Klasifikasi Hazard Area dan Proteksi Perangkat Elektrik

Intrinsically Safe & Explosion Proof

Tidak sedikit kasus kebakaran di area depot/kilang minyak karena penggunaan peralatan listrik. Peralatan listrik / elektrikal tersebut seperti Kamera, Senter, Handphone, Handy Talky,dsb kadang harus digunakan pada area dimana terdapat uap dan atau gas yang mudah terbakar. Area ini sering disebut sebagai area berbahaya atau Hazardous Area. Jika peralatan listrik digunakan pada Hazardous Area, aturan yang ketat harus diterapkan pada peralatan tersebut, termasuk bahan material dan persyaratan desainnya.

Untuk mencegah pembakaran terhadap gas dan uap yang flammable karena peralatan listrik, ada dua metode proteksi yang paling umum yaitu “Explosion Proof / Flame Proof” dan “Intrinsically Safe”.

Kita mungkin pernah mendengar peralatan elektronik dengan spesifikasi  Intrinsically Safe/ Explosion Proof tersebut. Lalu, apa bedanya ? kenapa harus dibuat seperti itu ?

Pada umumnya “Explosion Proof” adalah metode yang lebih sering digunakan pada peralatan sensor/detector pada sistem deteksi gas, dan perangkat lain dimana tegangan (voltage) dan daya (power) lebih besar, dan biasanya instalasinya bersifat permanen. Sementara metode Intrinsically Safe lebih sering digunakan pada instalasi instrumen yang bersifat portabel.

kapan perangkat tersebut harus digunakan? supaya sedikit lebih jelas kita akan membahas secara singkat Apa itu Hazardous Area, bagaimana klasifikasinya, dan Standar apa saja yang ada.

Hazardous Area

Hazardous Area merupakan area dimana terdapat atau mungkin terdapat explosive atmosphere sehingga dibutuhkan persyaratan khusus pada saat konstruksi, pemasangan dan penggunaan peralatan listrik.

Menurut The Petroleum Rules, 1976. Suatu Area dianggap Hazardous Area, bila :

1. Terdapat hidrokarbon dengan flash point < 65⁰C,  atau terdapat konsentrasi inflammable uap atau gas pada konsentrasi yang bisa terjadi pembakaran.
2. Pengolahan, penyimpanan, dan pencampuran Hidrokarbon atau inflammable uap atau gas dengan temperatur sama atau diatas temperatur flash point -nya.

Klasifikasi Hazard Area

Mengapa perlu klasifikasi ?

HAZARDOUS AREA CLASSIFICATION adalah metoda analisa dan klasifikasi kondisi lingkungan dimana atmosfir dengan kadar uap atau gas explosif dapat terbentuk sehingga kemudian dapat ditentukan peralatan listrik yang sesuai untuk kondisi lingkungan tersebut.

Definisi hazardous location dan klasifikasinya juga dibuat oleh beberapa institusi seperti :
- NEC (National Electrical  Code) di US – dipublikasikan oleh NFPA (National Fire Protection Association).
- ICC (Interstate Commerce Commissions).
- ASA   (American Standard Assosiation American) code for pressure piping, asa . b31.4, “ liquid petroleum transportation piping system “ dan ASA b31.8, gas transmision and distribution  piping system, “ – dipublikasikan oleh ASME (American Society of Mechanical Engineers).
 - EN 60079-10.

Global Hazardous Locations

Secara umum, ada 2 sistem pembagian klasifikasi Hazardous Area yang digunakan, yaitu Divisi (digunakan di Amerika Utara) dan Zone System (digunakan di Canada dan United States).

a. Canada dan United States  :   Zone System

Zona didasarkan pada ketentuan  International Electrotechnical Commission (IEC) and the European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) standards.

b. North America :  3 Class dan 2 Divisi (NFPA/API/NFPA 70E atau NEC)

Pembagian Class berdasarkan jenis bahaya dan karakteristik explosive material, sedangkan Divisi didasarkan atas tingkat kemungkinan risiko kebakaran atau peledakan dimana material tersebut berada. 

Class I : Uap atau Gas

Division 1 : Uap dan gas biasanya ada dan atau mungkin ada kapanpun pada konsentrasi yang cukup untuk membuat ledakan (explosion hazard).

Division 2 : Uap dan gas tidak biasanya ada kecuali terdapat kebocoran pada kontainer seperti pipa atau vessel, pada konsentrasi yang berpotensial menyebabkan keadaan bahaya.

Group A, B, C, D : Grup udara atmosfir (uap dan gas) yang dikategorikan berdasarkan suhu pembakaran (ignition) dan atau Volatility. “A” adalah area paling berbahaya.

Pemilihan Perangkat Elektrik pada Hazardous Area

Bagaimana memilih perangkat elektrik untuk zona yang bervariasi tersebut? 

Ada 3 kriteria pemlihan yaitu : 1. Klasifikasi Temperatur, 2. Pengelompokan Gas (berdasasarkan ignition energy), 3. Klasifikasi Zona (0,1,2). Kita sudah membahas mengenai klasifikasi zona sebelumnya. Kedua klasifikasi lainnya adalah sbb:

1. Klasifikasi Temperatur

2. Klasifikasi Kelompok Gas

Metode Proteksi Perangkat Elektrik untuk Hazardous Area

Seperti sudah dibahas sebelumnya, untuk mencegah pembakaran terhadap gas dan uap yang flammable karena peralatan listrik, ada dua metode proteksi yang paling umum yaitu “Explosion Proof/Flame Proof” dan “Intrinsically Safe”. Namun, sebenarnya ada beberapa metode lagi seperti Moulded/Encapsulated Type “m” Protection, dan Increased Safety Type “e” Protection. Namun sekarang kita hanya akan membahas dua metode yang paling umum tersebut.

a. Explosion Proof

Klasifikasi “Explosion Proof” pada sensor/transmitter berarti rumah (housing) peralatan sudah direkayasa dan dibangun untuk memuat dan menahan kilat atau ledakan yang disebakan oleh percikan yg ditimbulkan akibat kontak perangkat switching, temperatur tinggi atau kerusakan listrik sehingga uap dan gas flammable diharapkan tetap berada dalam ‘wadah’ peralatan. Housing tersebut biasanya terbuat dari alumunium cor atau stainless steel. Wadah tsb didisain sehingga hot gases yang dihasilkan selama internal explosion dapat didinginkan sampai dibawah temperatur nyalanya.

Disamping itu, permukaan luar dari wadah tersebut tidak boleh menjadi panas yang mampu menyalakan atmosfir luar akibat energi panasnya yang mencakup Group Rating - nya. Energi panas tersebut bisa akibat  operasi normal dari peralatan yang menghasilkan panas, atau akibat busur listrik akibat kegagalan sistem pertanahan. 

b. Intrinsically Safe

Merupakan sistem energi rendah dengan menghilangkan sumber panas pada segitiga api. Energi dalam sistem dijaga agar tetap berada dibawah level yang dibutuhkan untuk menyalakan atmosfer bahkan pada kondisi abnormal. Alat proteksi yang biasa digunakan adalah Zener Diode Barrier.  Juga harus dipahami bahwa intrinsic safety adalah merupakan ‘pendekatan sistem’ dan bukan merupakan peralatan tunggal yang memberikan proteksi total.

Klasifikasi dan desain Intrinsically Safe artinya suatu perangkat elektronik (circuit dan perkabelan-nya tidak akan menyebabkan percikan api, dan tidak dapat membuat suhu permukaan menyebabkan pembakaran (ignition). Desain tersebut bukan explosion proof, dan tidak perlu dibuat explosion proof.

Standar Sertifikasi

Ada banyak peraturan dan persyaratan yang membedakan bagaimana perangkat didesain, disertifikasi dibuat dan diproduksi. Beberapa standar tersebut adalah :

-          Eropa : EN60079

-          United States  : Factory Mutual

-          Canada : CSA

Sebagai catatan, produk yang disertifikasi intrinsically safe di Eropa (EN60079-xx) tidak dapat diklaim sebagai tersertifikasi intrinsically safe di U.S atau Canada, dan juga sebaliknya. Setiap negara mempunyai peraturan setempat untuk menguji perangkat.

Standar U.S dan Canada

Class I, Division 1, Groups A, B, C, D; Class II, Groups E, F, G; Class III

Produk elektrikal, mekanikal, dan elektro-mekanikal yang mempunyai label CSA menandakan telah diuji dan memenuhi persyaratan minimum standar safety. Perangkat CSA dengan label “US” dan “C” pada pojok kanan dan kirinya menandakan telah memenuhi safety standar baik di US dan Canada.

Standar U.K dan Eropa

Zone 0, 1, 2; Group IIC, IIB, IIA, I

Sama dengan Label CSA di atas, produk yang diberikan label Ex dengan kotak hexagonal berarti telah didesain diuji agar memenuhi persyaratan minum pada kondisi Atmosfir Explosive.

Marking Perangkat Elektrik

Kode perangkat tersebut seperti pada tabel di bawah:

 Marking for North America according NEC / CEC