28
HENY TRIASBUDI, IR., MSC. FIRE SAFETY SPECIALIST ROOM FIRES (KEBAKARAN DALAM RUANGAN)

Room Fires

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Room Fires merupakan materi ke 3 dari mata kuliah Fire Dynamics yang di share oleh dosen mata kuliah tersebut (Ir. Heny Triasbudy, MSc)

Citation preview

Page 1: Room Fires

HENY TRIASBUDI, IR., MSC.FIRE SAFETY SPECIALIST

ROOM FIRES(KEBAKARAN DALAM RUANGAN)

Page 2: Room Fires

PENDAHULUAN Pertumbuhan api secara tipikal berlangsung dalam 4

tahap : Incipient (awal nyala api). Growth (api mulai membesar). Fully developed (api terjadi secara penuh). Decay (api mulai padam). (Lihat Gambar 1).

Kebakaran dalam ruangan secara teoritis juga mengikuti tahap pertumbuhan api seperti di atas.

Kebakaran dalam ruangan dibedakan menjadi: Kebakaran pre flashover. Kebakaran post flashover. (Lihat Gambar 2).

Perilaku kebakaran pre flashover penting dalam mendesain keselamatan gedung dalam menghadapi kebakaran.

11/02/2015 2Heny Triasbudi/ Room Fires

Page 3: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 3

Gambar 1. Tahap Pertumbuhan Api.

Page 4: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 4

Gambar 2. Pre Flashover dan Post Flashover padaTahap Pertumbuhan Api.

Page 5: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 5

PRE FLASHOVER FIRES

Reaksi kebakaran memerlukan oksigen yang pada awalnya didapat dari udara dalam ruangan, tetapi karena kekurangan, oksigen diambil dari luar ruangan melalui bukaan (pintu/ jendela). Energi yang dihasilkan oleh kebakaran akan menarik udara dingin dari luar ke dalam fire plume dan mendorong produk kebakaran ke luar melalui bagian atas pintu

Fire plume membawa produk kebakaran ke langit-langit, produk ini yang akhirnya membentuk lapisan atas panas. Ketebalan dan temperatur lapisan atas panas makin bertambah sesuai dengan pertumbuhan api. Lapisan bawah yang dingin sedikit demi sedikit dipanasi oleh percampuran dan radiasi panas dari lapisan atas panas.

Page 6: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 6

Pada saat plume mencapai langit-langit terjadi aliran gas panas secara radial yang disebut ceiling jet. Arah ceiling jet tergantung dari bentuk permukaan langit-langit.

Volume asap dan gas panas di lapisan atas panas makin tebal, sehingga pada suatu saat produk kebakaran mengalir keluar melalui bagian atas pintu.

Tebal lapisan panas atas tergantung dari ukuran, durasi kebakaran dan ukuran pintu atau jendela.

Bahan pelapis dinding, lantai dan langit-langit secara signifikan mempengaruhi pertumbuhan api.

Perhitungan kebakaran pre flashover pada umumnya dilakukan dengan bantuan komputer karena memerlukan perhitungan yang rumit. Program yang sering digunakan: ASET, FIRE SIMULATOR, CFAST, FASTLite.

Page 7: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 7

Gambar 3. Tahap Awal Kebakaran dalam Ruangan.

Page 8: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 8

FLASHOVER Pada saat bertambah tingginya temperatur di lapisan

atas panas, panas radiasi juga akan semakin tinggi mengenai seluruh benda yang ada dalam ruangan. Pada level kritis panas radiasi, seluruh benda yang dapat terbakar dalam ruangan akan terbakar yang mengakibatkan meningkatkan secara cepat laju pelepasan panas dan temperatur. Kejadian transisi antara pre flashover dan post flashover ini disebut flashover.

Flashover tidak mungkin terjadi di udara terbuka, hanya terjadi dalam ruangan.

Flashover akan terjadi bila panas dari kebakaran mencapai nilai kritis yang terkait dengan ukuran dari bukaan ventilasi (pintu, jendela).

Page 9: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 9

Untuk ruangan dengan satu jendela, nilai kritis pelepasan panas dihitung dengan persamaan Thomas:

Di mana:Qfo : panas pelepasan (MW)At : luas permukaan dalam ruangan (m2)Av : luas bukaan jendela (m2)Hv : tinggi jendela (m)

vvtfo HAAQ 378.0007.0

Page 10: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 10

POST FLASHOVER FIRES Setelah flashover, perilaku api berubah secara

drastis. Aliran udara dan gas hasil kebakaran menjadi sangat turbulen.

Temperatur sangat tinggi dan radiasi panas dalam ruangan menyebabkan seluruh permukaan benda padat yang dapat terbakar mengeluarkan sejumlah besar gas yang dapat terbakar di mana masih terdapat oksigen yang cukup.

Kebakaran post flashover dikendalikan oleh adanya ventilasi, sehingga laju pembakaran tergantung pada ukuran dan bentuk bukaan ventilasi.

Pada kebakaran yang dikendalikan oleh ventilasi, laju kebakaran dibatasi oleh udara dingin yang masuk dan udara panas yang keluar dari ruangan.

Page 11: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 11

Dalam ruangan dengan satu bukaan, Kawagoe membuat persamaan sebagai berikut:

Di mana:ṁ : laju kebakaran (kg/s)Av : luas bukaan jendela (m2)Hv : tinggi jendela (m)

Laju kebakaran yang dikendalikan ventilasi:

Di mana:Qvent : laju pelepasan panas (MW)ṁ : laju kebakaran (kg/s)ΔHc : panas pembakaran (MJ/kg)

vv HAm 092.0

cvent HmQ

Page 12: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 12

Durasi kebakaran:

Di mana:tb : durasi (s)Ef : energi bahan bakar (MJ)Qvent : laju pelepasan panas (MW)

Persamaan Law:

Di mana:W : panjang ruangan (m)D : lebar ruangan (m)e : eksponen (2.71828)Ω : faktor bukaanDi mana: At : Luas bukaan total (m2)

ventfb QEt /

036.01/18.0 eDWHAm vv

vvvt HAAA /

Page 13: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 13

Faktor ventilasi:

Di mana:Fv : faktor ventilasi (m1/2)

Bukaan ganda (multiple openings):

Di mana:l1 : panjang ruangan (m), Bi : lebar jendela ke i (m)l2: lebar ruangan (m), Hi : tinggi jendela ke i (m)Hr : tinggi ruangan (m), (Lihat Gambar 4).

tvvv AHAF /

rrt HlHlllA 21212

vv AHAHAH /2211

221121 HBHBAAAv

Page 14: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 14

Gambar 4. Ruangan dengan Bukaan lebih dari satu.

Page 15: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 15

MENGHITUNG TEMPERATUR DAN DURASI KEBAKARAN Ada beberapa cara untuk menghitung temperatur dan

durasi (waktu) kebakaran: secara manual menggunakan persamaan, rumus, menggunakan gambar grafik dan menggunakan komputer.

Salah satu cara manual disampaikan oleh The Eurocode (EC1, 1994), yang menghasilkan perkiraan yang relatif lebih akurat.

Untuk menghitung decay rate (laju pelapukan), rumus yang dibuat oleh Eurocode dianggap kurang akurat, rumus ini diperbaiki oleh Feasey dan Buchanan (2000).

Page 16: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 16Gambar 5. Curva Waktu - Temperatur.

Page 17: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 17

Menurut Eurocode, persamaan untuk waktu kebakaran:

Di mana:T : temperatur kebakaran (°C)t* : durasi fiksius (jam)Disebut fiksius karena waktu (durasi) dalam rumus ini berlaku untuk semua bahan bakar, bukaan dan material pelapis dinding ruangan.e : eksponen (2.71828)

Durasi fiktif (Eurocode):

Di mana:td : durasi kebakaran (jam), berlaku untuk kondisi khusus. sehingga lebih akurat.b : inersia termal (Ws0.5/m2 K)

*19*7.1*2.0 472.0204.0324.011325 ttt eeeT

2

2*

1900/04.0/

bFtt v

d

Page 18: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 18

Durasi kebakaran (Eurocode):

Di mana:td : durasi kebakaran (jam)E : energi total bahan bakar (MJ)

Laju pelapukan menurut Feasey dan Buchanan:

Di mana:dT/dt : laju pelapukan (decay rate) (°C/jam)(dT/dt)ref : laju pelapukan referensi (Lihat Gambar 6)td : durasi kebakaran (jam)b : inersia termal (Ws0.5/m2 K)

vvd HAEt /00013.0

1900/04.0/

bFv

dtdT

dtdT

ref

Page 19: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 19

Gambar 6. Laju Pelapukan Referensi.

Page 20: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 20

Contoh Soal 1:Dengan menggunakan rumus Flashover Thomas, hitung laju pelepasan panas (heat release rate) yang dibutuhkan untuk menimbulkan flashover dalam ruangan ukuran 6 m x 4 m tinggi 3 m dengan 1 jendela ukuran tinggi 2m, lebar 3 m.

Penyelesaian:Luas permukaan dalam ruangan =

Luas jendela =

Laju pelepasan panas =

rrt HlHlllA 21212 21083436462 mAt

22 623 mmBHA vv

vvtfo HAAQ 378.0007.0 MWQ fo 96.326378.0108007.0

Page 21: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 21

Contoh Soal 2:Hitung laju pelepasan panas (heat release rate) yang dikendalikan oleh ventilasi untuk menimbulkan kebakaran post flashover dalam ruangan ukuran 6 m x 4 m tinggi 3 m dengan 1 jendela ukuran tinggi 2 m, lebar 3 m, bila kayu yang terbakar dalam ruangan panas pembakarannya 16 MJ/kg dan densitas energi beban kebakaran 800 MJ/m2 .

Penyelesaian:Laju kebakaran =

Laju pelepasan panas =

skgHAm vv /781.026092.0092.0

MWHmQ cvent 5.121678,0

Page 22: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 22

Energi total =

Durasi kebakaran =

MJAeE fff 1920046800

menitsQEt ventfb 6.2515365.12/19200/

Page 23: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 23

Contoh Soal 3:Dengan menggunakan persamaan Law, hitung laju pelepasan panas (heat release rate) yang dikendalikan oleh ventilasi dan durasi kebakaran dalam ruangan ukuran 6 m x 4 m tinggi 3 m dengan 1 jendela ukuran tinggi 2 m, lebar 3 m yang terletak pada bagian panjang ruangan.

Penyelesaian:Faktor bukaan =

Laju kebakaran =

vvvt HAAA /

2/11226/6108 m

036.01/18.0 eDWHAm vv

skgem /657.014/62618.0 12036.0

Page 24: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 24

Laju pelepasan panas =

Durasi kebakaran =

MWHmQ cvent 5.1016657,0

menitsQEt ventfb 5.3018295.10/19200/

Page 25: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 25

Contoh Soal 4:Dengan menggunakan data dan hasil perhitungan pada contoh soal 1,2 dan 3, hitung durasi dan maksimum temperatur kebakaran dalam ruangan dengan menggunakan persamaan parametrik. Ruangan dibangun dengan bahan beton. Karakteristik beton: Konduktifitas termal, k = 1.6 W/m K Densitas, ρ = 2300 kg/m3

Panas spesifik, cp = 980 J/kg K

Penyelesaian:Inersia termal beton =

Faktor ventilasi =

KmWsckb p25.0 /190098023006.1

2/1079.0108/26/ mAHAF tvvv

Page 26: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 26

Beban bahan bakar total =

Durasi kebakaran parametrik =

Durasi fiksius =

2/6/1920000013.0/00013.0 vvd HAEt

MJAeE ff 1920024800

menitjamtd 6.17294.0

jambFtt v

d 15.11900/190004.0/079.0294.0

1900/04.0/

2

2

2

2*

Page 27: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 27

Temperatur maksimum =

Durasi kebakaran td = 17.6 menit, kurang dari 30 menit, maka laju pelapukan referensi, (dT/df)ref = 625 °C/jam. (Lihat Gambar 6).

Laju pelapukan =

Waktu penurunan temperatur = 946/878 = 1.08 jam.Durasi total dari flashover sampai api padam = 0.29 + 1.08 = 1.37 jam (1 jam 20 menit).

*19*7.1*2.0 472.0204.0324.011325 ttt eeeT

CT 9460029.0257.011325

jamCbFv

dtdT

dtdT

ref

/8781900/190004.0/079.0625

1900/04.0/

Page 28: Room Fires

11/02/2015 Heny Triasbudi/ Room Fires 28