Mengenal Teori Segitiga Api (Fire Triangle) dan Bagaimana Api Bisa Menyala?

Hampir tidak ada orang yang tidak mengenal api. Bahkan api sangat bermanfaat bagi kehidupan kita sehari-hari.

Namun, tahukah api tidak terjadi begitu saja tetapi merupakan suatu proses kimiawi antara uap bahan bakar dengan oksigen dan bantuan panas.

Teori ini dikenal dikalangan praktisi K3 dan Fire Protection sebagai teori segitiga api (fire triangle).

Menurut teori ini, suatu kebakaran terjadi karena adanya tiga faktor yang menjadi unsur api, yaitu:

• Bahan bakar (fuel)
• Sumber panas (heat)
• Oksigen (O2)

Yuk kita bahas detailnya!

Apa Itu Api (Fire)?

Pada zaman dahulu, api dianggap sebagai zat suci yang memberi kehidupan atau kekuatan. Benarkah demikian?

Sebenarnya, api bukanlah suatu zat, apalagi zat suci yaa.

Kalau kita melihat ilustrasi yang diberikan oleh NFPA (National Fire Protection Association), sudah sangat jelas.

Misalnya, saat kita melihat api unggun, yang terlihat adalah sebuah proses reaksi kimia. Sama seperti yang terjadi ketika kita memotong apel dan berubah warna menjadi cokelat, atau ketika paku besi berkarat.

Perbedaan utamanya dapat dilihat dari kecepatannya. Apel dan paku mengalami perubahan dalam waktu yang cukup lama, sedangkan api lebih cepat.

Jadi, apa itu api?

Menurut Furness & Muckett (2007), api adalah suatu reaksi kimiawi antara bahan bakar, oksigen, dan terbentuknya panas yang menyebabkan terjadinya ignisi.

Sedangkan, Center for Chemical Process Safety/CCPS (2003) mendefinisikan api sebagai reaksi kimiawi oksidasi-reduksi yang menghasilkan panas (eksotermik) melibatkan oksidator (umumnya oksigen), reduktor (bahan bakar) yang menghasilkan panas atau energi.

Jadi, secara sederhana, api adalah proses oksidasi yang terjadi sangat cepat, sehingga menghasilkan gas, nyala (cahaya), panas atau energi, dan asap (limbah beracun dari sisa-sisa api).

Baca juga:
Review Buku Keselamatan Kebakaran (Fire Safety)

Apa Saja Struktur Api?

Gas, nyala (cahaya), energi panas, dan asap inilah yang merupakan struktur atau komponen api (lihat gambar di bawah).

Jika dilihat dari strukturnya, api terdiri dari 4 komponen yaitu gas, nyala, asap dan energi panas.

• Pada bagian terbawah dekat sumbernya, api merupakan gas yang bereaksi dengan oksigen. Bahan yang terbakar dari suatu benda pada dasarnya dalam bentuk gas. Gas ini secara terus menerus terbentuk karena panas dan reaksi berantai selama kebakaran berlangsung. Misalnya, Kayu tidak mungkin langsung terbakar, tetapi terlebih dahulu membentuk partikel-partikel gas yang kemudian bereaksi dengan oksigen dan dapat nyala.
• Selanjutnya gas yang terbentuk ini akan menimbulkan nyala (flame) yang kita lihat sebagai api. Nyala ini berwarna biru atau kemerahan tergantung sempurna atau tidaknya proses reaksi antara gas dan oksigen.
• Dari nyala ini akan dihasilkan asap (smoke) yaitu berupa hasil sisa pembakaran. Semakin sempurna pembakaran semakin sedikit asap yang terbentuk. Sebagai contoh nyala api LPG hampir tidak mengeluarkan asap, berbeda dengan kompor minyak tanah yang banyak mengeluarkan asap.
• Elemen keempat adalah energi panas yang dihasilkan oleh reaksi pembakaran. Energi ini besarnya bervariasi, untuk nyala api yang sangat lemah berkisar 120 °C sampai ribuan derajat tergantung intensitas kebakaran, jumlah bahan yang terbakar dan sifat kimianya.

Apa itu Teori Segitiga Api (Fire Triangle)?

Setelah mengerti mengenai api dan komponennya, tiba saatnya kita membahas teori segitiga api. Yuk!

Teori segitiga api (fire triangle) adalah teori yang menjelaskan bahwa api dapat terjadi jika terdapat tiga komponen dasar yaitu bahan bakar, dan sumber panas, dan oksigen.

1. Bahan Bakar (Fuel)

Unsur yang pertama dalam teori segitiga api yaitu bahan bakar.

Bahan bakar (fuel), yaitu unsur bahan bakar padat, cair atau gas yang dapat terbakar dan bercampur dengan oksigen dari udara.

Beberapa bahan/benda yang dapat terbakar, seperti kayu, kertas, karet, plastik, kain, bensin, solar, minyak tanah, oli, gemuk, spirtus, tiner LPG (Liquified Petroleum Gas), LNG (Liquefied Natural Gas), dan karbit.

2. Sumber Panas (Heat)

Sumber panas atau sumber penyalaan yaitu pemicu terjadinya api dengan energi yang cukup untuk menyalakan campuran antara bahan bakar dan oksigen dari udara.

Sumber panas dapat dihasilkan dari api terbuka (open flame), gesekan (friction), reaksi kimia (chemical reaction), bunga api listrik (electric spark), listrik statis (static electricity), petir (lightning), dan sinar matahari (sun light).

Agar lebih memahami terkait sumber panas yang dimaksud, perhatikan tabel berikut ini.

Sumber Panas	Contoh
Thermal (Panas)	Rokok
	Korek api
	Kompor
	Api lilin
	Laser
	Permukaan panas
	Pengelasan
	Percikan panas
	Oven, tungku, insinerator, boiler, mesin pembakar (combustion engine)
Chemical (Kimia)	Reaksi kimiawi
	Bahan kimia inkompatibel (incompatible chemicals)
	Penyalaan spontan (spontaneus combustion)
	Zat piroforik
	Kompresi campuran zat mudah terbakar
Electrical (Listrik)	Loncatan listrik dari sumber arus listrik
	Loncatan listrik dari listrik statis (elektrostatik)
	Korsleting listrik
	Distribusi listrik yang tidak merata
	Peralatan listrik
Mechanical (Mekanik)	Gesekan panas (frictional heating)
	Bunga api mekanik (Frictional impact), percikan logam dan benda padat
Alami	Matahari
	Sambaran petir yang tidak tersalurkan
Radiasi	Radiasi gelombang non-ionisasi
	Gelombang elektromagnetik
	Gelombang cahaya ultraviolet, inframerah, laser
	Radiasi ionisasi (radiasi nuklir)

3. Oksigen (O2) atau Oksidator

Oksigen merupakan unsur pokok yang sangat diperlukan dalam proses pembakaran.

Tanpa adanya oksigen, maka proses kebakaran tidak akan terjadi. Udara bebas mengandung oksigen dengan konsentrasi sekitar 20,9%. Umumnya, gas dan uap hidrokarbon tidak akan terbakar bila kadar oksigen di bawah 15%.

Ketiga komponen di atas diibaratkan seperti tiga sisi dari sebuah segitiga. Jika masing-masing sisinya tidak menyentuh satu dengan yang lainnya, tidak akan terbentuk segitiga. Api tidak dapat terbentuk tanpa salah satu komponen tersebut.

Selain itu, untuk menjadikan api, ketiga unsur tersebut harus dalam perbandingan yang optimum dan api akan terus menyala sampai salah satu unsurnya habis.

Oleh karena itu, penghilangan salah satu komponen dari komponen segitiga api merupakan prinsip proses pencegahan kebakaran dan pemadaman api.

Fire Tetrahedron

Kebakaran dapat terjadi jika ketiga unsur api tersebut saling bereaksi satu dengan yang lainnya. Tanpa adanya salah satu unsur tersebut, tidak akan terjadi api.

Namun, tahukah kamu, sebenarnya masih ada unsur keempat yang disebut reaksi kimia berantai (chemical chain reaction of fire).

Tanpa rantai reaksi pembakaran, api tidak akan dapat bertahan (hidup terus menerus).

Dengan kata lain, reaksi berantai menghasilkan panas yang diperlukan untuk mempertahankan api.

Keempat unsur ini juga yang dikenal sebagai fire tetrahedron.

Teori fire tetrahedron, yang melibatkan bahan bakar, oksigen, panas, dan rantai reaksi, menekankan pada kondisi yang diperlukan untuk mempertahankan dan memperpanjang api setelah tahap inisiasi pembakaran atau pelepasan energi awal.

Sebagai contoh, bahan bakarnya adalah CH₄ atau methane. Reaksi kimia yang terjadi selama pembakaran CH₄ melibatkan reaksi antara methane dan oksigen di udara, dan hasilnya adalah pembentukan produk-produk baru bersamaan dengan pelepasan panas.

Berikut adalah persamaan reaksi kimia untuk pembakaran methane:

CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O + Energi

Dalam reaksi ini:

• CH₄​ (metana) adalah bahan bakar.
• O₂​ (oksigen) diambil dari udara.
• CO_2​ (karbon dioksida) adalah produk hasil pembakaran.
• H₂O (air) juga adalah produk hasil pembakaran.
• “energi” mewakili energi panas yang dihasilkan selama reaksi.

Jadi, ketika methane terbakar dengan oksigen, mengalami reaksi kimia di mana karbon dioksida dan air dihasilkan sebagai produk, dan pada saat yang sama, terjadi pelepasan energi panas.

Reaksi ini mencerminkan prinsip-prinsip dasar dari proses pembakaran, di mana bahan bakar dan oksigen bereaksi secara kimia untuk menghasilkan produk yang stabil, dan energi yang dilepaskan selama proses ini dapat menyebabkan api dan panas.

Simpelnya, produk reaksi (CO₂ dan H₂O) serta energi panas yang dihasilkan dapat berperan sebagai inisiasi bagi reaksi selanjutnya.

Ilustrasi Bagaimana Api dapat Terjadi Berdasarkan Teori Segitiga Api

Contoh 1, sebuah mobil tangki yang membawa BBM jenis premium yang merupakan sumber bahan bakar. Kebakaran atau api tidak akan terjadi dalam proses pengangukutan ini, meskipun ada sumber dari oksigen, disebabkan tidak adanya sumber panas.

Seandainya ada percikan api (sumber panas) yang berada di dekat tangki yang menyentuh uap bahan bakar, maka dapat terjadi proses kebakaran yang mengakibatkan minyak tersebut menyala.

Contoh 2, pada kendaraan bermotor, agar bisa menyala, dibutuhkan bahan bakar, oksigen yang dipasok dari udara dan sumber panas. Bahan bakar dan oksigen dicampur dalam karburator dan selanjutnya disemburkan ke dalam silinder.

Di dalam silinder, terdapat busi yang dialiri listrik bertegangan tinggi (sumber panas) yang dapat menimbulkan percikan api yang kemudian menyalakan campuran bahan bakar dan oksigen.

Kesimpulan

Konsep atau teori yang telah kita bahas sebelumnya telah menjadi landasan dalam pengembangan ilmu kebakaran (fire safety), landasan merancang sistem proteksi yang baik, mengembangkan sarana dan teknik pemadam kebakaran karena seluruh peristiwa kebakaran selalu melibatkan unsur-unsur api.

Nah, di artikel berikutnya kita akan membahas, bagaimana cara memadamkan api menggunakan teori segitiga api.

Sampai berjumpa di artikel berikutnya.

Semoga bermanfaat!

Referensi:

• nfpa.org
• Ramli, Soehatman. 2010. Petunjuk Praktis Manajemen Kebakaran
• Fatma Lestari, dkk. 2021. Keselamatan Kebakaran (Fire Safety)
• Materi training petugas peran kebakaran kelas D Kemnaker
• Materi training K3 Migas

Artikel ini diposting pertama kali di Instagram @pusat.infok3 pada tanggal 28 Oktober 2023 dengan beberapa penyesuaian.

Frequently Asked Questions (FAQ)

Apa perbedaan api dan kebakaran?

Api adalah hasil dari proses kimia oksidasi cepat yang menghasilkan panas dan cahaya, sedangkan kebakaran adalah ketika api menjadi tidak terkendali dan tidak dikehendaki, yang dapat menyebabkan kerugian baik pada harta benda maupun korban jiwa.

Misalnya, api di dapur digunakan untuk memasak tidak dikatakan sebagai kebakaran apabila masih terkontrol. Sebaliknya, api tersebut jika sudah tidak terkendali dan tidak dikehendaki disebut sebagai kebakaran.

Adakah kemungkinan jika unsur-unsur yang disebutkan dalam teori segitiga api berkumpul atau bersatu tapi tidak terjadi api?

Ya, bisa saja. Walaupun unsur-unsur dalam teori segitiga api (panas, oksigen, dan bahan bakar) diperlukan untuk terjadinya api, belum tentu kehadiran ketiganya secara bersamaan selalu menghasilkan api.

Ketiga unsur tersebut harus memenuhi kondisi tertentu dalam hal kuantitas dan kualitasnya. Jika panas yang ada tidak mencapai suhu yang memadai, jika kadar oksigen tidak mencukupi, atau jika volume uap bahan bakar tidak mencapai volume yang dibutuhkan, maka reaksi pembakaran mungkin tidak terjadi.

Contoh sederhana, pada konsentrasi campuran bahan bakar CH₄ (methane) dan oksigen di antara 5–15%, dapat terbakar atau meledak.

Jika konsentrasi campuran methane dan oksigen berada di bawah LFL (Lower Flammable Limit), misalnya 2.5% untuk methane, maka meskipun ada bahan bakar (methane) dan oksigen, campuran tersebut tidak dapat terbakar karena konsentrasi methane tidak mencukupi untuk mendukung reaksi pembakaran. Dalam kondisi ini, ketersediaan oksigen terlalu banyak dibandingkan dengan ketersediaan bahan bakar (Too Lean To Burn).

Selanjutnya, jika konsentrasi campuran methane dan oksigen melebihi UFL/Upper Flammable Limit (misalnya, di atas 15% untuk methane ), ketersediaan oksigen terlalu sedikit sementara bahan bakar (methane) terlalu banyak. Dalam kondisi ini, campuran tersebut tidak dapat terbakar karena kelebihan bahan bakar menghambat reaksi pembakaran (Too Rich To Burn).