Hazardous Area Classification

Klasifikasi hazardous area adalah salah satu topik penting yang perlu dipelajari oleh Process Engineer sebagai nilai tambah keahliannya. Mengapa Process Engineer? Karena seorang Process Engineer mempunyai basis pemahaman yang baik mengenai karakteristik flammable material yang terkandung dalam suatu zat selain pengetahuan tentang processing facility/ equipment dalam suatu unit produksi minyak & gas.

Dalam prakteknya, klasifikasi hazardous area dilakukan oleh Process Safety Engineer. Pekerjaan ini dapat dimulai ketika gambar P&ID dan plant layout sudah tersedia. Bahkan seringkali terjadi, klasifikasi ini dapat berpengaruh terhadap disain suatu plot pan sehingga diperlukan relokasi suatu unit/peralatan untuk menghindari penempatannya di hazardous area.

Definisi Hazardous Area

Hazardous area adalah suatu area dimana terdapat atau mungkin terdapat suatu explosive atmosphere pada kuantitas tertentu sehingga memerlukan perlakuan khusus untuk konstruksi, instalasi, dan penggunaan peralatan listrik dan mekanikal.

Sedangkan explosive atmosphere didefinsikan sebagai campuran zat flammable dengan udara (yang mengandung oxygen), pada kondisi atmosferik, dalam bentuk gas, vapor, mist atau dust yang setelah menyala maka pembakaran akan menyebar ke campuran yang belum terbakar. Atmospheric condition dapat didefinisikan pada tekanan 0.8 - 1.1 bara dan temperature -20^oC – 60^oC, adapun peralatan listrik biasanya didisain dan ditest pada kondisi ambient yaitu -20^oC – 40^oC.

Hazardous area terdapat pada berbagai fasilitas termasuk Oil and Gas Platforms, Tankers, FPSO, Onshore Processing Facility, Storage Tanks.

Adapun klasifikasi hazardous area merupakan suatu metode analisis dan klasifikasi suatu area dimana terdapat (atau mungkin terdapat) campuran explosive gas atmosphere.

Teori Segitiga Api

Proses terbentuknya nyala api dapat dijelaskan dengan teori segitiga api atau segitiga pembakaran berikut.

Gambar 1. Segitiga Api

Terdapat 3 hal dasar yang harus dipenuhi untuk terjadinya pembakaran yaitu: (1) Zat yang mudah terbakar (fuel), (2) Oksigen (biasanya dalam bentuk udara), (3) Panas (nyala api, percikan listrik/ busur api, listrik statis, gesekan peralatan mekanis, radiasi elektromagnet, reaksi kimia). Tiga komponen ini harus berada dalam waktu yang bersamaan agar nyala api atau ledakan dapat terjadi. Jika salah satu bagian hilang, maka api tidak akan terbentuk. Jika salah satu sisi dihilangkan, maka api akan padam.

Sistem proteksi terhadap bahaya kebakaran dilakukan dengan cara mengeliminasi satu atau lebih beberapa komponen di atas. Pada kondisi dimana terdapat suatu campuran explosive gas atmosphere, maka perlu dilakukan hal berikut:

(i)   eliminasi terbentuknya zat yang mudah terbakar di sekitar sumber nyala

(ii)  eliminasi sumber nyala

Prinsip Dasar Peralatan Listrik tidak Menjadi Sumber Nyala

Kebakaran / ledakan dapat terjadi akibat adanya suatu sumber percikan dalam suatu campuran gas yang mudah terbakar. Dengan demikian lazim digunakan alat listrik yang tersertifikasi pada area tersebut untuk meminimalkan sumber percikan. Sumber percikan lainnya dapat berupa peralatan yang menggunakan baterai (telepon seluler, radio, cd / mp3 players, remote control, dst), listrik statis, percikan dari peralatan listrik atau kawat listrik (misal motor dan generator), permukaan panas dari peralatan listrik atau kawat listrik (motor, transformer, solenoid valve), radiasi elektromagnet yang kuat, dst.

Seringkali zat yang mudah terbakar dan oksigen sulit untuk dihindari atau dikontrol keberadaanya, sehingga pencegahan terjadinya sumber percikan dapat meminimalkan bahaya kebakaran.

Tujuan dari pemilihan peralatan listrik dan cara pemasangannya adalah untuk mengurangi bahaya peralatan tersebut pada tingkat yang masih dapat diterima. Cara yang utama adalah dengan menempatkan peralatan listrik diluar hazardous area. Jika hal ini tidak memungkinkan, perlu dilakukan pemilihan peralatan listrik khusus dan pemasangannya dengan teknik tertentu sehingga memenuhi persayaratan untuk dipasang di hazardous area. Prinsip dasarnya adalah memastikan agar peralatan listrik tidak menjadi sumber nyala/percikan atau tidak cukup panas untuk memicu terjadinya nyala api atau ledakan.

Klasifikasi Area

Klasifikasi area adalah suatu metode untuk analisis dan klasifikasi terhadap suatu area dengan mempertimbangkan probabilitas keberadaan flammable material, gas group dan temperature classes untuk melakukan pemilihan dan pemasangan suatu peralatan dengan aman. Alat listrik yang tersertifikasi mencantumkan beberapa parameter sbb.

Class/Division System Sistem klasifikasi yang digunakan di US dan Kanada (NFPA, NEC dan CEC Standards)	Zone System Sistem klasifikasi yang digunakan di luar US dan Kanada (IEC dan ATEX Standards)
General Notes: Class - Menentukan jenis bahan yang mudah terbakar Terdapat 3 Class yaitu: (i) Class I : Flammable vapor / gas / liquids; (ii) Class II : Combustible dusts; (iii) Class III : Ignitable fibers / flying. Pada umumnya di fasilitas minyak and gas menggunakan Class I.  Division - Kemungkinan hazardous material berada pada konsentrasi yang mudah terbakar pada kondisi tertentu. Terdapat 2 Division yaitu : (i) Division 1; (ii) Division 2	General Notes: Zone - Menentukan probabilitas keberadaan hazardous material dalam jumlah yang cukup untuk menghasilkan campuran yang eksplosif atau mudah terbakar. Beberapa faktor penting dalam penentuan zone adalah probabilitas adanya gas/vapor, kuantitas, durasi, sistem ventilasi, sifat gas Ketika terlepas ke udara (lebih ringan atau berat dari udara)
Class I Division 1 Tempat dimana terdapat konsentrasi gas/uap yang mudah terbakar yang keberadaannya: mungkin terjadi pada operasi normal. kerap terjadi karena perbaikan/pemeliharaan. Frekuensi/durasi: >10 jam/tahun	Zone 0 Tempat dimana terdapat konsentrasi gas/uap yang mudah terbakar yang keberadaannya :  terjadi secara kontinyu. terjadi dalam waktu yang lama pada operasi normal. Contoh: ruang di atas cairan minyak dalam storage tank, pipa venting di storage pada saat filling. Frekuensi/durasi: >1000 jam/tahun
	Zone 1 Tempat dimana terdapat konsentrasi gas/uap yang mudah terbakar yang keberadaannya: ·         mungkin terjadi pada operasi normal. ·         mungkin terjadi karena perbaikan, pemeliharaan, atau kebocoran. Contoh: area luar di sekitar peralatan berisi yang flammable liquid i.e. process area di sekitar vessel, pump/compressor seal system, water drainage point yang mengandung flammable liquid, sampling point. Frekuensi/durasi: 10 - 1000 jam/tahun
Class I Division 2 Tempat dimana konsentrasi gas/uap yang mudah terbakar yang keberadaannya : tidak mungkin terjadi pada operasi normal terjadi dalam waktu yang singkat akibat kondisi yang abnormal Frekuensi/durasi: <10 jam/tahun	Zone 2 Tempat dimana konsentrasi gas/uap yang mudah terbakar yang keberadaannya :  tidak mungkin terjadi pada operasi normal  jika pun terjadi maka hanya berlangsung dalam waktu singkat Contoh: titik disekitar flange joint Frekuensi/durasi: <10 jam/tahun

Tabel 1. Perbandingan Class/Div vs Zone Method 

Class/Division System Sistem klasifikasi yang digunakan di US dan Kanada (NFPA, NEC dan CEC Standards)	Zone System Sistem klasifikasi yang digunakan di luar US dan Kanada (IEC dan ATEX Standards)
General Notes: Gas Group - Penentuan jenis hazardous material berdasarkan maximum explosion pressure dan maximum safe clearance	General Notes:  Gas Group – Penentuan jenis hazardous material berdasarkan karakteristiknya yaitu besar energi yang diperlukan untuk pengapian / penyalaan campuran gas dan udara.  Terdapat 3 Gas Group yaitu: (i) Group I : Methane di bawah permukaan tanah / mining; (ii) Group II : Explosive gas/vapor di atas permukaan tanah; (iii) Group III : Explosive dust di atas permukaan tanah. Pada umumnya di fasilitas minyak and gas menggunakan Group II.
Group A Acetylene Catatan: Peralatan tersertifikasi Group A dapat digunakan di Group A+B+C+D area	Group IIC Gas dengan MESG < 0.5 mm atau MIC<0.45 Mis: Hydrogen, Acetylene, Carbon Disulphide Catatan: Peralatan tersertifikasi Group IIC dapat digunakan untuk Group IIC + IIB + IIA area
Group B Gas dengan MESG < 0.45 mm atau MIC < 0.4 Mis: Hydrogen, Butadiene, Ethylene Oxide, Propylene Oxide Catatan: Peralatan tersertifikasi Group B dapat digunakan untuk Group B+C+D area, tapi tidak dapat dipakai untuk group A area
Group C Gas dengan 0.45<MESG < 0.75 mm atau 0.4<MIC <0.8 Mis: Ethylene, Cyclopropane, Ethyl ether Catatan: Peralatan tersertifikasi Group C dapat digunakan untuk Group C+D area, tapi tidak dapat dipakai untuk Group A+B area	Group IIB Gas dengan 0.5 mm < MESG < 0.9 mm atau 0.45<MIC<0.8 Mis: Ethylene, Propylene Oxide, Ethylene Oxide, Butadiene, Cyclopropane, Ethyl Ether Catatan: Peralatan tersertifikasi Group IIB dapat digunakan untuk Group IIB + IIA area, tapi tidak dapat dipakai untuk Group IIC area
Group D Gas dengan MESG > 0.75 mm atau MIC > 0.8 Mis: Propane, Acetone, Ammonia, Benzene, Butane, Ethanol, Gasoline, Hexane, Methanol, Methane, Naphta, Natural Gas, Toluene Catatan: Peralatan tersertifikasi Group D dapat digunakan untuk Group D area, tapi tidak dapat dipakai untuk Group A+B+C area	Group IIA Gas dengan MESG > 0.9 mm atau MIC  > 0.8, mis: Propane, Acetone, Benzene, Butane, Methane, Petrol, Hexane, Larutan Cat Catatan: Peralatan tersertifikasi Group IIA area hanya dapat digunakan untuk Group IIA area, dan tidak dapat dipakai untuk Group IIB+IIC area

 Tabel 2. Perbandingan Gas Group 

Class/Division System Sistem klasifikasi yang digunakan di US dan Kanada (NFPA, NEC dan CEC Standards)	Zone System Sistem klasifikasi yang digunakan di luar US dan Kanada (IEC dan ATEX Standards)
General Notes: Temperature Class : temperatur operasi maksimum pada permukaan peralatan yang tidak melebihi Ignition Temperature. Semakin tinggi Ignition Temperature, semakin rendah Temperature Class. Ignition temperature untuk beberapa gas adalah sbb: Methane 595oC, Hydrogen 560oC, Ethylene 425oC, Butane 372oC, Hydrogen Sulphide 270oC, Cyclohexane 259oC, Diethyl Ether 170oC, dll	General Notes: Temperature Class: temperatur operasi maksimum pada permukaan peralatan yang tidak melebihi Ignition Temperature. Semakin tinggi Ignition Temperature, semakin rendah Temperature Class. Ignition temperature untuk beberapa gas adalah sbb: Methane 595oC, Hydrogen 560oC, Ethylene 425oC, Butane 372oC, Hydrogen Sulphide 270oC, Cyclohexane 259oC, Diethyl Ether 170oC, dll
T1 450 oC	T1 450 oC
T2 300 oC	T2 300 oC
T2A 280 oC
T2B 260 oC
T2C 230 oC
T2D 215 oC
T3 200 oC	T3 200 oC
T3A 180 oC
T3B 165 oC
T3C 160 oC
T4 135 oC	T4 135 oC
T4A 120 oC
T5 100 oC	T5 100 oC
T6 85 oC	T6 85 oC

Tabel 3. Perbandingan Temperature Class

Class/Division System Sistem klasifikasi yang digunakan di US dan Kanada (NFPA, NEC dan CEC Standards)	Zone System Sistem klasifikasi yang digunakan di luar US dan Kanada (IEC dan ATEX Standards)
Konsep Explosion Protection	Konsep Explosion Protection
Division 1: Explosion Proof Intrinsically safe (2 fault) Purged/Pressurized (Type X or Y) Division 2:  Hermetically sealed  Nonincendive Non-sparking Oil immersion Selaed device Purged/Pressurized (Type Z)	Zone 0: Intrinsically safe (2 fault)  Intrinsically safe “Ex ia” (2 fault) Zone 1: Encapsulation “Ex m” Flameproof/ Explosion proof “Ex d” Increased safety “Ex e” Intrinsically safe “Ex ib” (1 fault) Oil Immersion “Ex o” Powder filled “Ex q” Purged/Pressurized “Ex p” Zone 2: Energy limited “Ex nC” Hermetically sealed “Ex nC” Non-sparking “Ex nA” Restricted breathing “Ex nR”  Sealed device “Ex nC”

Tabel 4.Perbandingan Explosion Protection Method 

Search Description:

hazardous area classification

class division

zone

gas group

mesg

mic

temperature class