SKENARIO KONSEKUENSI ANALISIS PENGANGKUTAN LNG SEMARANG-YOGYAKARTA DENGAN SIMULASI ALOHA
Didik Supriyadi 1 1 Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Sumatera (ITERA), Lampung Selatan, Indonesia.
1 Didik.supriyadi@tk.itera.ac.id

## Abstract
Liquefied Natural Gas (LNG) is one of the potential alternative fuels to replace conventional fuels. Using LNG as fuel in Indonesia especially Yogyakarta will give many advantages, for instance, reduced greenhouse gas emissions  so  that  eco-city  in  Yogyakarta  can  be  realized. Although  LNG  has  many  advantages,  LNG  still contains many hazards whether during storage or distribution, the major hazard is radiant heat. This study aims to analyze and simulate hazard scenarios when transporting LNG such as fire pools, fireballs and vapor clouds and establishing exclusion zone by Areal Location of Hazardous Atmospheres (ALOHA) simulation. This study assumes that the diameter of the tank leak is 1 in and 3 in. The simulation results the exclusion zone from pool fire’s heat radiation from 1 in and 3 in leaks are more than 14 m and 39 m. While the safe distance of the fireball is 799 m. The distance of vapor clouds that have a possibility of fire for the diameter leakage of 1 and 3 in are 21 m and 59 m .
Keyword: ALOHA, LNG, exclusion-zone, pool-fire, fire-ball, vapor-cloud.

## 1. Pendahuluan
LNG merupakan salah satu alternatif bahan bakar yang dapat diaplikasikan di Indonesia sebagai pengganti bahan bakar konvensional.  Penggunaan LNG dapat diterapkan di Indonesia karena salah satunya didukung oleh  cadangan  gas  alam  yang  melimpah  yang  mencapai  101,2 Trillion  Standard  Cubic  Feet (TSCF)  pada tahun  2016  [1].    Apabila  LNG  dapat  diterapkan  di  Indonesia  khususnya  dikota  besar  seperti  Yogyakarta maka eco-city dapat  segera  terwujud.    Faktor  pendukung  untuk  menjadikan  Kota  Yogyakarta  sebagai pengguna LNG adalah Yogyakarta terletak dekat dengan pelabuhan Tanjung Emas di Semarang sehingga distribusi LNG dapat terjamin   Ketika LNG diterapkan di lapangan, LNG dapat didistribusikan ke konsumen dengan moda transportasi laut dan transportasi darat.   Keuntungan yang diperoleh apabila pendistribusian LNG  dilakukan  dengan  angkutan  darat  adalah  ongkos  produksi  yang  lebih  murah,  namun  pengangkutan LNG dengan transportasi darat memiliki risiko yang besar terutama apabila terjadi kebocoran LNG selama pengangkutan.  LNG merupakan senyawa yang mudah terbakar sehingga apabila terjadi kebocoran selama pengangkutan maka dapat membahayakan para pengendara lainnya.  Hal ini disebabkan transportasi darat merupakan  jenis  transportasi  yang  banyak  digunakan  dibandingkan  moda  transportasi  lainnya  seperti  laut dan udara, sehingga perlu dilakukan kajian tentang bahaya apa saja yang dapat terjadi dan menetukan jarak aman  ( exclusion  zone )  untuk  dilakukan  evakuasi  jika  terjadi  kebocoran  LNG.    Tujuan  dari  penelitian  ini adalah untuk menentukan skenario yang akan terjadi apabila terjadi kebocoran dan menentuka jarak aman bagi para pengendara lainnya dengan menggunakan simulasi ALOHA.  Diharapkan hasil yang diperoleh dari simulasi ALOHA dapat menggambarkan keadaan sebenarnya apabila skenario-skenario tersebut terjadi.
Beberapa  penelitian  telah  banyak  memanfaatkan  simulasi  ALOHA  untuk  mengnalisis  suatu  bahaya  yang belum  terjadi  atau  sudah  terjadi.    Sebagai  contoh  penelitian  yang  dilakukan  oleh  [2],  dimana  dilakukan analisis  terhadap  kecelakaan  truk  yang  mengangkut  LPG  yang  menyebakan  kebakaran  dan  ledakan. Penelitian  ini  menggunakan ALOHA  dan  PHAST  untuk  menganalisis  kejadian  tersebut.    Kesimpulan  yang diperoleh bahwa kedua simulasi tersebut memberikan hasil yang hampir sama dengan kejadian sebenarnya. Penelitian yang dilakukan oleh [3] mensimulasikan penyebaran gas beracun dengan mengambil contoh gas klorin, epiklorohidrin dan fosfogen dengan menggunakan ALOHA.  Penelitian lainnya menggunakan ALOHA untuk  menganalisis  kebocoran  gas  alam  pada  pembangkit  listrik,  hasil  yang  diperoleh  dari  ALOHA digunakan sebagai dasar perusahaan dalam rencana pemasangan pipa baru dan pembangun pembangkit listrik dengan gas alam [4].
LNG merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas CO 2 , NO x yang lebih rendah  dan  tidak  menghasilkan  gas  SO x dan particulate  matter .    Meskipun  memiliki  banyak  keunggulan, LNG masih menyimpan bahaya apabila terjadi kebocoran ke lingkungan.   Skenario bahaya yang mungkin terjadi apabila LNG mengalami kebocoran diantaranya asphyxiation , panas radiasi, ledakan, awan uap dan Boiling  Liquid  Expanding  Explosion (BLEVE). Asphyxiation merupakan  keadaan  dimana  kadar  oksigen berkurang  karena  keberadaan  LNG  yang  keluar  ke  lingkungan.    Panas  radiasi  yang  dihasilkan  oleh  LNG akan lebih besar 57 % dibandingkan dengan panas yang dihasilkan oleh bensin dikarenakan pembakaran LNG sedikit menghasilkan jelaga.  Oleh karena itu setiap fasilitas yang terdapat LNG harus ditentukan radius aman ( exclusion zone ) berdasarkan besaran paparan panas radiasi seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Panas radiasi dan bahayanya [5]
Ledakan merupakan kejadian dimana keluarnya energi pada suatu sistem dalam bentuk tekanan dan suhu yang tinggi akibat perubahan kimia,  kegagalan peralatan dan adanya confinement atau partial confinement [5].   Awan uap yang dihasilkan oleh LNG meskipun tidak beracun namun dapat menghasilkan api apabila terdapat  sumber  api,  hal  ini  dikarenakan  konsentrasi  LNG  yang  terbentuk  dapat    berada  diantara Lower Flammability Limit (LFL) dan Upper Flammability Limit (UFL).  BLEVE merupakan kejadian yang disebabkan oleh  kegagalan  tangki  dalam  menahan  tekanan  yang  di  dalam  tangki,  biasanya  kenaikan  tekanan disebabkan karena adanya pemanasan.

## 2. Metode
Simulasi  ALOHA  merupakan software simulasi  yang  dikembangkan  oleh  beberapa  organisasi  diataranya United  States  Environmental  Protection  Agency (USEPA), Chemical  Emergency  Preparedness  and Prevention Office (CEPPO) dan National Oceanic and Atmospheric Administration Office of Response and Restoration (NOAA).   ALOHA merupakan software yang dapat digunakan secara gratis dan legal dan telah mengalami  banyak  perkembangan  dengan  versi  terbaru  ALOHA  5.4.7.    Pada  penelitian  ini  dibuat  dua skenario untuk simulasi menggunakan ALOHA dengan volume LNG di dalam tangki 47,7 m 3 .
Table 2. Metode Percobaan

## 3. Hasil dan Pembahasan
ALOHA digunakan untuk melakukan simulasi tiga skenario konsekuensi yang mungkin terjadi berdasarkan probabilitas kejadian yang dihasilkan dari penelitian sebelumnya [6] yaitu kolam api ( pool fire ), bola api ( fire ball ) dan awan uap ( vapor cloud ). Ledakan tidak masuk ke dalam skenario karena diasumsikan di jalan raya tidak terdapat confinement .   Ketiga skenario yang dibuat ini terjadi apabila terjadi kebocoran LNG selama proses pengangkutan

## 1. Kolam api
Skenario  pertama  yang  disimulasikan  adalah  kolam  api  ( pool  fire ).    Kolam  api  yang  terbentuk  akan menghasilkan  panas  radiasi  yang  dapat  membahayakan  para  pengendara  yang  berada  disekitar  truk pengangkut  LNG.    Panas  radiasi  yang  dihasilkan  dari  diameter  lubang  1  in  dan  3  in  dapat  dilihat  pada
Fluk Panas Btu/jam.ft 2 Bahaya
1.600 (5 kW/m 2 ) Apabila  terkena  manusia  akan  mengakibatkan sakit  dalam  15-30  detik,  tidak  membahayakan manusia 4.000 (12 kW/m 2 ) Combustible  material dapat  terbakar  apabila terkena panas dalam waktu lama. 6.700 (21 kW/m 2 ) Bagunan dapat terbakar apabila terkena panas dalam waktu yang lama. 10.000 (32 kW/m 2 ) Baja  pada  bangunan  akan  kehilangan kekuatanya. Parameter Skenario 1 Skenario 2 Diameter lubang 1 in 3 in Suhu lingkungan 26,3 o C 26,3 o C Kecepatan angina 3,3 m/s 3,3 m/s Kelembaban udara 79 % 79% Diameter tangki 2,338 m 2,338 m Panjang tangki 12,3 m 12,3 m Tekanan design tangki 670.000 Pa 670.000 Pa Tipe stabilitas atmosfer D D
Gambar 1.   Pada Gambar 1(a) bahwa panas radiasi yang dihasilkan dari kebocoran tangki 1 in yang dapat membahayakan  para  pengandara  lain  berada  pada  radius  kurang  dari  10  m  dengan  besar  panas  radiasi lebih dari 10 kW/m 2 , sedangkan untuk panas radiasi sebesar 5 kW/m 2 yang menyebabkan luka bakar tingkat 2 berada pada radius 10 m sedangkan jarak yang hanya menyebabkan luka dengan panas radiasi lebih dari 2 kW/m 2 yaitu 14 meter.  Jarak aman atau exclusion zone untuk dilakukan evakuasi  bagi pengendara lain apabila terjadi kebocoran pada skenario 1(a) adalah lebih dari 14 m.
Gambar 1(b) merupakan profil panas radiasi yang dihasilkan dari kebocoran lubang dengan diameter 3 in, dimana panas radiasi lebih dari 19 kW/m 2 berada pada radius 19 m, sedangkan untuk panas radiasi lebih besar  dari  5  kW/m 2 berada  pada  radius  27  m    sedangkan  untuk  panas  radiasi  lebih  besar  dari  2  kW/m 2 berada  pada  radius  39  m.    Radius  aman  agar  para  pengguna  jalan  tidak  terkena  panas  radiasi  yang dihasilkan adalah lebih dari 39 m.   Perbedaan radius aman yang dihasilkan dari kasus diatas disebabkan waktu  pengosongan  diameter  lubang  3  in  lebih  cepat  dibandingkan  dengan  diameter  1  in.    Waktu pengosongan yang lambat akan menyebabkan LNG yang keluar ke lingkungan akan menguap lebih banyak sehingga  LNG  yang  akan  membentuk pool  fire akan  semakin  sedikit.    Perhitungan  untuk  kolam  api dilakukan  oleh  [7]  dimana  LNG  yang  keluar  dari  lubang  dengan  diameter  1  m  mempunyai  waktu pengosongan sebesar 33 menit dan diameter kolam api   74 m sedangkan LNG yang keluar dari diameter lubang 5 m dengan jumlah yang sama memiliki waktu pengosongan 1,3 menit dan diameter pool fire yang dihasilkan adalah 130 m.   Dengan semakin besar diameter kolam api yang dihasilkan maka akan semakin jauh jarak aman dari panas radiasi yang dihasilkan.

## 2. Bola Api
Bola  api  merupakan  skenario  kedua  yang  disimulasikan  dengan  ALOHA,  pada  skenario  ini  diasumsikan seluruh LNG yang berada di dalam tangki terbakar yaitu sebesar 20.748 kg dengan tekanan di dalam tangki sebesar 889.424 Pa.  Tekanan ini di atas tekanan design tangki sebesar 670.000 Pa.  Dari hasil simulasi diperoleh bahwa diameter bola api sebesar 159 m dengan durasi 11 detik.  Hasil yang diperoleh ini tidak terlalu berbeda dengan perhitungan yang dilakukan oleh [6] dimana diameter bola api yang terbentuk adalah  162,48  m  dengan  durasi  11,21  detik.    Beberapa  penelitian  yang  telah  dilakukan  tentang  bola  api diantaranya  penelitian  untuk  menganalisis  bola  api  yang  terbentuk  akibat accident yang  menimpa  truk pengangkut  LNG  di  Spanyol  pada  tahun  2011,  dimana  LNG  sebanyak  21.589  kg  menghasilkan  bola  api dengan  diameter  157,3  m  dengan  durasi  12,2  detik  [8].    Penelitian  yang  dilakukan  oleh  [9]  untuk  LNG sebesar  19.000  kg  menghasilkan  bola  api  dengan  diameter  159,28  m  dengan  durasi  10,69  detik.    Panas radiasi yang dihasilkan oleh bola api dapat dilihat pada Gambar 2.
(a) (b)
Gambar 1 . Kolam api (a) 1 in dan (b) 3 in
!
!
Radius bahaya yang dapat menyebabkan kematian dari bola api untuk kasus ini adalah 364 m, dimana pada radius ini panas radiasinya lebih dari 10 kW/m 2 , sedangkan radius untuk panas radiasi lebih dari 5 kW/m 2 adalah 514 m.  Radius aman bagi manusia dengan panas radiasi lebih dari 2 kW/m 2 berada pada jarak 799 m.

## 3. Awan uap
Awan uap terbentuk apabila disekitar tumpahan tidak terdapat sumber api, sehingga LNG yang memiliki titik didih  dibawah  suhu  udara ambient akan  menguap  secara  cepat.      Meskipun  hanya  terbentuk  awan  uap, awan uap tersebut dapat mengakibatkan flash fire apabila terdapat sumber api, hal ini disebabkan karena konsentrasi  awan  uap  yang  terbentuk  dapat  memiliki  konsentrasi  diantaran  LFL  dan  UFL.    Hal  ini  dapat dilihat  pada  Gambar  3(a)  untuk  diameter  lubang  1  in  konsentrasi  uap  LNG  yang  dapat  membahayakan dengan  konsentrasi  LNG  sebesar  60% Lower  Explosive  Limit (LEL)  berada  pada  jarak  21  m  sedangkan untuk konsentrasi LNG sebesar 10% LEL berada pada radius 75 m.   Pada Gambar 3(b) dengan diameter kebocoran  3  in,  zona  bahaya  dimana  konsentrasi  LNG  mencapai  60%  LEL  berada  pada  radius  59  m  dan untuk konsentrasi 10%LEL berada pada radius 164 m.   Lebih kecilnya radius yang dihasilkan dari diameter lubang 1 in dibandingkan dengan diameter lubang 3 in pada konsentrasi LNG yang sama dikarenakan LNG yang  keluar  dari  lubang  1  in  membutuhkan  waktu  yang  lebih  lama  dibandingkan  melalui  lubang  dengan diameter 3 in sehingga LNG yang keluar dari lubang 1 in lebih banyak terdispersi ke lingkungan lebih dahulu dibandingkan  dengan  LNG  yang  keluar  dari  lubang  3  in.    Hasil  simulasi  yang  diperoleh  ini  sama  dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh [4] dimana kebocoran gas alam pada pipa dengan diameter yang lebih besar  (1200  mm)  menghasilkan  radius  bahaya  1420,7  m  dibandingkan  dengan  diameter  yang  lebih  kecil (100 mm dan 200 mm) menghasilkan radius sebesar 121, 61 m dan 242,93 m.
Gambar 2 . Bola api ! (a) (b) Gambar 3. Awan uap (a) 1 in dan (b) 2 in
! !

## 4. Kesimpulan
Rekomendasi  yang  dapat  diberikan  kepada  pemerintah  atau  organnisasi  yang  akan  menggunakan  LNG sebagai salah satu alternative bahan bakar terkait dengan bahaya yang dimiliki diantaranya :
1. Radius aman apabila terjadi kolam api dengan diameter kebocoran tangki pengangkut 1 in dan 3 in adalah lebih dari 14 m dan 39 m.
2. Radius aman apabila terjadi bola api pada tangki truk penyimpan LNG lebih dari 799 m.
3. Radius bahaya awan uap yang terbentuk dari diameter lubang 1 in dan diameter lubang 3 in adalah 21 m dan 59 m.

## 5. Daftar Pustaka
[1] BP, “BP Statistical Review of World Energy 2017,” Br. Pet. , no. 66, pp. 1–52, 2017.
[2] N. Bariha, I. M. Mishra, and V. C. Srivastava, “Fire and explosion hazard analysis during surface transport of liquefied petroleum gas (LPG): A case study of LPG truck tanker accident in Kannur, Kerala, India,” J. Loss Prev. Process Ind. , vol. 40, pp. 449–460, 2016.
[3] J. M. Tseng, T. S. Su, and C. Y. Kuo, “Consequence evaluation of toxic chemical releases by ALOHA,” Procedia Eng. , vol. 45, pp. 384–389, 2012.
[4] H. Shao and G. Duan, “Risk quantitative calculation and ALOHA simulation on the leakage accident of natural gas power plant,” Procedia Eng. , vol. 45, no. 4, pp. 352–359, 2012.
[5] I. of C. Engineers, “BP Process Safety Series LNG Fire Protection and Emergency Response,” in BP Process Safety Series , IChemE, 2007.
[6] I. Supriyadi, Didik; Moh. Fahrurrozi; Perdana, “Pemanfaatan LNG Sebagai Bahan Bakar Kendaraan Umum di Yogyakarta: Tinjauan Aspek Keselamatan Dalam Pengangkutan dan Penyimpanan,” 2016, vol. 2, no. 2008, pp. 198–205.
[7] ABS Consulting, “Consequence assessment methods for incidents involving releases from liquefied natural gas carriers,” Rep. GEMS 1288209 , p. 128, 2004.
[8] J. M. B. Martinez, “Liquefied natural gas road tanker explosion,” 17th Int. Conf. Exhib. Liquified Nat. Gas 2013, LNG 2013 , vol. 1, pp. 26–38, 2013.
[9] Q. X. Zhang and D. Liang, “Thermal Radiation and impact assessment of the LNG BLEVE fireball,” Procedia Eng. , vol. 52, pp. 602–606, 2013.