Miracle of Science: Safety Integrity Level (SIL)

Sistem proteksi merupakan sistem yang menjaga proses supaya tetap aman ketika keadaan yang berbahaya dan tidak diinginkan terdeteksi. Sistem kemanan terpisah dengan sistem pengendalian dan tidak bergantung satu sama lainnya, namum komponen sistemnya memilii kesamaan. Sistem proteksi biasanya disebut sebagai safety instrumented system (SIS) yang terdiri dari beberapa instrumen yang bekerja dalam satu sistem yang disebut sebagai safety instrumented function (SIF). SIS bukan merupakan sistem pengendalian umum yang menjamin bagaimana proses dapat berjalan sebagaimana yang diinginkan dan menghasilkan produk menurut desain process engineer (sesuai set point), tetapi menjamin keselamatan sebagaimana didesiain oleh process safety engineer.

Hal yang paling penting dalam mendesain sebuah sistem proteksi adalah analisa dari resiko yang ditimbulkan oleh equipment under control (EUC) dan sistem pengendalian pada plant itu sendiri. Kegiatan ini meliputi identifikasi hazard, analisa hazard, dan risk assessment. Desain sistem proteksi dilakukan berdasarkan hazard and operability study (HAZOP). Pada dasarnya resiko dapat ditinjau melalui dua aspek yaitu probalitas kejadian tersebut terjadi dan konsekwensi yang diterima apabila kejadian tersebut terjadi. Pada berbagai kasus dari kagagalan sistem, probabilitas dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan matematis. Jika nilai tersebut tidak dapat diketahui maka hazard harus dianalisa secara kualitatif.

Pada dasarnya setiap industri memiliki standar sistem proteksi yang berbeda – beda. Standar ini merupakan hal yang sangat penting karena menyangkut kehandalan dari suatu system terinstrumentasi. Standar sistem proteksi tidak hanya meliputi teknologi yang digunakan, tingkat redundansi, kalibrasi ataupun logika sistem. Ketika risk level yang dihadapi semakin besar maka diperlukan sistem proteksi yang lebih baik untuk mengendalikannya. Risk yang telah dihitung selanjutnya akan dibandingkan dengan performansi pada suatu sistem proteksi. Salah satu metode yang digunakan untuk menentukan performansi sistem tersebut adalah safety integraty level (SIL).

SIL adalah tingkat kemampuan SIF harus berhasil melakukan risk reduction yang disyaratkan. SIF suatu SIS umumnya terdiri dari sensor, programmable logic solvers dan final control elements (FCE). SIL sendiri berhubungan dengan Probability of Failure on Demand (PFD) dari suatu SIF. Semakin tinggi nilai SIL, maka PFD dari SIS semakin kecil. Tingkat SIL dari suatu SIS ditentukan oleh nilai PFD dari tiap – tiap SIF penyusun SIS itu sendiri, yaitu transmitter(s), logic solver dan on-off valve(s) serta arsitektur/konfigurasi elemen – elemen tersebut dalam membangun SIS.

Gambar 1. Contoh SIS

Berdasarkan IEC 61508, Safety Integrated Level (SIL) digolongkan ke dalam empat level yaitu SIL 1, SIL 2, SIL 3, SIL 4. Standar di atas menyediakan bingkai kerja untuk melakukan penentuan SIL secara umum, dimana secara kualitatif dan kuantitatif formulasi penilaian katergori SIL ditetapkan berdasarkan standar pengujian reliabilitas alat oleh fabrikasi produk tersebut, misalnya burn test, uji kualitas material, mechanical shock test, electronic function test, leakage test dan lain-lain. Pada penentuannya, SIS yang akan dihitung SIL nya terbagi dua, yaitu low demand operation dan high demand operation. Low demand operation adalah alat atau sistem beroperasi kurang atau sama dengan sekali dalam setahun, secara umum untuk sistem proteksi. High demand operation yaitu alat atau sistem beroperasi lebih dari sekali dalam setahun, secara umum biasanya yang termasuk ke dalam kategori high demand operation adalah sistem pengendalian.

Menentukan SIL secara kuantitatif dapat dilakukan dengan melakukan perhitungan terhadap PFD untuk tiap – tiap SIF penyusun SIS kemudian menghitung PFDtotal SIF. Berikut ini adalah persamaan yang digunakan dalam perhitungan berdasarkan ISA-TR84.00.02-2002 untuk berbagai konfigurasi (arsitektur),

1) 1oo1 ( 1 )

2) 1oo2 ( 2 )

3) 1oo3 ( 3 )

4) 2oo2 ( 4 )

5) 2oo3 ( 5 )

6) 2oo4 ( 6 )

Untuk mengetahui PFD total digunakan persamaan berikut,

( 7 )

Dari PFD total dapat diketahui nilai risk reduction factor, RRF sebagai berikut,

( 8 )

Dari persamaan 3.1 sampai 3.6 dapat diketahui bahwa PFD dipengaruhi oleh laju kegagalan peralatan dan test interval, artinya semakin besar laju kegagalan suatu peralatan maka kemungkinan terjadinya failure akan semakin besar dan tingkat penurunan resikonya akan semakin kecil. Begitu juga dengan semakin sering suatu peralatan dilakukan test maka kemungkinan terjadinya failure akan semakin kecil dan tingkat penurunan resikonya semakin besar. Adapun untuk mendapatkan data failure rate dapat diperoleh dengan beberapa cara diantaranya adalah historical data, yaitu data diperoleh berdasarkan data hasil maintenance suatu perusahaan atau commercial failure rate data, yaitu data diperoleh dari handbook failure rate data ( database failure rate ) seperti salah satunya adalah OREDA (berdasarkan spesifikasi alat).

Tabel 1 SIL and required safety system performance for low demand mode system

*Safety Integrated Level (SIL)*	*Probability Failure on Demand (PFD)*	*Safety Availability (1_PFD)*	*Risk Reduction Factor (RRF)*
4	0.0001 - 0.00001	99.99 - 99.999%	10000 - 100000
3	0.001 - 0.0001	99.9 - 99.99%	1000 - 10000
2	0.01 - 0.001	99 - 99.9%	100 - 1000
1	0.1 - 0.01	90 - 99%	10 - 100

Tabel 2 SIL and required safety system performance for continous mode system

Setiap SIF mempunyai arsitektur yang sama atau pun berbeda antara satu dengan yang lain. Oleh karena itu, perhitungan PFD harus terlebih dahulu mengidentifikasi arsitektur untuk masing – masing SIF sehingga dapat disesuaikan dengan persamaan yang akan digunakan. Berdasarkan ISA-TR84.00.02-2002 terdapat enam macam arsitektur SIF seperti terlihat pada persamaan 3.1 sampai 3.6. berikut ini adalah pengertian penomoran arsitektur SIF untuk mengidentifikasi arsitektur SIF yang dipakai,

1) 1oo1 artinya one out of one, terdapat 1 keluaran dari 1 SIF.

2) 1oo2 artinya one out of two, terdapat 1 keluaran dari 2 SIF.

3) 1oo3 artinya one out of three, terdapat 1 keluaran dari 3 SIF.

4) 2oo2 artinya two out of two, terdapat 2 keluaran dari 2 SIF.

5) 2oo3 artinya two out of three, terdapat 2 keluaran dari 3 SIF.

6) 2oo4 artinya two out of four, terdapat 2 keluaran dari 4 SIF.

Sebagai contoh adalah FCE dengan arsitektur 1oo3 seperti pada gambar 3.30 terlihat bahwa terdapat 3 valve dalam satu aliran. Hal ini berarti bahwa 1 aliran atau pipa yang ditentukan oleh 3 valve (3 valve yang menentukan aliran dalam 1 pipa). Contoh lain pada gambar 3.31 FCE dengan arsitektur 2oo2 yang berarti 2 valve menentukan 2 aliran. Dengan demikian, jumlah valve dapat diidentifikasi pada angka terakhir pada penomoran arsitektur, sedangkan angka pertama menunjukkan jumlah alirannya.