DESAIN INHERENTLY SAFER

INTRODUKSI

Kasus-kasus kecelakaan besar pabrik kimia yang pernah terjadi seperti Bhopal, Chernobyl, Flixborough, Seveso dan Pasadena telah menimbulkan kebakaran besar, ledakan dahsyat dan terpaparnya gas-gas beracun sehingga menyebabkan banyak kematian, cedera parah serta menyebarkan penyakit kronis bagi pekerja dan publik. Lingkungan hidup juga terkena dampaknya sampai radius tertentu dengan kerusakan yang beragam. Dibutuhkan banyak sumber daya dan waktu yang lama  untuk pemulihan kondisi  kerugian  akibat bencana menjadi normal kembali seperti semula.

Penerapan prinsip-prinsip keselamatan dan kesehatan kerja merupakan hal yang biasa dalam pengoperasian pabrik setiap harinya. Meskipun demikian, potensial berbagai kecelakaan besar yang disebabkan oleh perkembangan pesat selama produksi, penyimpanan dan penggunaan bahan-bahan berbahaya membutuhkan ketegasan dan pendekatan sistematis untuk mencegah dan mengendalikan bahaya-bahaya utama. Perlakuan ini menghubungkan aspek-aspek keselamatan dengan perencanaan, desain, penempatan unit proses, konstruksi dan pengoperasian suatu pabrik.

Tujuan yang harus ditetapkan untuk suatu perancangan proses dan pabrik adalah sedemikian hingga proses dan pabrik tersebut dengan sendirinya aman / tidak berbahaya (inherently safer).

Desain inherently safer merupakan langkah pertama menghindari bahaya daripada harus mengendalikannya, terutama dengan menghilangkan atau mengurangi jumlah bahan-bahan berbahaya dalam pabrik atau jumlah operasi yang berbahaya.

Suatu bahaya adalah sifat yang sudah melekat pada bahan, atau berbagai kondisi penyimpanan atau penggunaan. Beberapa contoh bahaya yang spesifik antara lain:

• Phosgene sangat beracun jika tertelan.
• Acetone dan Bensin merupakan bahan yang mudah terbakar.
• Asam Sulfat pekat mempunyai bahaya korosif.
• Silinder yang berisi udara dimampatkan pada tekanan 30 bar mengandung sejumlah potensial energi yang signifikan.

Kita tidak dapat merubah berbagai bahaya tersebut – karena itu sudah merupakan sifat-sifat dasar dari bahan kimia atau kondisi penggunaan. Meskipun demikian, kita dapat mengganti bahan atau merubah kondisinya (Hendershot, 1999).

Prinsip-prinsip dasarnya inherently safer ini adalah:

• Menghindari penggunaan bahan-bahan berbahaya
• Meminimalkan penyimpanan bahan-bahan berbahaya
• Menyederhanakan proses dan alternatif proses lain yang lebih layak / tidak membahayakan (Kletz, 1984).

Filosofi desain inherently safer merupakan tantangan bagi insinyur proses dan ahli kimia untuk menghilangkan bahaya dengan merubah proses, daripada harus mentoleransi bahaya dan mengendalikannya dengan mengutamakan penambahan sistem keselamatan seperti safety interlocks, prosedur pengoperasian, pelatihan, dan sistem tanggap darurat. Merubah proses untuk menghilangkan atau mengurangi bahaya adalah tindakan yang lebih dapat diandalkan dan pendekatan yang kuat untuk manajemen resiko. Penambahan sistem keselamatan tidak pernah dapat 100 % diandalkan, dan cara ini selalu mempunyai beberapa potensial kecelakaan. Untuk beberapa kasus, desain inherently safer juga lebih ekonomis, menghilangkan biaya-biaya yang terkait dengan pemasangan, pengoperasian dan pemeliharaan sistem dan alat keselamatan tambahan.

Prinsip-prinsip desain inherently safer penerapannya dalam praktek bukan hal yang selalu mudah. Desain inherently safer telah disarankan sejak adanya ledakan hebat di Flixborough tahun 1974. Saat itu kebanyakan praktisi keselamatan menitik-beratkan pengendalian bahaya yang terkait dengan proses kimia dan pabrik dengan perbaikan prosedur, penambahan sistem interlocks, dan peningkatan rencana dan tindakan tanggap darurat. Kletz mengusulkan pendekatan berbeda, yaitu merubah proses untuk menghilangkan seluruh bahaya atau mengurangi besarnya bahaya. Jika ini dapat diterapkan, berbagai prosedur dan sistem keselamatan yang rumit dapat dihilangkan.

PRINSIP-PRINSIP DASAR INHERENTLY SAFER

Beberapa perusahaan saat ini telah mempunyai prosedur perancangan agar setiap desain harus dilihat dan ditinjau kembali untuk memastikan bahwa konsep-konsep inherently safer telah diterapkan.

Kletz (1984, 1991) memberikan Prinsip-Prinsip Dasar Inherently Safer sebagai berikut:

a, Intensifikasi

Teknik ini meliputi pengurangan penyimpanan bahan-bahan berbahaya pada tingkat sekecil mungkin untuk mengurangi bahaya. Bisa juga dilakukan dengan pengoperasian reaksi atau unit operasi dalam volume yang lebih kecil, misalnya diterapkan untuk reaktor, kolom distilasi dan alat penukar panas, tetapi mungkin harus disertai pendekatan dan mekanisme yang berbeda dalam pengoperasiannya terkait reaksi kimia dan sistem pengendaliannya.

b. Substitusi

Jika intensifikasi tidak memungkinkan, pilihan lain adalah substitusi. Teknik ini meliputi penggantian bahan berbahaya (atau kondisi proses) dengan bahan / proses lain yang lebih aman. Sebagai contoh, berbagai pelarut yang mudah terbakar, refrigerants dan media transfer panas sering dapat diganti dengan bahan-bahan yang tidak mudah terbakar.

Proses-proses berbahaya juga dapat diganti dengan:

• Proses yang lebih aman serta tidak menggunakan bahan berbahaya
• Dijalankan pada tekanan dan temperatur lebih rendah.

c. Atenuasi (pelemahan)

Jika intensifikasi atau substitusi tidak mungkin atau tidak dapat dilakukan, alternatifnya adalah pelemahan. Teknik ini adalah menggunakan bahan-bahan berbahaya pada kondisi yang tidak membahayakan. Misalnya:

• Jumlah klorin, ammonia dan LPG dapat disimpan sebagai cairan yang didinginkan dibawah tekanan atmosfer daripada dibawah tekanan pada temperatur ambient.
• Bahan-bahan yang dapat menimbulkan ledakan debu dapat disimpan dan digunakan dalam bentuk slurry untuk meminimalkan bahaya.

d. Pembatasan Efek

Jika tidak memungkinkan membuat pabrik yang aman dengan intensifikasi, substitusi dan atenuasi, efek-efek yang timbul dari suatu kegagalan harus dibatasi. Dalam teknik ini dipergunakan desain alat atau perubahan kondisi reaksi daripada harus menambahkan peralatan pelindung.

Sebagai contoh:

• Pemilihan beberapa jenis gaskets dapat mengurangi laju kebocoran dari peralatan.
• Berbagai reaksi liar dapat dicegah, salah satunya dengan merubah urutan penambahan, mengurangi temperatur atau merubah beberapa parameter yang lain.

e.  Penyederhanaan

Pabrik yang sederhana dengan sendirinya lebih aman dibandingkan pabrik yang komplek, karena kesalahan pengoperasian atau kegagalan alat kemungkinan terjadinya cenderung lebih kecil.

f.  Merubah lebih awal (change early)

Merubah lebih awal pengertiannya adalah identifikasi bahaya sedini mungkin dalam perancangan proses. Pengeluaran untuk identifikasi bahaya lebih awal dapat membuat atau mengurangi anggaran modal dari proses baru. Ini dapat ditingkatkan dengan pemakaian metodologi identifikasi bahaya yang ditentukan untuk berbagai tujuan  perancangan proses awal (preliminary process design).

g.  Menghindari efek-efek Kock-On

Pabrik yang aman dirancang untuk menghindari kecelakaan, dan jika itu terjadi, diusahakan tidak ada efek domino atau knock-on di daerah lainnya. Sebagai contoh:

• Beberapa pabrik yang aman antar unit proses dilengkapi dengan dinding api untuk menekan penyebaran kebakaran
• Jika yang di olah adalah bahan yang mudah terbakar, maka unit proses di bangun di luar ruangan sehingga ketika terjadi kebocoran uapnya dapat terdispersi dengan ventilasi alami.

h. Membuat status yang jelas

Beberapa hal yang bisa dilakukan disini adalah:

• Peralatan harus dipilih dan pemasangannya harus tepat dan mudah terlihat
• Posisi membuka atau menutup harus diberi tanda dengan jelas dan mengacu pada prinsip ergonomi.
• Bahan-bahan yang terdapat dalam unit proses juga harus diinformasikan agar karyawan yang mengoperasikan dapat mengetahui potensial bahaya yang ada.

i. Menghindari kesalahan pemasangan

Untuk peralatan-peralatan pabrik yang kritikal dapat dirancang sehingga kemungkinan kesalahan dalam perangkaian / pemasangan sulit terjadi atau tidak mungkin. Pertimbangan harus diberikan untuk memasang berbagai jenis penghubung yang berbeda pada pemasukan / pengeluaran sistem perpipaan untuk menghindari kemungkinan kesalahan dalam penyambungan. Setiap komponen harus dipasang sesuai dengan persyaratan desain.

j. Toleransi

Peralatan harus tahan terhadap kesalahan operasi, pemasangan atau pemeliharaan yang buruk tanpa mengalami kegagalan. Contoh, bahan konstruksi alat harus tahan terhadap  kondisi-kondisi fisika dan korosi, kebanyakan penggunaan logam lebih aman dibandingkan konstruksi dari gelas atau plastik.

k. Pengendalian yang mudah

Proses harus dikendalikan dengan prinsip-prinsip fisika daripada harus menambahkan peralatan kontrol (misal, proses dinamis akan lebih menguntungkan). Jika proses sulit untuk dikendalikan, harus dicari cara-cara lain untuk merubah proses atau prinsip-prinsip pengendalian sebelum diputuskan menggunakan sistem pengendalian yang komplek.

l.  Pengendalian administratif / Prosedur

Kesalahan manusia merupakan faktor penyebab yang paling sering terjadinya kegagalan pengamanan sehingga terjadi kecelakaan. Sertifikasi dan pelatihan karyawan untuk prosedur-prosedur kritikal, tetap merupakan perhatian utama.

Desain inherently safer harus meliputi 12  prinsip-prinsip tersebut diatas. Semuanya harus dimasukkan dalam proses perancangan. Pada tahap awal desain, prinsip-prinsip ini dapat membantu untuk memilih bahan-bahan yang lebih aman, alur dan konsep operasi, kondisi proses dan teknologi yang ada.

KONFLIK DESAIN INHERENTLY SAFER

Sebuah keputusan tentang sistem mana yang terbaik untuk pabrik tertentu harus dibuat dengan dasar pengetahuan luas menyangkut semua bahaya yang ada serta dengan pertimbangan sistem / alat pengaman teknik dan prosedural yang dapat diterapkan untuk mengelola bahaya-bahaya yang memang ada dalam setiap pilihan desain.

Terdapat banyak metode teknik, seperti simulasi proses dinamis, untuk menilai peluang dan konsekuensi potensial kecelakaan yang terdapat dalam alternatif desain. Penggunaan teknik ini membutuhkan pemahaman menyeluruh tentang semua karakteristik proses, termasuk didalamnya kinetika reaksi dan termodinamika. Untuk skenario tertentu (bahan kimia khusus, kapasitas alat, letak pabrik dan lingkungan sekitarnya), teknik ini mungkin memberikan informasi yang cukup untuk membuat keputusan berdasarkan pada resiko-resiko relatif.

Seorang perancang harus mengemukakan empat pertanyaan kunci ketika dia mengidentifikasi sebuah bahaya:

1. Dapatkah saya mendesain ulang sistem tersebut untuk menghilangkan keseluruhan bahaya?. Ini merupakan merupakan pendekatan desain inherently safer.
2. Dapatkah saya memodifikasi sistem untuk mengurangi potensial kerusakan yang dapat ditimbulkan oleh suatu bahaya?. Jika bahaya tidak dapat dihilangkan, dapatkah hal tersebut dikurangi secara signifikan keparahan yang dapat diakibatkannya?
3. Apakah pelaksanaan modifikasi untuk sistem sebagaimana yang telah di identifikasi pada Pertanyaan 1 dan 2 menimbulkan bahaya-bahaya baru atau meningkatkan potensial kerusakan dari berbagai bahaya yang sudah ada? Ini merupakan pertanyaan penting yang harus selalu dikemukakan oleh seorang perancang. Sesudah menitik-beratkan pada bahaya tertentu atau sejumlah bahaya dan mengetahui potensial perbaikannya, perancang harus kembali ke tahap sebelumnya dan menilai sistem keseluruhan, mempertimbangkan semua bahaya, menggunakan sistem metode identifikasi bahaya yang tepat, seperti checklist keselamatan proses atau HAZOP. Setiap peningkatan atau bahaya baru harus di evaluasi kembali manfaat keseluruhan dari berbagai perubahan yang diusulkan, menggunakan tool teknik untuk simulasi proses, analisa konsekuensi kecelakaan dan peluang kecelakaan.
4. Apa desain pasif, aktif dan prosedural utama yang dibutuhkan untuk mengelola resiko secara memadai dari kemungkinan munculnya kembali bahaya? Adalah hampir tidak mungkin untuk membuat desain yang mampu menghilangkan semua bahaya. Untuk itu, selalu akan dibutuhkan penambahan lapisan pelindung pasif, aktif dan prosedural untuk mencapai sasaran keselamatan. Pendekatan paling baik adalah mengajukan pertanyaan pertama jika berbagai bahaya dapat dihilangkan atau dikurangi secara signifikan. Keputusan yang baik tentang desain inherently safer membutuhkan pengetahuan dan pertimbangan secara matang terkait dengan semua bahaya.

Seorang insinyur juga harus mempertimbangkan inherent safety dalam semua kegiatan yang dilakukannya. Ini dapat diperluas berdasarkan proses dan hasil penelitian dan pengembangan menyeluruh dari perancangan dan operasi pabrik – termasuk pada saat decommissioning dan shutdown.

Daftar Pustaka

1. Center for Chemical Process Safety (CCPS), 1992, “Guidelines for Hazard Evaluation Procedures”, 2nd ed. With worked examples, New York: American Institute of Chemical Engineers.
2. Center for Chemical Process Safety (CCPS), 1995, “Guidelines for Chemical Reactivity Evaluation and Application to Processes Design ”, New York: American Institute of Chemical Engineers.
3. Edward, D.W. & Lawrence, D., 1993, “Assessing the Inherent Safety of Chemical Process Routes: Is There a Relation Between Plant Cost and Inherent Safety?”, Trans IchemE, Vol. 71, Part B, pp. 252 – 258.
4. Kletz, T.A., 1991, “Plant Design for Safety: A User Friendly Approach”, Hemisphere Publishing Corporation, New York, USA.
5. Less, F.P., 1996, “Loss Prevention in the Process industries”, 2nd ed., Butterworth-Heinemman, Oxford, UK.
6. Hendershot, D.C., “Safety Through Design in the Chemical Process Industry: Inherently Safer Process Design”, Benchmarks for World Class Safety Through Design Symposium, August 19-20, 1997, Bloomingdale, IL., United States of America