BLAST EFFECT CALCULATION MENGHITUNG DAMPAK SUATU LEDAKAN

(1)

BLAST EFFECT CALCULATION

“MENGHITUNG DAMPAK SUATU LEDAKAN”

CREATED BY:

DENNY FIRMANSYAH

(2)

MASALAH DI LINGKUNGAN SEKITAR

Teman-teman pasti sering mendengar beberapa kejadian di berita tabung elpiji meledak dan ledakannya tersebut menyebabkan kerugian materi bahkan sampai memakan korban.

Suatu saat kamu ditanya oleh keluarga atau temanmu memang potensi bahaya ledakan LPG seperti apa? (kamu ditanya karena kamu merupakan anak teknik kimia)

(3)

TEORI LEDAKAN (BLAST EFFECT)

DEFINISI LEDAKAN AIChE NFPA LOUVAR & CROWD (1990)

AIChE (American Institute of Chemical Engineers)

“a Release of energy that cause a blast. A blast is subsequently defines as a transient change in the gas density, pressure and velocity of the air surrounding an explosion point”

Louvar and Crowd (1990)

“explosion as a rapid expansion of gases resulting in rapidly moving pressure or shock wave”

NFPA (National Fire Protection Association)

“ the bursting or rupture of an enclosure or container due to the development of internal pressure”

Dari berbagai definisi diatas ada beberapa kesamaan yang dapat diambil yaitu:

 Suatu kejadian melepaskan energi

 Terjadi over pressure (kenaikan tekanan mendadak)

(4)

METODE ANALISA DAMPAK LEDAKAN

1. TNT EQUIVALENCY

2. TNO MULTI ENERGY

3. MODIFIED BAKER

Metode analisa ledakan yang paling banyak digunakan di dunia satt ini ialah ketiga model tersebut, dari ketiga model tersebut metode TNT Equivalency merupakan metode yang paling mudah, meskipun tingkat keakurasiannya masih kurang dikarenakan metode ini hanya mengkaji dampak ledakan dari bahan material itu sendiri tanpa memperhatikan konfigurasi bangunan ataupun penghalang di sekitar area lokasi ledakan.

APA ITU TNT EQUIVALENCY

TNT Equivalency merupakan metode analisa dampak blast/ledakan dengan cara mensetarakan potensi energi dari suatu bahan yang mudah meledak dengan banyaknya massa TNT (Tri Nitro Toluena)

(5)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 1

1. Menghitung energi ledakan material (ΔHc)

2. Menghitung equivalensi massa TNT (mTNT)

3. Menghitung “scaled distance (ze)”

4. Menghitung “over pressure (Po)”

5. Dampak kerusakan

6. FINISH

Kasus yang akan dianalisa adalah potensi bahaya ledakan dari tabung elpiji 3 kg. Secara umum LPG (Liquefaction Petroleum Gas) terdiri dari komponen utama berupa propana dan butana dengan masing-masing memiliki komposisi sebesar 70% dan 30% vol.

∆𝐻𝑐 𝑚𝑖𝑥 = %𝑀𝑜𝑙 𝑎 𝑥 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑎

+ % 𝑀𝑜𝑙 𝑏 𝑥 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑒𝑥𝑝𝑙𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑏 + ⋯ ) Data:

1. C3 Fraksi mol = 70%

2. Energy explosion C3 = -2110.3 kJ/mol 3. C4 Fraksi mol = 30%

4. Energy explosion C4 = -2750.2 kJ/mol

Comp % Mol Energy Explosion

(kJ/mol) E explosion mix

Propana 70.00% 2110.3 1477.21 Butana 30.00% 2750.2 825.06

ΔHc Mix (kJ/mol) 2302.27

Note: Data energy explosion didapatkan dari appendix B di buku ‘Chemical Process Safety 3rd_{Ed: Crowl & Louvar”}

(6)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 2

5. Dampak kerusakan

6. FINISH

Keterangan

mTNT : Massa ekuivalensi TNT (kg) ή : Efisiensi ledakan (unitless)

m : Massa bahan yang dianalisa (kg) ΔHc : Energi ledakan material (kJ/mol) E TNT : Energi ledakan TNT

Besarnya nilai efisiensi ledakan bervariasi secara umum nilai rangenya berkisar antara 1%-10%. Untuk desain konservatif worst case maka diambil nilai efisiensi ledakan sebesar 10%. Tetapi khusus propane nilai efisiensinya 5% (Chemical Process safety: Crowl & Louvar).

Untuk E TNT nilainya sebesar 1120 cal/gr atau sebesar 4686 kJ/kg atau 2016 BTU/lb.

(7)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 2

5. Dampak kerusakan 6. FINISH Data: 1. ή = 5% 2. m = 3 kg 3. BM LPG = 0.04831 kg/mol (BM Camp) 4. ΔHc Mix = 2302.27 kJ/mol 5. E TNT = 4686 kJ/kg TNT mTNT = 5% x 3 kg x 2302.27 kJ/mol 0.04831 _{mol x 4686 kJ/kgTNT}kg 𝐦𝐓𝐍𝐓 = 𝟏. 𝟓𝟐𝟓 𝐤𝐠𝐓𝐍𝐓

(8)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 3

5. Dampak kerusakan

6. FINISH

Keterangan

Ze : scale distance (m kgTNT-1/3₎

r : radius jarak dari pusat kedakan (m) mTNT : Massa ekuivalensi TNT (kg)

Pada kali ini mari kita analisa bahaya ledakan LPG pada jarak 2 m, 5 m, dan 10 m. Sehingga akan ada Ze1 , Ze2, dan Ze3. Ze 1 = 2 m 1.525 kg TNT1/3 = 1.737 m. kg TNT1/3 Keterangan Ze 1 : 1.737 m kgTNT-1/3 Ze 2 : 4.344 m kgTNT-1/3 Ze 3 : 8.688 m kgTNT-1/3

(9)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 4

5. Dampak kerusakan

6. FINISH

Keterangan

Ps : Scaled over pressure (Unitless) Po : Over pressure (kPa)

Pa : Tekanan lingkungan ( 1atm = 101.3 kPa)

Untuk menghitung over pressur diperlukan besarnya Ps (scaled over pressure). Ada dua metode yang

dapat digunakan untuk menghitung besarnya Ps, yaitu:

1. Metode grafik gambar 2. Metode rumus empiris

(10)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 4

Untuk menghitung besarnya scaled over pressure (Ps) diperlukan data Ze baik dengan metode gambar maupun metode rumus empiris. Kali ini mari kita menghitung Ps untuk masing-masing Ze1, Ze2, dan Ze3. Sehingga akan didapatkan Ps 1, Ps 2, Ps 3.

(11)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 4

Pada perhtungan scaled over pressure kali ini akan menggunakan metode rumus empiris. Metode ini akan dipilih karena lebih presisi jika dibandingkan dengan membaca nilai Ps dari grafik. Nilai masing-masing Ze 1, Ze 2 dan Ze 3 adalah 1,737 ; 4,344 ; 8,688.

𝑃𝑠 1 =

1616 1 + 1.737_4.5 2

1 + 1.737_0.048 2 𝑥 1 + 1.737_0.32 2 𝑥 1 + 1.737_4.5 2

Nilai Ps masing-masing sebaga berikut: Ps 1 : 5.702

Ps 2 : 0.752 Ps 3 : 0.238

(12)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 4

5. Dampak kerusakan

6. FINISH

Setelah didapatkan Ps (scaled over pressure), barulah menghitung energi yang ditimbulkan dari ledakan berupa over pressure (Po)

Po = Ps x Pa

Didapatkan over pressure dimasing-masing jarak tersebut:

 Po radius 2 m : 578 kPa

 Po radius 5 m : 76 kPa

(13)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 5

5. Dampak kerusakan

6. FINISH

Dampak kerusakan yang ditimbulkan dari ledakan diperoleh dari over pressure (Po) yang terhitung. Over pressure ini merupakan efek energi yang ditimbulkan dari ledakan yang mampu merusak bahkan mampu membahayakan nyawa orang yang ada disekitarnya.

Secara umum ada dua dampak yang akan di kaji:

1. Blast damage for common structure 2. Blast damage to people

(14)

(15)

(16)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 5

KESIMPULAN EFEK LEDAKAN TERHADAP STRUKTUR GEDUNG BANGUNAN:

 Radius jarak 2 m (578 kPa) : Efeknya total destruction of buildings

 Radius jarak 5 m (76 kPa) : Efeknya total destruction of buildings

(17)

LOGARITMA PERHITUNGAN: STEP 5

Rumus disamping merupakan rumus yang akan digunakan untuk menghitung blast damage to people.

Keterangan rumus

Y : merupakan probit correlation

k1, k2 : Probit parameter yang ada di tabel 2-5 V : Caustive variabel yang ada di tabel 2-5

Untuk contoh kali ini akan dikaji analisa peluang terjadinya kematian. Maka rumus Y akan menjadi:

𝑌 𝑑𝑒𝑎𝑡ℎ = −77.1 + 6.91𝑙𝑛𝑃𝑜

Po merupakan over pressure tetapi satuannya N/m2

Nilai Y (probit correlation) kemudian akan di ubah menjadi persentase peluang dengan persmaan berikut:

Jarak radius (m) Over Pressure (N/m2_{) Y death % death}

2 577662 14.57 100.00 5 76184 0.57 100.00 10 24164 -7.36 99.99

(18)

TERUS KALO BAHAYA LEDAKAN UNTUK ELPIJI

YANG BANYAK???

(19)

KALAU DI PIKIR INDUSTRI KIMIA LEBIH

BERBAHAYA

(20)

(21)