IS; Intrinsic Safety; Intrinsically Safe

I wrote this topic because I don’t know much about it. I call all ideas from my friend to come and join and share idea about this topic. We didn’t find it in school (even the words) but you would find it in the first day when you are working as instrument engineer. You will google it and find so many explanation in the internet. I did this before and it was not easy to compile it become comprehensive understanding about IS. For construction purposes when you are dealing with E&I Inspector in fabrication yard you need only to remember 2 words about IS; segregation and blue heathshrink. For basic understanding purposes I will make below note:

Sebuah buku yang menyebut dirinya sebagai Industrial Automation Pocket Book dengan mencontek dari IEC 60079-11 mendefinisikan IS Intrinsic Safety sebagai:

” Suatu sirkuit rangkaian listrik tertutup apabila menghasilkan spark (percikan) dan menimbulkan panas pada kondisi normal atau kondisi fault (konslet) tidak cukup memiliki kemampuan atau energi untuk menimbulkan ignition (nyumet/penyalaan api) pada explosive gas / dust di  atmosfer.”

Sehingga basic prinsiple dari IS system adalah pembatasan energy yang menimbulkan spark / panas pada electric circuit di lingkungan hazard, dibatasi pada tingkat energy yang tidak dapat menimbulkan ignition. Berdasarkan fire-triangle apabila oksigen, flammable gas, dan ignition ada pada satu titik maka terjadi kebakaran. Atmosfer  fasilitas oil & gas yang mengandung flammable gas secara continues, tidak continues tapi sering terjadi, tinggal menunggu ignition saja maka akan terjadi explosion / ledakan karena oksigen sudah berada di sana. Jika ignition dapat dikendalikan/dihilangkan maka segita-api tidak akan bertemu dan engaged menjadi ledakan. Ignition dihilangkan kemungkinannya dengan cara membatasi energi pada electric circuit yang dapat menimbulkan spark dan panas.

Energi apanya yang dibatasi?

Saya tidak tau apakah terminologi IS ada di high voltage & low voltage electrical power system. I don’t know. Sependek yang saya tau terminologi ini hanya ada di instrumentation system dengan electric signal and 24 VDC power. Tetapi kemudian timbul pertanyaan , bahwa dengan instrumentasi 24 VDC dan arus 4-20 mA apanya yang hendak dibatasi? Well, I don’t know the exact answer. Tetapi dari berbagai contoh tentang Intrinsically Safe circuit digambarkan pada sisi associated apparatus di Non-Hazardous Area (e.g. Control Room, Switch Room) selalu berinterface dengan electrical AC power. Sebagai contoh adalah relay-relay dan module power supplynya pada system / marshalling panel yang berinterface dengan electric power. Jadi Circuit IS harus benar-benar dapat membatasi current dan voltagenya akibat dari overcurrent dan overvoltage dari interface dengan electrical power tersebut. Pembatasan current dan voltage akan membatasi energi yang bisa menimbulkan spark dan panas.

Contoh IS circuit interface dengan relay:

IS1

Contoh interface IS circuit dengan Controller:

IS3

Intrinsically Safe Apparatus, Associated Apparatus, dan Intrinsically Safe Barrier

Intrinsically Safe Apparatus adalah instrument yang bekerja dengan elektrik “in which all circuits are intrinsically safe”. Contoh IS apparatus adalah transmitter. IS apparatus diinstall di Hazardous Area. Associated Apparatus adalah equipment yang dirinya sendiri tidak perlu IS, tetapi justru perlu mengontrol energy yang akan dikirim ke IS circuit. Associated Apparatus diinstall pada Non-Hazardous Area. Contoh Associated Apparatus adalah IS Barrier. Intrinsically Safe Barrier adalah suatu rangkain yang dipergunakan untuk membatasi energi yang akan dikirim ke IS circuit.

Bagaimana cara membatasi energinya?

Energi yang hendak dibatasi pada rangkaian listrik adalah voltage dan current. Komponen yang umumnya bisa dipakai untuk membatasi voltage agar tidak terjadi over adalah Dioda Zener. Komponen yang umumnya dipakai untuk membatasi current normalnya adalah resistor. Intrinsically Safe Barrier sependek yang saya tahu merupakan kombinasi dioda zener dan resistor. Dioda zener bekerja untuk memastikan bahwa associated apparatus menghasilkan maksimum allowable open circuit voltage (Voc) dan resistor bekerja menghasilkan maksimum short circuit current (Isc) allowable ke IS circuit. Namun demikian fuse masih perlu digunakan untuk memotong circuit jika terjadi short circuit / overcurrent.

Apa kriteria IS circuit?

Voc dan Isc dari associated apparatus sama dengan nilai maksimum voltage dan current yang diperbolehkan melewati IS menuju intrinsically safe apparatus yang memiliki Vmax dan Imax. Nilai Vmax dan Imax berdasarkan ignition curve dari partikel gas / dust yang ada di atmosfer hazardous zone / div.

Perhatikan dua block diagram di bawah dari ISA-TR12.2:

1. Evaluasi IS apparatus

IS4

Diagram block di atas maksudnya adalah tinjauan analisis kita pada intrinsically safe apparatus Vmax dan Imax (block sebelah kiri) yang nilainya ditentukan berdasarkan ignition curve flammable gas / dust group tertentu. Karena intrinsically safe apparatus mempunyai batasan Vmax dan Imax maka block sebelah kanan yang merupakan associated apparatus harus menyesuaikan dan menghasilkan Voc dan Isc yang lebih kecil sama dengan Vmax dan Imax. Lebih kecilnya tentu harus dengan pertimbangan bahwa instrument akan bekerja pada range 4-20 mA, +/- 24 VDC, menyala dengan power around 1 watt. Associated apparatus (IS barrier) yang di attach di kontrol kabinet harus memberikan minimum energi yang diperlukan instrument untuk bekerja.

2. Evaluasi Associated Apparatus

IS5

Block ini menunjukkan cara evaluasi IS circuit ditinjau dari associated apparatus. Ketika nilai Vmax dan Imax yang didapatkan dari evaluasi gas ignition curve pada zone tersebut diketahui maka kita akan mencari associated apparatus yang memenuhi. Associated apparatus yang kita pilih Voc dan Iscnya; apabila Vmax dan Imax lebih besar dari sama dengan Voc dan Isc associated apparatus tersebut maka circuit yang sedang ditinjau memenuhi syarat sebagai IS circuit. Syarat kapasitansi dan induktansi memiliki pengertian serupa.

Nova Kurniawan

Commissioning Engineer, J Ray McDermott, Batam-Indonesia

4 Responses

  1. I dont know If I said it already but …Great site…keep up the good work.🙂 I read a lot of blogs on a daily basis and for the most part, people lack substance but, I just wanted to make a quick comment to say I’m glad I found your blog. Thanks,🙂

    …..Frank Scurley

  2. Awesome blog!

    I thought about starting my own blog too but I’m just too lazy so, I guess Ill just have to keep checking yours out.
    LOL,

  3. […] cukup untuk menghasilkan sparking dan panas melebihi ignition level dari atmosfer. Intrinsic Safety sudah pernah dibahas dalam blog […]

  4. helo mas sangat bagus topiknya saya mau nanya ada reference bagaimana mencari nilai capcitance dan inductance pada field barrier, atau apa sajakah basis yang digunakan untuk menentukan inductance dan capacitance.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: