Sugar Dust Explotion ....

Anna Simet
Managing Editor , Biomass Magazine
asimet@bbiinternational.com

Ini adalah bahan tulisan saya saat ada tugas kuliah dulu... sayang jika tidak di share, tujuan share adalah untuk koreksi tulisan saya dan menyaring pendapat dari ahli - ahli terkait untuk menyumbang saran agar bisa lebih bermanfaat : 

Penerapan Layer of Protection Analysis (LOPA) for Sugar Industries. 

Case : Sugar Dust Explotion Imperial Sugar Company in Port Wentworth Georgia 2008 

Introduction : 

Pada tanggal 7 Februari 2008, sekitar pukul 19.15 , serangkaian ledakan debu gula di fasilitas manufaktur Imperial Sugar Factory di Port Wentworth, Georgia, mengakibatkan 14 korban jiwa yang semuanya adalah pekerja. Delapan pekerja meninggal di tempat kejadian dan enam lainnya akhirnya meninggal saat menjalani pengobatan di Joseph M. Still Burn Center di Agusta, Georgia. Tiga puluh enam pekerja dirawat karena luka bakar serius dan luka bakar sebagian. Ledakan dan kebakaran menghancurkan bangunan gula kemasan, ruang pengeringan gula dan silo, selain itu terjadi kerusakan parah pada lokasi pabrik dan loading bahan baku.

Imperial Sugar Factory adalah pabrik gula yang mengolah raw sugar cane  menjadi refined sugar . Sistem screw dan belt conveyor, serta elevator mengangkut butiran raw sugar dari silo penyimpangan dengan ketinggian 105 feet. Butiran gula ini diangkut dengan elevatr dan belt conveyor ke unit pengolahan. Kemudian setelah menjadi rfined sugar produk gula dikemas dalam runag pengemasan yang berupa bangunan 4 (empat) lantai yang dikelilingi silo, atau lengsung dimuat ke dalam lori atau penangkut di bangunan loading

The U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board (SCB) menentukan bahwa ledakan debu pertama dipicu oleh bebu yang ada pada baja tertutup di belt conveyor yang terletak di bawah silo gula. Panel penutup baja baru - baru ini diletakkan pada belt conveyor memungkinkan konsentrasi debu gula menumpuk di ruang tersebut. Sebuah sumber yang tidak diketahui memicu debu gula, meneyebabkan ledakan. Menumpuknya debu gula di lantai dan permukaan horizontal tinggi, menyebarkan debu lebih melalui bangunan. Ledakan debu sekunder terjadi di seluruh bangunan pengemasan, sebagian dari pebrik, dan bengunan pemuatan gula. Gelombang tekanan dari ledakan menyebabkan lantai beton tebal dan dinding bata runtuh, sehingga memblokir tangga dan rute keluar lainnya. Kebakaran menghancurkan bengunan pengemasan, silo, bangunan pengering dan bagian yang rusak berat dari pebrik, serta lokasi loading bahan baku. 

Penyelidikan CBC mengidentifikasi insiden tersebut disebabkan karena : 

1. Peralatan proses gula tidak dirancang untuk meminimalkan pelepasan gula dan debu gula ke dalam area kerja
2. Praktek perawatan yang tidak memadai mengakibatkan akumulasi yang signifikan dari debu gula yang mudah terbakar di lantai dan permukaan tinggi di seluruh bangunan kemasan
3. Airborne debu gula yang mudah terbakar terakumulasi di atas konsentrasi minimum meledak di dalam rakitan belt conveyor yang tertutup sabuk baja di bawah silo 1 dan 2
4. Sebuah bantalan panas di belt conveyor baja kemungkinan besar memicu ledakan debu primer
5. Ledakan debu utama dalam ruang baja tertutup belt conveyor di bawah silo 1 dan 2 memicu ledakan debu sekunder besar dan kebakaran di seluruh bangunan kemasan
6. Terjadinya kematian 14 orang pekerja akibat adanya ledakan sekunder dan rencana evakuasi darurat belum memadai. 

Proses Terjadinya Dust Explosion

Dalam industri gula,  safety system terkait ledakan debu merupakan prasyarat penting dari keselamatan operasional produksi gula. Jika ledakan tersebut (dust explosion) terjadi, konsekuensi dari kejadian ini cukup serius tidak hanya berpengaruh untuk mesin tetapi baik secara langsung maupun tidak langsung berpengaruh pada keselamtan karyawan. Ledakan ini berasal dari dust explosion, yaitu ledakan yang disebabkan oleh debu halus (fine dust) yang tersuspensi di udara dan bercampur dengan pengoksidasi lain di udara. Banyak orang yang tidak mengetahui atau menyadari bahwa bahaya ledakan debu dan serbuk halus (fine powder). Sebagai contoh bahan - bahan yang bisa menyebabkan terjadinya dust explosion adalah bahan yang berbentuk serbuk halus (fine powder) atau debu halus (fine dust) yang terbuat dari hampir semua bahan organik seperti tepung terigu, gula, plastik, tepung kanji, bahan - bahan farmasi. Serbuk logam seperti Aluminium dan Magnesium  juga bisa menyebabkan dust explosion. Kondisi - kondisi yang dibutuhkan untuk terjadinya dust explosion dapat dilihat sebagai berikut

Explosive Pentagon

Terdapat lima kondisi yang harus terpenuhi hingga terjadi dust explotion , yaitu :

• Fuel : bahan bakar berupa debu yang dapat terbakar (combustible dust). Ukuran partikel memegang peranan penting, makin kecil ukuran partikel debu maka makin mudah menyala dan terdispersi
• Oxidant : biasanya adalah oksigen, yang secara umum dapat membantu terjadinya ledakan 
• Suspension : debu harus terdispersi di udara, secara normal debu atau powder yang akan terdispersi di dalam peralatan proses produksi seperti proses mixing, grinding, atau proses lainnya. Namun dapat juga terdispersi di dalam ruangan proses produksi jika terjadi kebocoran atau tumpahan dalam jumlah besar
• Ignition Source : sumber nyala diperlukan untuk memicu nyala dari campuran debu dan oksigen. Sumber nyala bisa berasal dari listrik statis, sumber energi listriknya, nyala api terbuka, dan lain - lain
• Confinement : pembatas seperti dinding, plafon, lantai dan atap yang membentuk ruangan tertutup. Peralatan produksi seperti tangki proses, tangki penyimpanan, dust collector, dan ruang penyimpanan juga merupakan suatu confinement

Kadang - kadang ledakan kecil dapat disebabkan oleh powder atau debu yang terakumulasi di dalam area pabrik yang kemudian menyebak powder atau debu lain terdispersi (terhambur) lebih banyak ke udara yang dapat memicu ledakan berikutnya yang lebih besar. Lapisan powder atau debu di atas lantai terbuka dengan ketebalan 1/32 in (kurang dari 1 mm) dapat menimbulkan awan ledakan debu pada saat tersuspensi. Jika lapisan debu atau powder menutupi area lantai ruangan lebih dari 5% merupakan kondisi yang sudah berbahaya atau berpotensi menyebabkan dust explosion. Bagaimana kita dapat mengetahui bahwa powder atau debu sudah terlalu banyak di area kerja, ada dua cara sederhana untuk menilainya, yaitu : 

• Ketika anda tidak bisa lagi melihat warna dari lantai atau peralatan yang ada di dalam ruangan karena tertutup oleh debu atau powder
• Ketika anda bisa menuliskan nama anda dengan jelas di atas lantai atau peralatan yang ditutupi oleh debu atau powder (menulis di atas debu atau powder yang menutup lantai atau peralatan)

Untuk mengurangi potensi dust explosion maka housekeeping yang baik harus diterapkan untuk menghindari penumpukan debu di area kerja. Menghilangkan sumber - sumber nyala seperti listrik statis dengan memasang grounding, atau perawatan terhadap kabel - kabel listrik dan peralatan yang menggunakan listrik juga dapat meminimalkan potensi dust explosion. Jika anda bekerja dengan bahan - bahan yang berpotensi mengalami dust explosion, pastikan bahwa anda memahami bahayanya, cara menanganinya secara aman dan peralatan yang dibutuhkan untuk bekerja secara aman dengan bahan tersebut.

Layer Of Protection Analysis (LOPA)

Mengambil pelajaran kejadian ini dust explosion adalah suatu kejadian yang tidak boleh dianggap sepele dalam suatu proses di pabrik gula, sehingga perlu dilakukan LOPA guna pencegahan kejadian tersebut. Adapun tahapan LOPA adalah sebagai berikut : 

Menentukan Risk Kriteria

Tabel 1. Guidelines on consequence estimation

Kerugian yang ditimbulkan akibat adanya ledakan ini mencapai $1,000,000 sehingga kejadian ini masuk dalam risk criteria pada category 4. Selain menggunakan parameter pada Tabel 1 dapat juga digunakan guideline berikut : 

Tabel 2. Definition of categories of consequence

Dari parameter pada Tabel 2 maka kejadian dust explosion ini termasuk dalam kategori 5, karena menyebabkan kematian dan kerusakan pabrik. Selalin mengetahui risk criteria, untuk dapat mengetahui apakah kejadian ini perlu dievaluasi atau tidak, harus diketahui pula frekuensi kejadian, dengan menggunakan Tabel 3 berikut ini : 

Tabel 3. Sample frequency table for few initiating events

Ledakan ini terjadi karena adanya gangguan di luar sistem yang menyebabkan  timbulnya api (third-party intervention), sehingga dari Tabel 3 dapat diketahui nilai frekuensinya 1x0,00001 per tahun. Dengan mengetahui kategori dan frekuensi, risk criteria - nya dapat diketahui dengan Tabel 4 berikut 

Tabel 4. Risk Tolerance Criteria

Kejadian dust explosion ini masuk dalam risk criteria not acceptable, sehingga harus ada modifikasi dalam sistem agar kejadian serupa tidak terulang. Untuk mengetahui kemungkinan modifikasi perlu dibuat scenario LOPA untuk existing data. 

LOPA scenario existing data

Berdasarkan skenario yang telah dibuat dapat disimpulkan bahwa IPL yang terpasang tidak memenuhi risk kriteria yang telah ditetapkan, sehingga untuk menjamin agar proses dapat berlangsung secara aman dan mencegah insiden yang sama terulang maka disusun skenario baru.

LOPA skenario untuk modification process

Dengan melakukan modifikasi pada pabrik gula dengan menambahkan beberapa independent protection layer maka nilai frekuensi kejadian dust explosion dari yang 1x 0,00001/tahun dapat turun menjadi 5 x 0,000000008/tahun. Penambahan IPL ini antara housekeeping maintenance program, sensor debu, pelatihan operator, dan pelatihan emergency response. Jika dilihat pada tabel 5, nilai frekuensi setelah modifikasi menunjukkan bahwa risk criteria - nya menjadi acceptable