energi berasal dari kandungan

energi dalam bahan itu, contoh ledakan tangki gas bertekanan tinggi.

19

2. Berdasarkan cepat rambat ledakan, diantaranya adalah:

a. Detonasi, efek ledakan terjadi sebelum terdengar bunyi

Gambar 2.1 Detonation gas dynamics

b. Deflagrasi, efek ledakan terjadi setelah terdengar bunyi.

Gambar 2.2 Deflagration gas dynamics

20

3. Berdasarkan letak terjadinya, diantaranya:

a. Confined, yaitu ledakan yang terjadi pada vessel atau gedung.

Contoh : BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) dan

ledakan dust (akibat pembakaran cepat dari partikel padat).

b. Partially confined, yaitu ledakan yang terjadi di luar vessel tapi di

daerah tertutup. Contoh : VCE. c. Unconfined, yaitu ledakan yang terjadi di udara terbuka.

d. Vapor cloud explosion (VCE), yaitu pelepasan mendadak sejumlah

besar uap dari bahan mudah terbakar. Jenis ledakan ini merupakan

yang paling berbahaya dan merusak dalam industri kimia dan

pemicunya tidak dapat diprediksi. Dispersi uap sepanjang lokasi pabrik

sekaligus berlangsung dengan udara penyulutan menghasilkan vapor

cloud.

Ledakan dapat menimbulkan efek-efek berikut:

1. Overpressure (tekanan yang berlebih).

2. Fragmentation (pecahan).

3. Impact (daya dorong) shockwave.

4. Panas (Heat).

Diagram logika hubungan efek ledakan dengan terlepasnya bahan ditunjukkan pada gambar-gambar berikut:

21

22

23

Tabel 2.1 Damage estimates for common structures based on overpressure (Clancey, 1972). These values should only be used for appropriate estimates.

24

25

Tabel 2.2 Damage estimates based on overpressure for process

equipment

2.2.2 Menghitung Energi Ledakan

Metode Kesetaraan TNT

Metode sederhana untuk menyamakan energi pembakaran bahan bakar

terhadap massa TNT. Persamaan kesetaraan TNT :

mTNT : massa TNT

η : efesiensi ledakan empiris m

∆Hc : energi ledakan dari gas

ETNT : energi ledakan TNT = 1.120 cal/g

: massa hidrokarbon

26

Prosedur untuk memperkirakan kerusakan akibat ledakan dengan metode

ekuivalensi TNT :

1. Tentukan jumlah total material yang mudah terbakar dalam ledakan.

2. Perkirakan efisiensi ledakan dan hitung massa ekuivalen TNT.

3. Gunakan aturan skala yang diberikan pada persamaan ekivalensi TNT

dan Gambar 2.3 untuk memperkirakan letak kebocoran pada saat

overpressure.

4. Gunakan Tabel 2.1 untuk memperkirakan kerusakan pada peralatan

proses dan struktur.

Gambar 2.3 Correlation between scaled distance and explosion peak side

on overpressure for a TNT explosion occuring on a flat

surface. Source: G. F. Kenney and K. j Graham, Explosive

Shocks in Air (Berlin: Springer-Verta, 1985).

Terdapat 4 metode untuk mengestimasi ledakan:

1. Persamaan Brode’s (pendekatan sederhana),

27

2. Persamaan Isentropik,

3. Persamaan Isotermal,

P 2

4. Ketersediaan termodinamis.

Nilai parameter ditentukan dengan menggunakan persamaan

Gambar 2.4. Energy of explosion for a compressed inert gas, computed

using four different methods. Source: D.A Crowf and C.V. Mashuga,

Understanding Explosions in the process Industries (New York:

American Institute of Chemical Engineers, in press): used permission

29