PEMODELAN
PYROSIM
DI PT PERTAMINA PLUMPANG
JAKARTA UTARA
Pahala Pardede1, Robiana Modjo2
Keselamatan dan Kesehatan Kerja, Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Indonesia
Email: pahala.pardd@gmail.com
Abstrak
Industri minyak bumi dan gas dihadapkan pada risiko besar (high risk) terkait dengan kecelakaan yang berhubungan dengan kebakaran dan ledakan pada fasilitas produksi, salah satunya pada tangki timbunnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pre-fire planning dengan menilai risiko kebakaran yang mungkin terjadi pada tangki timbun T-15 PT Pertamina Plumpang, Jakarta Utara menggunakan simulasi PyroSim Fire Modelling. Teknik pengolahan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis deskriptif. Hasil penelitian menunjukkan tangki berisiko mengalami kebakaran dengan skenario unobstructed full liquid surface fire dengan bentuk pool fire. Laju pelepasan kalor yang dihasilkan sebesar 4.009.592,47 kW dengan durasi kebakaran dari volume terbakar 100% 48,89 jam dan ketinggian api 53,12 m. Suhu yang diterima Tangki terdekat berjarak 30,5 meter dari Tangki terbakar adalah 1075 0C. Hasil penelitian merekomendasikan pentingnya dilakukan perencanaan dalam menghadapi kemungkinan kebakaran yang terjadi karena bisa menimbulkan efek domino bagi tangki sekitar dan memastikan kebutuhan air dan foam tercukupi
Kata kunci: Pre-fire planning, Risiko Kebakaran, temperatur, pyrosim, kebutuhan air, foam
Pre-Fire Planning Assessment in Oil Premium Fuel Tank Using PyroSim Fire Modelling at PT Pertamina Plumpang, North Jakarta
Abstract
Oil and gas industry faced high risk related to fires accident and explosions in production facilities, one of which is on the storage tank. This study aims to assess the pre-fire planning by assessing the risk of fires that may occur on the storage tank in T-15, PT Pertamina Plumpang, North Jakarta by using simulation PyroSim Fire Modelling. Data processing techniques used in this study is descriptive analytical. The results showed storage tank has high risk fire based on scenarios full unobstructed surface liquid pool fire. Heat Release Rate is 4.009.592,47 kW, burning duration of 100% tank volume is 48,89 hours with flame height 53,12 m. Temperature received by the closest tank at 10750C. Results of research conducted recommend the importance of planning for a potential fires because it can cause a domino effect around the tank and ensure the water and foam needs fulfilled.
Pendahuluan
Tangki timbun di sebuah pabrik minyak mengandung bahan kimia dalam jumlah besar yang berbahaya dan mudah terbakar. Sebuah kecelakaan kecil bisa menyebabkan kerugian jutaan dolar dan terhentinya proses produksi selama beberapa hari. Kecelakaan besar dalam sebuah tangki timbun bisa menyebabkan perkara hukum, penurunan saham, dan kebangkrutan perusahaan (James I.Chang, Cheng-Chung Lin, 2006). Kebakaran dan ledakan merupakan kecelakaan yang tidak hanya merugikan perusahaan atau negara dari segi finansial, tetapi juga bisa mengakibatkan lingkungan sekitar tercemar karena zat kimia yang dihasilkan (Huang Zhenghua, 2012), dan dampak yang lebih besar lagi adalah adanya korban jiwa. Cedera dan kerusakan material bisa juga terjadi melalui radiasi panas yang diterima dari perambatan api (Charles A. Wentz, 1998). Proses pembakaran yang mengakibatkan kenaikan tekanan dengan cepat, bisa menyebabkan ledakan terjadi (Charles A. Wentz, 1998). Kebakaran dalam industri menghasilkan panas, asap dan produk pembakaran lainnya. Energi radiasi (the radiant energy flux) bisa mengancam keselamatan orang, dan struktural bangunan yang berada di sekitar area terjadinya kebakaran (National Institute of Standards and Technology, 2000).
Sebuah studi analisis data asuransi oleh Marsh (100 kerugian terbesar di dunia) telah menunjukkan bahwa kerugian yang dialami oleh perusahaan kilang minyak dalam jangka lima tahun meningkat delapan kali lipat antara periode 1975 - 1979 dan 2005 - 2009. Chang dan Lin (2006) melakukan sebuah penelitian terhadap 242 kecelakaan tangki minyak yang terjadi selama 40 tahun terakhir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 116 kasus (47,9 %) terjadi di kilang minyak tanah (petroleum refineries) dan 64 kasus (26,4 %) terjadi di terminal dan stasiun pompa, 12,8 % kecelakaan terjadi di pabrik petrokimia, ladang minyak 2,5 %, dan fasilitas lainnya 10,3 % seperti pembangkit listrik, saluran pipa, dan lain lain. Ada tiga jenis tangki untuk menyimpan bahan kimia cair hidrokarbon, yaiu fixed or cone roof tanks, open top floating roof tank (simple pontoon or double deck), fixed roof tanks with internal floating roof (IchemE, 2008). Dari ketiga jenis tangki ini, berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Chang dan Lin, diperoleh hasil bahwa kecelakaan yang terjadi di external floating top, untuk crude oil 23 kasus, gasoline 20 kasus, oil product tiga kasus. Sedangkan kecelakaan yang terjadi untuk tangki jenis cone top, diperoleh crude oil lima kasus, gasoline tiga kasus, oil products sepuluh kasus dan yang terakhir untuk tangki jenis cone roof internal floating top, diperoleh crude oil dua kasus, gasoline tiga kasus, oil products satu kasus (James I.Chang, Cheng-Chung Lin, 2006).
Di negara-negara maju, kasus kebakaran dan ledakan menjadi ancaman setiap tahun. Jumlah kebakaran dan ledakan tangki penyimpanan bahan kimia (Storage tank) yang terjadi di Amerika Serikat selama tahun 2013 adalah sebesar 2.182 kali (National Response Center, 2013). Pada tanggal 9 Januari 2014 sebuah pabrik kimia di Charleston, Virginia Bara, US, menumpahkan crude oil sebanyak 28.000 liter sehingga mencemari sungai Elk yang mensuplai kebutuhan air untuk kurang lebih 300.000 orang, kejadian ini menimbulkan kerugian sebesar empat juta dolar US (American Water Company, 2014). Di Indonesia sendiri, kasus kebakaran dan ledakan pada tangki kilang minyak juga pernah terjadi, yakni tanggal 24 Oktober 1995 sebuah floating roof tank yang mengandung nafta, mengalami kebakaran dan mengakibatkan kerugian $38 juta (March and Mclennan, 1997). Pada Tanggal 9 Maret 2008, pipa kilang minyak PT Pertamina Cilacap terbakar karena alat pendingin meledak saat dibersihkan, kebakaran tersebut menewaskan dua orang pekerja. Pada tanggal 18 Januari 2009 terjadi kebakaran dan ledakan tangki Premium PT. Pertamina di Plumpang, tangki ini berisi 1.500 sampai 2.000 kiloliter Premium dan mengakibatkan satu korban tewas (http://nasional.news.viva.co.id, 2009). Kasus terakhir yang menimpa tangki minyak PT. Pertamina Indonesia adalah 2 April 2011, dua buah tangki PT. Pertamina di Cilacap mengalami kebakaran. Tangki yang terbakar adalah tangki 31 T-2 yang berisi High Octan Mogas Component (HOMC) kemudian kobaran api membakar tangki 31 T-3 berisi kerosine yang berjarak sekitar 50 meter (news.detik.com, 2011)
Tangki BBM PT. Pertamina Plumpang memiliki 9 tangki timbun Premium yang masing-masing tangki menyimpan ribuan kilo liter Premium dengan titik nyala -430C. Tangki ini memegang peranan penting dalam distribusi BBM ke berbagai daerah di Jabodetabek. Tangki BBM PT. Pertamina Plumpang memiliki kapasitas ribuan kiloliter BBM yang flammable sehingga tangki ini memiliki risiko kebakaran dan ledakan yang tinggi. Oleh karena risiko dan konsekuensi yang ditimbulkan dari ledakan tangki sangat tinggi maka diperlukan sebuah gambaran penilaian risiko bahaya kebakaran dan ledakan. Penanganan kebakaran selain memerlukan regu penyelamat yang handal juga memerlukan strategi, ketepatan dan kecepatan yang maksimal agar kebakaran dapat ditangani dengan tepat dan sesingkat mungkin. Oleh karena itu peneliti ingin mengkaji pre-fire planning pada tangki timbun BBM Premium di PT. Pertamina Plumpang melalui penilaian risiko bahaya kebakaran yang terjadi melalui penggambaran software PyroSim Fire Modelling.
Tinjauan Teoritis
Tidak seperti fire prevention atau fire safety inspections, pre-incident planning mengasumsikan bahwa insiden (kejadian berbahaya ) pasti akan terjadi. Pre-Fire Planning adalah perencanaan penanggulangan potensi kejadian kebakaran yang sudah disusun dan dipersiapkan sebelum terjadinya kebakaran dan sudah disosialisaikan serta dilatih sebelumnya (EPA, 2009). Untuk membuat Pre-Fire Plannning maka diperlukan sebuah identifikasi dan penilaian risiko terhadap material yang memiliki hazard. Dalam NFPA 1620 (2010) dikatakan bahwa untuk menyusun prefire planning maka diperlukan data data mengenai konstruksi/material yanng diteliti, sistem proteksi, kemampuan respon dari masyarakat atau personil indsutri, manajemen kegawat daruratan, kesediaan air dan kondisi area sekitar. Untuk melakukan penilaian risiko kebakaran diperlukan penilaian terhadap Heat Release Rate (HRR), laju pembakaran, energi radiasi yang diterima objek sekitar dan temperatur yang dihasilkan dalam jarak terdekat dan terjauh. Heat release rate (HRR) merupakan jumlah panas yang dihasilkan dari suatu pembakaran.
Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan pendekatan kuantitatif dengan menggunakan perangkat lunak
PyroSim untuk membuat pemodelan kebakaran yang terjadi dalam rangka pre-fire planning.
Beberapa pemodelan yakni heat release rate (HRR), ketinggian api (pool fire flame height), durasi terbakar tangki (burning rate duration), surface temperature, besar radiasi panas yang diterima oleh target penerima (radiant heat flux) dan radius radiasi dari kebakaran tangki yang terjadi. Perencanaan pra kebakaran ini mengikuti tahapan pada pre-incident planning yang dikeluarkan oleh NFPA 1620 (2010). Penelitian ini akan dilakukan di tangki timbun BBM Premium PT. Pertamina Plumpang yang berlokasi di Plumpang, Jakarta Utara, Indonesia. Lamanya kurun waktu pengumpulan data hingga menganalisis data adalah Mei – Juni. Objek penelitian ini adalah tangki timbun Premium T – 15 di Pertamina Plumpang, yang meliputi keadaan fisik, isi tangki, dan keadaan lingkungan lapangan. Tangki ini memiliki kapasitas Premium terbesar sehingga menghasilkan radiasi yang besar dan luas jika kebakaran terjadi. Tangki terdekat yang berpotensi mengalami radiasi akibat kebakaran yang terjadi pada Tangki T-15 adalah Tangki T-14 dan T-17. Penelitian ini mengasumsikan satu kondisi yaitu Tangki T-15 terbakar dengan bentuk unobstructed pool liquid fire. Data Primer
berupa jarak antar tangki dan sebagian jumlah media pemadam diperoleh dengan observasi langsung ke lapangan.
Teknik pengolahan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis deskriptif. Data ambient temperature, diameter dan volume tangki yang didapat akan dimasukkan ke dalam perangkat lunak Microsoft Excel standar dari United States Nuclear Regulatory Commision, untuk mendapatkan besar kebakaran yang mungkin terjadi. Besar kemungkinan kebakaran yang terjadi yakni nilai Heat Release Rate akan diinput ke dalam aplikasi Pyrosim untuk dilakukan pemodelan kebakaran, data lainnya yang diiput ke PyroSim adalah data dari lapangan berupa suhu ambient, kecepatan angin, kelembaban. Setelah diketahui besar risiko kebakaran yang mungkin terjadi dari perhitungan Exel dan PyroSim, maka tahap selanjutnya adalah menilai kebutuhan air dan foam untuk upaya pemadaman dan pendinginan. Dari metode analisis ini maka peneliti akan membuat gambaran perencanaan pra-kebakaran (pre-fire planning) yang baik, sebelum terjadi kebakaran pada tangki. Standar yang digunakan sebagai kerangka acuan dalam melakukan analisis data adalah NFPA 1620 (2010) tentang pre-incident planning.
Hasil Penelitian
Tangki di depot Plumpang terdiri dari 24 tangki timbun yang terdiri dari 2 buah tangki pertamax plus, 5 buah tangki pertamax, 2 buah tangki fame, 9 buah tangki Premium, 5 buah tangki solar, 2 buah tangki feed stock. Tangki yang dipilih dalam penelitian ini adalah Tangki T-15, karena memiliki kapasitas dan diameter terbesar diantara semua tangki. Kriteria pemilihan tangki T-15 ini adalah berdasarkan diameter kapasitas tangki terbesar dan efek domino yang ditimbulkan, jika diameter tangki semakin besar maka radiasi panas yang ditimbulkan akan semakin jauh dan besar. Tangki terdekat yang berpotensi mengalami radiasi panas akibat kebakaran Tangki T-15 adalah Tangki T-14 dan Tangki T-17. Penelitian ini mengasumsikan satu kondisi tangki T-15 terbakar. Data diameter dan tinggi tangki diperlukan untuk menghitung besar radiasi panas kebakaran, tinggi api, waktu/laju terbakarnya suatu tangki (burning rate) serta jumlah kebutuhan air untuk penanggulangan kebakaran pada tangki timbun. Berikut data diameter dan tinggi tangki penyimpanan T – 15 dan tangki tangki disekitarnya :
Tabel 1 Data Diameter Dan Tinggi Tangki Yang Akan Diteliti
Nomor Tangki Jenis Produk Diameter (m) Tinggi (m)
T – 14 Premium 48,794 11, 150
T – 15 48,800 11, 186
T – 17 48,754 11, 145
Gambar 1 Jarak Antar Tangki
Gambar tersebut mengilustrasikan area tangki dilihat dari bagian atas. Tangki yang diasumsikan terbakar adalah Tangki T-15. Dari data lingkungan, menunjukkan bahwa suhu ambien adalah 32,80C dan Kelembaban 60 % dan kecepatan angin dari arah T-15 ke T-14 sebesar 1,81m/s. Sedangkan suhu Suhu Full Liquid Pool Fire setelah terjadi kebakaran adalah 800 – 1200 0C (www.hse.gov.uk, 2014). Titik nyala material yang tersimpan dalam tangki adalah -450F ( -430C) sehingga tergolong ke dalam flammable material. Kebakaran yang terjadi di tangki penyimpanan T – 15 diasumsikan adalah unobstructed full liquid surface fire yaitu kebakaran terjadi karena tutup tangki lepas karena ledakan / kelebihan tekanan, sehingga terbentuk pool. Kebakaran pada tangki T-15 diasumsikan dengan 3 skenario unobstructed full liquid surface fire.
T– 4 19.434 KL T – 15 20.777 KL T-17 1719.29 2 KL 32 m 30,5 m
Tabel 2 Volume Skenario Kebakaran
Skenario Volume (Kilo Liter) Volume (gallons)
1 100 % = 21.338 5.636.920,8
2 97,37 % = 20.777 5.488.719,8
3 5,651 % = 1.206 318.592,5
Dalam mengestimasi nilai besar kebakaran, peneliti menggunakan Kalkulasi pada Microsoft Excel standar dari United States Nuclear Regulatory Commision (SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd Edition, 2002 ).
Tabel 3 Input Parameters Liquid Pool Fire
Fuel Spill Volume (V) gallons
Fuel Spill Area or Dike Area (Adike) ft2
Mass Burning Rate of Fuel (m”) kg/m2-sec
Effective Heat of Combustion of Fuel (∆Hc,eff) Kj/kg
Fuel Density (ρ) kg/m3
Empirical Constant (kβ) m-1
Ambient Air Temperature (Ta) °F
Gravitational Acceleration (g) 9,81 m/sec2
Ambient Air Density (ra) 1,18 kg/m3
Calculate
Note: Air density will automatically correct with Ambient Air Temperature (Ta) Input
Untuk ketiga skenario, paramater yang akan diinput ke program excel adalah sebagai berikut :
Fuel Spill Volume
- Skenario 1 : 5.636.920,8 gallons - Skenario 2 : 5.488.719,8 gallons - Skenario 3 : 318.592,5 gallons
Adike (Luas Permukaan Tangki T – 15 ), Adike = πD2/4 = 20.115,07 ft2
Mass Burning Rate of Fuel (m”) = 0,048 kg/m2-sec
Effective Heat of Combustion of Fuel (∆Hc,eff) = 44.700 kJ/kg
Fuel Density (ρ) = 740 kg/m3
Empirical Constant (kβ) = 3,6 m-1
Ambient Air Temperature (Ta) = 32, 8 oC = 91,04 oF
Gravitational Acceleration (g) = 9,81 m/sec2
Ambient air density (ρa) = 1,15 kg/m3
Setelah parameter parameter tesebut diinput maka didapat :
1. Nilai Radiasi untuk tiga skenario dengan nilai yang sama Q = 4.009.592,47 Kw. 2. Durasi Terbakar :
- Untuk volume 21.338 KL durasi terbakarnya adalah 48,89 jam - Untuk volume 20.777 KL durasi terbakarnya adalah 47,49 jam - Untuk volume 1.206 KL durasi terbakarnya adalah 2,75 jam 3. Untuk Tinggi api didapat nilai sebesar 53,12 m
4. Untuk energi radiasi panas yang diterima oleh kedua tangki di sebelah Tangki yang tebakar, dhitung dengan formula sebagai berikut :
̇
̇
Gambar 2 Point Source Model
̇ ̇ ( ) ̇ Dimana :
̇ = Energi Radiasi yang dikeluarkan (kW)
= Fraksi Radiasi
Besar sudut yang terbentuk antara jarak dari titik pusat api ke target penerima adalah 00 (cos θ = 1), diasumsikan 00, R menjadi garis datar, sehingga R = D/2 + Jarak tangki. Setelah dilakukan perhitungan maka didapat :
Radiative Heat Flux pada Tangki T – 14
kW/m 2
Radiative Heat Flux pada Tangki T – 17
=
4,66kW/m 2Dengan diketahuinya nilai risiko kebakaran yang terkandung dalam produk Premium maka dibutuhkan kapasitas air dan foam yang tersedia.
Perhitungan kebutuhan air untuk pembentukan foam mengacu pada standar NFPA 11 edisi 2010 bab 5. Ada beberapa hal yang harus ditentukan yaitu sebagai berikut :
Diameter dan tinggi Tangki T – 15 : 48,8 meter dan 11,186 meter
Foam application minimum rate : 6,5 L/min-m2
(NFPA 11 edisi 2010 bab 5 sub bab 5.2.4.2.2)
Minimum Discharge Time : 65 menit
Foam percent : 3% = 0,03
1. Perhitungan foam solution untuk kebakaran pada Tangki T – 15
Vfoam = Luas Permukaan atas Tangki T-15 x foam minimum
application rate
= ([3,14 x 48,82] / 4) x 6,5 lpm/m2 x 65 menit x 0,03 = 23.695,03 Liter
2. Kebutuhan air untuk pembentukan foam solution pada Tangki T – 15 Qwater = Luas permukaan atas Tangki T-15 x water application rate
= ([3,14 x 48,82] / 4) x 6,5 lpm/m2 x 0,97 = 11.786,75 Liter/menit
3. Kebutuhan air untuk pembentukan foam solution untuk pemadaman
melalui hydrant. Hydrant yang ada di area Tangki T-15, T-14, T-17 berjumlah 8 unit dengan masing masing 2 valve dengan tiap valve flow rate nya adalah 175 GPM . Berdasarkan NFPA 24 edisi 2010 bab 9 sub bab 9.1, minimum water hydrant rate adalah 250 gpm (946,25 Liter/menit), maka kapasitas air yang dibutuhkan adalah :
Qhydrant =Minimum water hydrant x quantity = 946,25 Liter/menit x 16 valve = 15.140 Liter/menit
4. Supply air dari fix monitor juga tersedia di area tangki. Jumlah fix
ground monitor yang ada di area tangki T -15, T-14, T-17 adalah 3 buah dengan rate 750 gpm. Berdasarkan NFPA 11 edisi 2002 bab 5 sub bab 5.2.4.2.2, minimum foam monitor rate adalah :
= πR2(diameter terbesar)x minimum application rate = [3,14 x (24,4)2] x 6,5 lpm/m2
= 12.151,3 Liter/menit = 300 gpm
Qwater monitor = 97% x Minimum foam monitor rate x quantity = 97% x 12.151,3 x 3
= 35.360 Liter/menit
Upaya pendinginan perlu dilakukan untuk mendinginkan Tangki yang terbakar dan tangki yang terkena radiasi panas. Perhitungan kebutuhan air untuk upaya pendinginan Tangki T-15, T-14, dan T-17 adalah sebagai berikut :
QCooling = Luas Permukaan Tangki x cooling application rate
Luas Permukaan Tangki T-15 = (3,14 x 48,82) / 4 = 1869, 43 m2 Luas Permukaan Tangki T-14 = (3,14 x 48,7942) / 4 = 1868,97 m2 Luas Permukaan Tangki T-17 = (3,14 x 48,7542) / 4 = 1865,9 m2 Cooling Application Rate = 12,2 (L/min)/m2 = 0.25 gpm/ft2
1. Qcooling T-15 = 1869,43 x 12,2 = 22.807,046 Liter/menit 2. Qcooling T-14 = 1868,97 x 12,2 = 22.801,434 Liter/menit 3. Qcooling T-17 = 1865,9 x 12,2 = 22.763,98 Liter/menit
Total = 68.372,46 Liter/menit
Dalam perhitungan jumlah kebutuhan foam, perlu dihitung juga kebutuhan foam hose stream. Foam hose stream disediakan saat penanggulangan kebakaran sebagai proteksi tambahan untuk tumpahan minyak yang terbakar. Minimum application rate yang dibutuhkan pengoperasian foam hose stream sebesar 50 gpm (189 L/menit) (NFPA 11, 5.9.1, 2005). Jumlah minimal selang foam ini disesuaikan dengan diameter tangki.
Tabel 4 Persyaratan Foam Hose Stream Pelengkap
Diameter Tangki Terbesar Persyaratan Minimum
Jumlah Hose Streams
D < 65 ft ( 19.5 m ) 1
65 < D < 120 ft ( 19.5 m < D < 36 m ) 2
D > 120 ft ( 36 m ) 3
Sumber : NFPA 11 5.9.1.2, 2005
Tabel 5 Waktu Pengoperasian Foam Hose Stream
Diameter Tangki Terbesar Waktu Minimum Operasi
D <35 ft ( 10.5 m ) 10 min
35< D <95 ft ( 10.5 m < D <28.5 m ) 20 min
D >95 ft ( 28.5 m ) 30 min
Sumber : NFPA 11 5.9.1.4, 2005
Diameter Tangki T -15 adalah 48,8 maka persyaratan minimum jumlah hose stream adalah 3 dan waktu minimum operasi adalah 30 menit dengan minimum application rate 50 gpm (189 L/menit). Maka ,
Vfoam solution = Jumlah hose stream x application rate x waktu minimum
= 17.010 Liter
Vfoam concentration = 3% x 17.010 = 510,3 Liter Qair = 3 x 97 % x 189 lpm = 550 Liter/menit
Sedangkan total kebutuhan media pemadam meliputi total kebutuhan air, total kebutuhan foam concentrate dan total kebutuhan foam solution. Setelah perhitungan kebutuhan volum air untuk penanggulangan kebakaran Tangki T-15 dilakukan, maka total kapasitas air yang dibutuhkan untuk pembentukan foam solution pemadaman pada Tangki T-15 dan kebutuhan volum air untuk upaya pendinginan Tangki T -T-15, T-14, dan T-17 dilakukan dengan menjumlah seluruh kebutuhan air untuk kebakaran full liquid surface fire
QTotal full liquid surface fire =Qwater + Qhydrant + Qcooling (T-15+ T-14+ T-17)+ Qhose stream +Qfoam monitor
= (11.786,75 + 15.140 + 68.372,46 + 550+35.360) Liter/menit
= 131.209 Liter/menit
Berdasarkan standar NFPA 11 bab 5 sub bab 5.2.4, tangki yang berisi bahan bakar mudah menyala dan mudah meledak dengan flashpoint dibawah 37,8 oC (100oF) membutuhkan durasi penanggulangan kebakaran minimum selama 65 menit, sehingga total kebutuhan kapasitas air selama 65 menit penanggulangan kebakaran adalah :
VTotal kebutuhan air = Jumlah Kebutuhan air x Durasi minimum = 131.209 liter/menitx 65 menit
= 8.528.585 Liter
VTotal kebutuhan foam = foam pemadam + foam hose stream = 23.695,03 + 510,3
= 24.205,33 Liter = 24.205 Liter
Sumber air yang tersedia di area Tangki Timbun disimpan dalam kolam pemadam dengan kapasitas air 2.520.000 Liter. Jumlah air ini digunakan untuk upaya pemadaman dan pendinginan Tangki Timbun TBBM plumpang. Area Tangki Timbun T-15, T-14, T-17
memiliki 3 pompa pemadam (main pump) dengan kapasitas masing masing 2500 gpm, jadi total 7.500 gpm (28.390,5 Liter/menit).
Jika ketiga pompa mampu beroperasi selama 65 menit untuk penanggulangan kebakaran full liquid surface fire, maka total kapasitas air yang mampu disuplai kedua pompa adalah :
VTotal suplai = Jumlah air yang Disuplai x Durasi Minimum = 28.390,5 liter/menit x 65 menit = 1.845.382,5 liter
Maka persentase kemampuan pemenuhan kapasitas air yang mampu disuplai adalah :
Persentase kemampuan pemenuhan kapasitas foam adalah :
Tabel 6 Kebutuhan Tambahan Air dan foam di TBBM Plumpang
Kapasitas total air yang tersimpan di TBBM Plumpang adalah 2.520.000 Liter, sedangkan laju total kebutuhan media pemadam adalah : 131.209 Liter/menit. Dari hal ini dapat dihitung berapa lama air tersebut bisa digunakan, yakni :
Jenis media Total kebutuhan
minimum media pemadam selama 65 menit (Liter) Total media pemadam yang tersedia (Liter) Kebutuhan tambahan (Liter) Air 8.528.585 2.520.000 6.008.585 Foam 24.205 16.000 8.205
Berdasarkan standar NFPA 11 bab 5 sub bab 5.2.4, tangki yang berisi bahan bakar mudah menyala dan mudah meledak dengan flashpoint dibawah 37,8 oC (100oF) membutuhkan durasi penanggulangan kebakaran minimum selama 65 menit. Dapat dikatakan bahwa kapasitas tersebut sangat tidak mencukupi.
Pemodelan Kebakaran dengan PyroSim membutuhkan beberapa input data seperti HRR yang dihasilkan, data terkait material, kelembaban, arah angin, kecepatan angin, peletakan termokopel (untuk mengetahui temperatur yang diterima oleh unit dimana termokopel diletakkan), yakni Termokope 1(THCP1) pada tangki yang terbakar, THCP2 pada tangki T-17, THCP3 pada tangki T-14. Setelah semua input dimasukkan dan fire model dirun maka didapat grafik HRR dan termokopel.
Gambar 3 Grafik HRR
Grafik di atas menggambarkan nilai Heat Release Rate dari awal mulai terjadinya kebakaran. Nilai puncak HRR pertama yaitu pada detik 7,5 s dengan nilai kalor sebesar ±31.000.000 kW. Pola ini menunjukkan bahwa uap premium sudah mulai terbakar dengan melepaskan sejumlah kalor. Selanjutnya kurva menurun dan mencapai nilai tertinggi pada detik ke 36 s dengan nilai kalor sebesar ±39.500.000. Detik selanjutnya nilai kalor yang dilepaskan konstan pada kisaran ±30.000.000 – 35.000.000 kW. Pada periode ini, nyala api sudah konstan dan uap yang ada dalam Tangki akan mengalami pembakaran steady burning rate (laju pembakaran tetap). Grafik HRR naik turun dipengaruhi oleh Oksigen, oksigen berkurang maka grafik turun, oksigen bertambah maka grafik naik.
Termokopel 1 berada pada tangki T-15, THCP 2 berada pada tangki T-17, THCP3 berada pada Tangki T-14.
Gambar 4 Grafik Penerimaan Panas Oleh Termokopel
1000 menunjukkan suhu ambient setelah terjadi kebakaran, suhu ini dikarenakan uap yang terbakar menyebabkan suhu material dan sekitar semakin panas. Selanjutnya suhu bergerak naik yang dipengaruhi oleh kondisi kecepatan dan arah angin, kelembaban, dan jarak antar Tangki. THCP1 yang terletak pada Tangki T-15 menunjukkan bahwa dari selang waktu 0 – 5 s pertama (melihat hasil perhtingan xl pada file tersimpan di Pyrosim) HRR konstan dan kemudian terus mengalami kenaikan pada detik terakhir pemodelan suhu yang dialami oleh Tangki adalah 1027,70C. Tangki T-17 yang berjarak 30,5 m dari T-15 , dan angin bergerak dengan kecepatan 1,81 m/s ke arah Tangki T-17 membuat suhu yang diterima Tangki T-17 terus mengalami kenaikan dan pada detik pemodelan terakhir (180 s), Tangki T-17 menerima suhu sebesar 1075 0C, untuk jangka waktu yang lama suhu yang diterima Tangki T-17 akan semakin naik.
Untuk Tangki T-14 , jarak dengan T-15 adalah 32 meter dan tidak ada angin yang mengarah ke Tangki T-14 menyebabkan suhu terbesar yang diterima Tangki T-14 selama durasi pemodelan 180 s adalah 10580C
Pembahasan
Risiko kebakaran pada storage tank / tangki timbun minyak tergolong high risk. Hal ini dikarenakan storage tank yang menampung flammable liquid dalam jumlah besar. Begitu pula risiko kebakaran pada storage tank minyak yang berada di Tangki Timbun Premium TBBM Pertamina Plumpang. Perhitungan HRR pada 3 skenario yaitu dengan volume yang berbeda yaitu 100 %, 97,37%, dan 5,651% tidak menunjukkan perbedaan hasil perhitungan pada HRR, dapat dikatakan perbedaan volume pada Tangki T-15 tidak mempengaruhi besar radiasi yang dikeluarkan apabila Tangki T-15 terbakar. Tiga skenario yang dibuat peneliti ingin menekankan bahwa berapapun volume material dalam tangki, tingkat kesiapsiagaan perusahaan untuk menanggulangi kejadian kebakaran harus sama. Perbedaan nilai HRR di Pyrosim dengan perhitungan manual berbeda, dikarenakan PyroSim adalah perangkat untuk pemodelan yang diharapkan bisa membuat orang yang melihat video lebih aware dengan unit yang dimodelkan di PyroSim.
Diketahui bahwa flux kalor yang diterima oleh tangki T-14 yang berjarak 32 meter dari T – 15 adalah sebesar 4,42kW/m2 sedangkan T-17 yang berjarak 30,5 meter dari T – 15 menerima radiasi sebesar 4,66 kW/m2. Berdasarkan tabel dampak radiasi panas yang
diterbitkan oleh World Bank Technical Paper No.55, 1988, besar radiasi kW/m2 dan 4,66 kW/m2 akan menyebabkan perasaan sakit/luka pada manusia jika durasi lebih dari 20 s (SFPE, 2002, Tabel 5-13.3, hal. 5 – 186 ), hal ini berisiko buruk terhadap fire fighter pada saat penanggulangan kebakaran.
Berdasarkan tabel tersebut maka dapat dikatakan bahwa ketahanan manusia terhadap panas pada tingkat 4 Kw/m2 yaitu pada jarak 59,55 meter, artinya itu adalah jarak aman untuk kru pemadam kebakaran bekerja. Dengan jarak 59,3 meter kru pemadam bekerja memadamkan api dalam durasi minimum 65 menit adalah durasi yang cukup lama, maka diperlukan alat pelindung diri berupa baju pelindung panas dan helm, agar panas yang terpajan tidak langsung mengenai tubuh pemadam. Pada jarak tersebut juga terdapat fasilitas produksi lain yang perlu dilindungi yaitu pipa manifold yaitu pipa yang yang membawa minyak mentah dari sumur di dalamnya masih bercampur dengan berbagai macam senyawa. Selain itu juga terdapat juga fasilitas pipa water dan foam, rumah warga (pemukiman) dan ratusan drum oli/pelumas di dekat area tangki, dan foam storage tank.
Dari hasil pemodelan menggunakan PyroSim, Tangki T – 14 menerima suhu terbesar 1058C. Sedangkan Tangki T-17 menerima suhu pada akhir pemodelan selama 120s yakni 10750C dan suhu ini terus naik karena dipengaruhi oleh kecepatan angin. Material yang tersimpan dalam Tangki memiliki flash point (titik nyala) -450F atau -430C sementara suhu yang diterima oleh Tangki T-14 dan T-17 masih sangat tinggi, sehingga akan membahayakan bahan tersimpan yang ada dalam tangki. Penerimaan panas yang masih sangat tinggi juga dipengaruhi oleh parameter jarak antar tangki. Oleh karena itu diperlukan perlindungan spesifik pada tangki penyimpanan untuk mengurangi radiasi panas yang dapat mencapai tangki apabila terjadi kebakaran.
Kesimpulan
1. Tangki penyimpanan premium T-15 beresiko mengalami kebakaran dengan skenario unobstructed full liquid surface fire dengan bentuk kebakarannya pool fire
2. Radiasi panas terhadap tangki di sekitar T-15 adalah :Terhadap Tangki T-14 yang berjarak 32 meter dari T – 15 adalah sebesar kW/m2 sedangkan T-17 yang berjarak 30,5 meter dari T – 15 menerima radiasi sebesar 4,66 kW/m2. Berdasarkan tabel dampak radiasi panas yang diterbitkan oleh World Bank Technical Paper No.55, 1988, besar radiasi kW/m2 dan 4,66 kW/m2 akan menyebabkan perasaan sakit/luka pada manusia jika durasi lebih dari 20 s (SFPE, 2002, Tabel 5-13.3, hal. 5 –
3. Kapasitas total media pemadam baik air dan foam di TBBM Plumpangmasih kurang. Total kebutuhan air tambahan untuk penanggulangan kebakaran pemadaman dan pendinginan dengan skenario unobstructed full liquid surface fire dalam durasi minimum 65 menit (NFPA 11 bab 5, 2002) adalah 6.008.585 liter air dan total kebutuhan tambahan foam adalah 8.205 liter. Ketersediaan air di lapangan sangat kurang
4. Simulasi pemodelan kebakaran menggunakan PyroSim Fire Modelling menunjukkan suhu pada tangki yang terbakar berkisar pada 10270C. Sedangkan pada tangki terjauh, yaitu Tangki T-14 suhunya pada detik ke 180 adalah berkisar 10580C. Sedangkan pada tangki T-17 suhunya pada detik 180 adalah sekitar 10750C. Dengan temperatur yang tinggi di sekitar tangki, apabila vapor premium mencapai flashpoint, maka akan terjadi kebakaran katastropik melibatkan tangki tangki sekitarnya
Saran
1. Skenario prefire planning yang dilakukan oleh tim regu pemadam dengan bidang LK3 PT. Pertamina Plumpang sudah rutin, namun untuk skenario kebakaran perlu dipertimbangkan untuk kondisi terburuk, agar pemenuhan kapasitas total air dan foam bisa tercukupi.
2. Jika memungkinkan memodifikasi jenis tangki fixed roof tank menjadi floating roof tank.
3. Menyediakan satu tangki kosong sebagai tempat untuk memindahkan uap flammable material dari tangki yang berisi material.
4. Menambah kapasitas foam concentrate dan kapasitas kolam air yang masih sangat kurang
Daftar Referensi
American Institute of Chemical Engineers Center for Chemical Process Safety (CCPS)., 2000. Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis (2nd ed.). New York : AIChE American Petroleum Institute., 1998. Fire Protection in Refineries: API Recommended
Practice 2001. 7th ed. Washington, DC: Author.
Ananda, Pia., 2012. Kajian Prefire Planning Pada Stasiun Refinery Cilacap Tahun 2012. Depok: Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Indonesia
Anon., 1927. International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry, and
Technology. New York: McGraww-Hill.
Anugrah, A., 2011. Kebakaran Meluas, Ledakan Terus Terdengar di Pertamina Cilacap. [Online] Available at:
http://news.detik.com/read/2011/04/02/170043/1607294/10/kebakaran-meluas-ledakan-terus-terdengar-di-pertamina-cilacap [Accessed 10 February 2014].
Chang, J.I. & Lin, C., 2006. A study of Storage Tank Accidents. Journal of Loss Prevention in The Process Industries, 19, pp.51-59.
Chang, H.L. et al., 2011. Initial Fuel Temperature Effects on Burning Rate of Pool Fire. Journal of Hazardous Materials, 188, pp.369-74.
Crowl, D.A., 2003. Understanding Explosions. New York: American Institute of Chemical Engineers
Crowl, D.A., 2012. Minimize the Risk of Flammable Materials. US: Michigan Technological University
Davletshina, T. A., & Cheremisinoff, N., 1998. Fire and Explosion Hazards Handbook of Industrial Chemicals. United States of America: Noyes Publications.
Fossa, M. & Devia, F., 2008. A Model For Radiation Evaluation and Cooling System Design in Case Of Fire in Tank Farms. Fire Safety Journal, 43, pp.42-49.
Furness, A., & Muckett, M., 2007. Introduction to Fire Safety Management. Oxford: Charon Tec Ltd.
Khan, F.I. & Abbasi, S.A., 1999. Major Accidents in Process Industries And A Analysis of Causes and Consequences. Journal of Loss Prevention, 12, pp.361-78.
Jiusheng, Y. et.al., 2013. Experimental Study of n-Heptane Pool Fire Behavior In An Altitude Chamber. International Journal Of Heat And Mass Transfer, 62, pp.543-52.
Less, F.P., 1996. Loss Prevention In The Process Industries. 2nd ed. Oxford: Butterworth-Heinemann.
Liquid Hydrocarbon Fuel Tanks”. Journal of Loss Prevention in The Process Industries., 25, 329 – 335
National Fire Protection Association., 2002. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. 3rd ed. Quincy, MA: Massachusetts.
McGrattan, Kevin.B., & Baum, Howard.R., & Hamins, A., 2000. Thermal Radiation from Large Poll Fires. US: National Institute of Standards and Technology.
National Fire Protection Association., 2002. NFPA 25 Standard For The Inspection, Testing,
and Maintenance Of Water-Based Fire Protection System. 2002 ed. Quincy, MA: Author
National Fire Protection Association., 2003. NFPA 20 Standard for The Installation of Stationary Pumps for Fire Protection. 2003 ed. Quincy, MA: Author
National Fire Protection Association., 2003. NFPA 30 Standard For The Flammable and
Combustible Liquid Code. 2008 ed. Quincy, MA: Author
National Fire Protection Association., 2005. NFPA 11 Standard For Loq-Medium-High
Expansion Foam. 2005 ed. Quincy, MA: An Inter
National Fire Protection Association., 2010. NFPA 1620 Standard For Pre-Incident Planning. 2010 ed. Quincy, MA: Author.
Ramli, Soehatman., 2010. Petunjuk Praktis Manajemen Kebakaran. Jakarta: Dian Rakyat Thunderhead Engineering Consultants, Inc., 2010. PyroSim: A Model Construction Tool For
Fire Dynamics Simulator. Version 2010.2.1407. [Computer software]. Manhattan, USA:
Author
UK, H.G., 2014. Healt and Safety Executive. [Online] Available at:
http://www.hse.gov.uk/offshore/strategy/pool.htm [Accessed 7 July 2014]. Van den Schoor, F. Norman, F. & Verplaetsen, F., 2006. Influence of The
Ignition Source Location on The Determination of The Explosion Pressure at Elevated Initial Pressure”. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 459-462.
Wang, W.-h., XU, Z.-s. & SUN, B.-j., 2013. Numerical Simulation Of Fire Thermal Radiation Field For Large Crude Oil Tank Expossed to Pool Fire. Procedia Engineering, 52, pp.395-400.
Wentz, Charles, A., 1995. Chemical Engineering Series. New York: McGraw-
Zhiyong, L., Xiangmin , P., Meng, X. & Jianxin, M., 2012. Study on The Harm Effects of Release From Liquid Hydrogen Tank by Consequence Modelling. International Journal
