(Studi Kasus Pada PT. Trans Pasific Petrochemical Indotama)

(1)

8/15/2011

1

TA Teknik K3

Perancangan

Integrated System

Pada

External Floating Roof

Tank

(Studi Kasus Pada PT. Trans Pasific Petrochemical Indotama)

Oleh :

Novian Bintang Saputra 6507 040 059

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

(2)

• 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

(3)

8/15/2011

3

• Bagaimana merancang thermatic auto sprinkler dengan media FM 200

pada external floating roof tank

• Bagaimana merancang integrated system foam pada external floating

roof tank

(4)

• Untuk merancang thermatic auto sprinkler dengan media FM 200 pada

external floating roof tank

• Untuk merancang integrated system foam pada external floating roof

tank

(5)

8/15/2011

5

(6)

Fire Tetrahedron Segitiga Api

(7)

8/15/2011

7 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 (CO₂), 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

(8)

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.

(9)

8/15/2011

9 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.

(10)

• Bereaksi dengan oksidator

seperti klor, asam nitrat, O

₂

cair, O

₃

, perklorat

• Dapat

menimbulkan

peledakan atau kebakaran

(flammable liquid)

LIGHT NAPTHA

1

3

0

Flammability R eacti fity H eal th Spesific Hazard (sumber : MSDS)

(11)

8/15/2011

11

(12)

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

(13)

8/15/2011

13 DIAGRAM ALIR PENELITIAN

(14)

Identifikasi Masalah

Studi Literatur/ Studi Pustaka

1. National Fire Protection Association 2001 2. National Fire Protection Association 11

Penetapan tujuan

Pengumpulan data

Perancangan Integrated System

1. Perhitungan Jumlah FM-200

2. Perhitungan Jumlah Thermatic Auto Sprinkler 3. Penentuan Junlah Flame Detector

4. Penentuan Jumlah Foam

5. Perhitungan Jumlah Air Yang Dibutuhkan 6. Penentuan Head Kerugian pada Pipa 7. Perancangan Integrated System

Kesimpulan dan saran

Tahap Tinjauan Pustaka

Tahap Analisa dan Kesimpulan Studi Lapangan

1. Pengamatan Langsung 2. Lay Out

3. As Built

4. Pengukuran Temperatur

Tahap Identifikasi Awal

Data primer 1. Pengukuran Langsung Data Sekunder 1. NFPA 2001 2. MSDS Light Naptha 5, NFPA 11 MULAI

Tahap Pengumpulan Data

(15)

8/15/2011

15

(16)

• 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

(17)

8/15/2011

17 DIMENSI FOAM DAM

•Luas seluruh tangki/ = π x R2

Luas diameter luar = 3,14 x 65,52

= 13471,385 m2

•Luas diameter dalam = π x R2

= 3,14 x 62,52

= 12265,625 m2

•Luas Foam Dam = Luas seluruh tangki - Luas diameter dalam = 13471,385 m2 _{- 12265,625 m}2

= 1205,76 m2

•Vol. Foam Dam = luas foam dam x tinggi foam dam

= (13471,385 m2 _{- 12265,625 m}2_{) x 0,7 m}

= 844,032 m3

Foam Dam

Diameter Luar Diameter Dalam

(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

(19)

8/15/2011

19

=

= 24,6 Tabung

= 25 Tabung

Jadi, jumlah silinder Thermatic Auto Sprinkler dengan

kapasitas isi 5 kg yang dibutuhkan untuk perancangan ini

adalah 25 tabung.

(20)

• 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 m2_{.(Sumber : Permenakertrans RI No.} PER.02/MEN/1983).

• Penentuan jumlah detektor sesuai dengan luasan foam dam  Luas area foam dam = 1205,76 m2

 Luas area 2000 m2 _{= maksimal 20 Detektor}  1 detektor =

= 100 m2_/detektor.

Jadi untuk perhitungan jumlah detektor adalah Jumlah Detektor =

=

= 12,0576 detektor = 13 detektor

(21)

8/15/2011

21

- 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

(22)

- 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 + 135 galon

= 3398 galon

Dan ditambahkan safety factor 10%, maka total foam yang dibutuhkan pada perancangan ini adalah 10% + 3398 galon = 339,8 galon + 3398 galon = 3738 galon.

(23)

8/15/2011

23

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

= 74756 galon

Maka air yang dibutuhkan pada perancangan integrated sistem ini adalah

74756 gallon air atau 282981,36 liter air. (1 galon = 3,7854 liter)

(24)

LCP

Alarm

Flame Detector

Thermatic Auto Sprinkler

Operator DCS

Bladder Tank

Gate Valve

Sistem Persediaan Air Proportioner

Foam Chamber

Sistem Pemadaman Automatis

(25)

8/15/2011

25

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%

Jumlah air = 282981,36 liter air.

Discharged duration = 30 menit.

Debit Air =

=

= 9432,712 liter / menit.

= 9,432712 m

3

_/menit.

= 0,1572 m

3

_/s.

(26)

Dalam perancangan ini menggunakan pipa berdiameter 8 inchi (0,2032 m). Menurut ASME B 16.9-1993 (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 m2 - Q = V x A - V = = = 4,882 m/s

(27)

8/15/2011

27 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/s2 Viskositas air (μ) = 0,801 x 10-6_m2_/s ρair = 995,7 kg/m3 Re = (pers 2.8) Re = = = 123,012 x 106 = 1,23 x 108

(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.

(29)

8/15/2011

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

(31)

8/15/2011

31 -Elbow / Belokan = 900 _{berjumlah 4 buah dengan nilai} _{= 30 (tabel 2.10)}

H_mL= f (V2_/2g) _{(pers 2.10)} = 0,0185 x 30

= 0,0185 x 30 x 0,25 m = 0,14 m

Untuk 4 buah elbow 900 _{= 4 x 0,14 m = 0,56 m}

-Tee / percabangan berjumlah 4 buah dengan nilai = 20 (tabel 2.10) H_mL = f (V2_/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

(32)

Pipa yang digunakan berdiameter 8 inchi (0,2032 m). Menurut ASME B 16.9-1993 (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)

(33)

8/15/2011 33 H_L= (L/D) (V2_{/ 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.

(34)

- 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

(35)

8/15/2011

35

Jadi, Head Losses Total adalah

H = H Discharge + H Suction

= 8,43 m + 0,4477 m

= 8,8777 m

(36)

Specific Gravity Alcoseal (SG _foam) adalah 1,09 (Lamp 16), sehingga 𝞺 _foam adalah sebagai berikut : SG_foam = = 𝞺_foam = 1.09 x = 1086.7845

(37)

8/15/2011

37

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)

= 1086.7845 kg/m

3

_{x 9,8 m/s}

2

_{x 110 m x 0,1572 m}

3

_/s.

= 184168,2402 w

= 184,1682402 Kw (1 Kw = 1,341022 hp)

= 246,973 hp

(38)

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 m3_/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 =

(39)

8/15/2011

39 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 1086.7845 kg/m3_{x 9,8 m/s}2 = 1171553,691 Pa (1 bar = 100000 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).

(40)

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 282981,36 liter air.