Panas, uap, dan permukaan panas: luka bakar, uap kilat, tekanan panas kerja, dan pengendaliannya

Seorang teknisi memperbaiki perangkap uap setrika gulung di ruang finishing laundry rumah sakit pada siang hari. Katup uap sudah ditutup dan pengukur tekanan di saluran kondensat menunjukkan nol. Saat ia mengendurkan sambungan, kondensat panas yang terperangkap di bagian bawah pipa menyembur, sebagian berubah seketika menjadi awan uap, dan membakar pergelangan tangannya. Satu jam kemudian, setelah bekerja di dekat setrika yang masih panas tanpa minum, ia pusing, mual, dan berkeringat dingin.

Dua bahaya panas bertemu dalam kejadian ini. Kondensat di bawah titik didihnya pada tekanan pipa menyimpan panas yang dilepaskan sebagai uap begitu tekanannya turun, walaupun pengukur di tempat lain sudah nol. Ruang yang panas dan lembap menguras cairan tubuh lebih cepat daripada yang disadari. Bab ini menjelaskan cara panas melukai dan cara mengendalikannya.

Batas pembahasan

Bab ini membahas bahaya panas bagi teknisi: luka bakar dari cairan, uap, dan permukaan panas, serta tekanan panas pada tubuh. Isolasi uap dan air panas sebelum bekerja ada di Bab 4 tentang isolasi energi non-listrik, uap dan air panas laundry di Bab 16 · Laundry tentang panas dan utilitas laundry, beban panas dan ventilasi ruang laundry dan dapur di Bab 16 · Bangunan & Fasilitas, perpindahan panas di Bab 24 · Fisika tentang perpindahan panas kuantitatif, kalor laten di Bab 11 · Fisika tentang pemuaian termal dan perubahan fase, APD di Bab 5 tentang alat pelindung diri, dan K3 laundry di Bab 21 · Laundry.

Batas tekanan panas, pengaturan kerja dan istirahat, dan persyaratan suhu ruang diambil dari peraturan; bab ini tidak menyalin angka batasnya sebagai ketentuan. Angka suhu, waktu, dan cairan tubuh di bab ini adalah perkiraan untuk memahami besarnya bahaya, bukan batas peraturan.

Panas di tempat kerja teknisi

Bahaya panas di laundry meliputi luka bakar dari air panas, uap dari mesin cuci dan setrika, dan permukaan mesin yang panas seperti pengering dan setrika gulung, dengan risiko luka bakar derajat satu sampai tiga, dehidrasi, dan sengatan panas. Panas di instalasi laundry rumah sakit adalah panas lembap, dan cedera tangan di sana termasuk luka bakar pada mesin pengering, dengan aturan mengeluarkan linen hanya setelah pengering berhenti.

Bagi teknisi, sumber panas yang dijumpai:

1. Air panas di tangki, pipa, dan mesin cuci.
2. Uap dan kondensat di pipa uap, setrika gulung, penukar panas, dan perangkap uap.
3. Permukaan panas: rol setrika, drum dan rumah pengering, pemanas listrik, knalpot dan saluran buang, motor yang bekerja lama.
4. Udara panas dan lembap di ruang finishing, ruang pengering, dan dapur.
5. Panas dari pekerjaan sendiri: pengelasan, pemanasan bantalan, solder, dan brazing.

Bagaimana panas melukai kulit

Luka bakar bergantung pada suhu dan lama kontak. Air sekitar 50 °C memerlukan beberapa menit untuk melukai kulit orang dewasa, sedangkan air sekitar 60 °C dapat melukai dalam beberapa detik dan air sekitar 70 °C dalam sekitar satu detik; angka ini sangat bergantung pada usia dan tebal kulit. Anak-anak dan orang lanjut usia terluka lebih cepat. Karena itu air panas untuk proses cuci yang disimpan di atas 60 °C, seperti dijelaskan di Bab 16 · Laundry tentang panas dan utilitas laundry, berbahaya bila menyembur dari sambungan. Satu liter air 70 °C yang mengenai kulit dan mendingin sampai 40 °C, misalnya, melepaskan $1 \times 4{,}19 \times 30 = 126$ kJ, cukup untuk luka bakar luas bila mengenai lengan dan dada.

Permukaan logam panas melukai lebih cepat daripada kayu atau plastik pada suhu yang sama, karena logam menghantarkan panas ke kulit dengan cepat, seperti dijelaskan di Bab 24 · Fisika tentang perpindahan panas kuantitatif. Permukaan logam yang terasa "hanya hangat" saat disentuh sekejap dapat melukai bila disentuh lebih lama, misalnya saat tangan bertumpu pada rumah mesin selama bekerja (Contoh 6).

Uap lebih berbahaya daripada air mendidih

Ketika uap mengembun di kulit, ia melepaskan kalor laten penguapan yang besar, lalu air hasil embunannya masih melepaskan panas saat mendingin. Kalor laten air sekitar 2.260 kJ/kg pada tekanan atmosfer, jauh lebih besar daripada panas yang dilepas air 100 °C saat mendingin sampai suhu kulit (Contoh 1). Bab 11 · Fisika tentang pemuaian termal dan perubahan fase menjelaskan kalor laten. Akibatnya, sedikit uap yang mengenai kulit menimbulkan luka bakar yang jauh lebih dalam daripada percikan air mendidih dengan massa yang sama.

Bocoran uap yang tidak terlihat. Uap kering yang keluar dari lubang kecil tidak terlihat di dekat lubangnya; awan putih yang terlihat adalah uap yang sudah mengembun beberapa sentimeter dari lubang. Pancaran yang tidak terlihat itu dapat melukai tangan yang meraba mencari bocoran. Bocoran dicari dengan mengamati awan dari jarak aman atau dengan batang panjang yang digerakkan perlahan di sekitar sambungan, tidak dengan tangan.

Uap kilat dari kondensat

Kondensat (condensate) adalah air hasil pengembunan uap di dalam pipa dan peralatan uap. Kondensat di dalam pipa uap bertekanan berada pada suhu jenuh tekanan itu, jauh di atas 100 °C. Bila tekanannya turun tiba-tiba ke tekanan atmosfer, misalnya saat sambungan dibuka atau perangkap uap dilepas, sebagian kondensat langsung mendidih. Uap kilat (flash steam) adalah uap yang terbentuk seketika dengan cara itu. Fraksi yang menguap sama dengan kelebihan entalpi cairan dibagi kalor laten:

$x = \frac{h_{f,1} - h_{f,2}}{h_{fg,2}}$

dengan $h_{f,1}$ entalpi cairan pada tekanan awal, $h_{f,2}$ entalpi cairan pada tekanan akhir, dan $h_{fg,2}$ kalor laten pada tekanan akhir, semuanya dalam kJ/kg dari tabel uap (Contoh 2). Bagian yang tidak menguap tetap berupa air mendidih. Pada kasus pembuka, pengukur tekanan nol di satu titik tidak berarti kondensat yang terperangkap di bagian bawah pipa sudah dingin; kondensat di kantong pipa dan di belakang katup dapat tetap panas dan bertekanan setempat. Bab 4 tentang isolasi energi non-listrik menjelaskan cara mengosongkan kondensat dan membiarkan pipa dingin sebelum dibuka.

Permukaan panas dan mesin yang masih beroperasi

Permukaan panas yang umum:

1. Rol dan peti setrika gulung yang bekerja pada suhu tinggi untuk mengeringkan dan menyetrika linen; tangan juga terancam jepitan.
2. Drum dan pintu pengering: linen di dalamnya tetap panas setelah mesin berhenti, dan Bab 15 · Laundry tentang pengeringan dan finishing menjelaskan pendinginan dan bahaya linen panas yang ditumpuk.
3. Pemanas listrik dan tangki booster mesin pencuci piring.
4. Pipa uap dan kondensat tanpa isolasi.
5. Motor, gearbox, dan bantalan setelah bekerja lama.

Pengendaliannya meliputi isolasi atau penutup pada permukaan yang dapat tersentuh, tanda peringatan permukaan panas, mengukur suhu dengan termometer inframerah atau kontak sebelum menyentuh, menunggu mesin dingin, dan sarung tangan tahan panas yang sesuai (Contoh 5). Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang ventilasi dan tata udara ruang laundry dan dapur mencatat bahwa isolasi pipa juga mengurangi beban panas ruang. Pipa uap tanpa isolasi yang melepas 300 W per meter sepanjang 10 m, misalnya, menambah 3 kW ke ruang; mengisolasinya menurunkan beban panas ruang dan suhu udara di dekat pipa.

Bekerja di dekat mesin panas yang masih beroperasi

Kadang teknisi harus bekerja di dekat mesin panas yang tidak dapat dimatikan, misalnya memeriksa satu setrika gulung sementara setrika lain tetap berjalan, atau mengukur suhu perangkap uap yang sedang bekerja. Kebiasaan yang mengurangi bahayanya:

1. Tentukan batas jangkau: tandai permukaan panas yang tidak boleh disentuh, dan atur posisi tubuh agar siku, lutut, dan punggung tidak bersandar ke permukaan itu.
2. Pakai alat bergagang panjang dan alat ukur tanpa sentuh bila memungkinkan, misalnya termometer inframerah dan kamera termal, seperti di Bab 14 · Mekanikal & Mekatronika tentang pemantauan kondisi.
3. Rencanakan jalan keluar: jalur mundur tidak terhalang troli, selang, atau linen, agar tubuh tidak terdorong ke permukaan panas saat menghindar.
4. Batasi waktu di zona radiasi panas yang tinggi dan bergantian dengan rekan.
5. Lindungi dari semburan: jangan berdiri di depan katup pengaman, pembuangan perangkap uap, atau sambungan yang baru dipasang saat tekanan dinaikkan.

Pekerjaan seperti ini tercantum dalam analisis keselamatan pekerjaan dengan pengendaliannya, seperti di Bab 3 tentang identifikasi bahaya sebelum bekerja.

Tekanan panas kerja dan cairan tubuh

Tubuh menjaga suhu dalamnya sekitar 37 °C dengan melepas panas metabolisme lewat kulit dan keringat. Di ruang yang panas, lembap, dan tanpa aliran udara, pelepasan ini terhambat. Tekanan panas kerja (occupational heat stress) adalah beban panas dari lingkungan dan pekerjaan yang harus dilepas tubuh pekerja. Suhu udara saja tidak cukup untuk menilainya, karena kelembapan, panas radiasi dari permukaan panas, dan aliran udara ikut menentukan. Indeks suhu basah bola (wet bulb globe temperature, ISBB) menggabungkannya; untuk ruang dalam tanpa matahari langsung:

$\text{ISBB} = 0{,}7 \, T_{\text{bb}} + 0{,}3 \, T_{\text{g}}$

dengan $T_{\text{bb}}$ suhu bola basah alami dan $T_{\text{g}}$ suhu bola hitam, keduanya dalam °C (Contoh 3). Peraturan menetapkan batas indeks ini untuk berbagai beban kerja dan pengaturan kerja dan istirahat. Persyaratan suhu dan kelembapan ruang kerja juga diambil dari peraturan kesehatan lingkungan kerja, dan alat penata udara, kipas, atau exhaust diminta bila suhu ruang melebihi batasnya; Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry mencatat persyaratan suhu ruang laundry yang sama.

Faktor yang menaikkan tekanan panas bagi teknisi:

1. Bekerja di dekat permukaan panas dengan panas radiasi besar, misalnya di belakang setrika gulung.
2. Pekerjaan berat, misalnya mengangkat dan membongkar.
3. Pakaian pelindung yang tidak tembus uap, misalnya celemek kimia dan sarung tangan tebal.
4. Belum terbiasa: pekerja yang baru datang dari ruang sejuk atau baru kembali dari cuti.
5. Kurang minum, sakit, atau kurang tidur.

Keringat dan minum

Keringat dapat mencapai sekitar satu liter per jam pada kerja berat di ruang panas. Rasa haus datang terlambat, sehingga minum dilakukan sedikit-sedikit dan teratur, misalnya segelas setiap 15 sampai 20 menit, bukan menunggu haus (Contoh 4). Air bersih tersedia dekat tempat kerja, tetapi tidak di area yang terkena percikan bahan kimia atau linen kotor; minum dilakukan di tempat istirahat yang bersih setelah mencuci tangan. Minuman berkafein dan beralkohol tidak menggantikan air. Warna urin yang gelap adalah tanda sederhana kekurangan cairan.

Gangguan akibat panas

1. Ruam dan kram panas (heat rash, heat cramps): kram otot karena kehilangan garam bersama keringat; istirahat di tempat sejuk dan minum.
2. Kelelahan panas (heat exhaustion): pusing, mual, lemah, berkeringat banyak, kulit pucat dan lembap; pindahkan ke tempat sejuk, longgarkan pakaian, beri minum bila sadar, dan awasi. Gejala teknisi pada kasus pembuka sesuai keadaan ini.
3. Sengatan panas (heat stroke): keadaan darurat. Suhu tubuh sangat tinggi, bingung, bicara kacau, kejang, atau pingsan, kulit dapat panas dan kering atau masih berkeringat. Hubungi pertolongan medis segera, dinginkan tubuh secepatnya dengan air dan aliran udara, dan jangan memberi minum kepada orang yang tidak sadar.

Teman kerja yang saling mengamati menangkap tanda awal yang tidak disadari oleh orang yang mengalaminya, karena kebingungan adalah salah satu gejalanya. Pekerja yang pernah mengalami kelelahan panas tidak kembali ke ruang panas pada hari yang sama, dan kejadiannya dilaporkan sebagai nyaris celaka agar pengaturan kerja, ventilasi, dan persediaan air ditinjau ulang.

Pengendalian bahaya panas

Menurut hirarki pengendalian di Bab 2:

1. Menghilangkan atau mengurangi sumber: menjadwalkan pekerjaan saat mesin dingin, mematikan dan mendinginkan mesin lebih dulu, mengisolasi pipa dan permukaan panas.
2. Rekayasa: ventilasi dan exhaust di sumber panas dan uap, seperti di Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang ventilasi ruang laundry dan dapur, penutup dan pelindung permukaan panas, kipas setempat untuk teknisi, pelindung radiasi.
3. Administrasi: pengaturan kerja dan istirahat di ruang panas, pekerjaan berat dipindah ke pagi hari, aklimatisasi bertahap bagi pekerja baru selama sekitar satu sampai dua minggu, kerja berpasangan, air minum tersedia, dan pelatihan mengenali gejala. Aklimatisasi (acclimatization) adalah pembiasaan tubuh secara bertahap terhadap kerja di ruang panas. Teknisi baru yang akan bekerja penuh di ruang finishing, misalnya, memulai dengan sekitar 20 persen waktu kerja di ruang panas pada hari pertama dan menambah bertahap setiap hari selama sekitar seminggu, daripada langsung bekerja sepanjang sif.
4. APD: sarung tangan tahan panas, pelindung muka untuk pekerjaan uap, pakaian kerja berlengan panjang dari bahan yang tidak meleleh. Bab 5 tentang alat pelindung diri menjelaskan bahwa sarung tangan tahan panas biasanya tidak tahan bahan kimia cair.

Pertolongan pertama luka bakar

1. Hentikan sumber: jauhkan korban dari uap, air panas, atau permukaan panas tanpa membahayakan penolong.
2. Dinginkan luka dengan air mengalir yang sejuk, bukan es, selama sekitar 20 menit; pendinginan masih bermanfaat bila dimulai dalam beberapa jam pertama.
3. Lepaskan cincin, jam, dan pakaian di sekitar luka sebelum bengkak, kecuali yang menempel pada kulit.
4. Tutup luka dengan bahan bersih yang tidak menempel, misalnya plastik pembungkus makanan yang diletakkan longgar; jangan memecah lepuh dan jangan mengoles mentega, pasta gigi, atau minyak.
5. Cari pertolongan medis untuk luka bakar yang luas, dalam, di wajah, tangan, kaki, sendi, atau kelamin, luka bakar uap di sekitar mulut dan hidung yang dapat mengenai saluran napas, dan luka bakar pada anak.
6. Jaga agar korban tidak kedinginan saat bagian lain tubuhnya dibasahi.

Luka bakar kimia diperlakukan menurut lembar data bahan dan Bab 6 tentang bahan kimia di pekerjaan teknisi, dengan pembilasan yang lebih lama.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: uap dan air pada kulit. Satu gram uap 100 °C yang mengembun lalu mendingin sampai 40 °C melepaskan sekitar $2{,}26 + 4{,}19 \times 60/1.000 = 2{,}51$ kJ, sedangkan satu gram air 100 °C yang mendingin sampai 40 °C hanya melepaskan $4{,}19 \times 60/1.000 = 0{,}25$ kJ. Uap memberi sekitar sepuluh kali panas untuk massa yang sama.

Contoh 2: uap kilat dari kondensat. Kondensat jenuh pada sekitar 7 bar mutlak mempunyai entalpi cairan sekitar 697 kJ/kg, dan pada tekanan atmosfer entalpi cairannya 419 kJ/kg dengan kalor laten 2.257 kJ/kg (nilai dari tabel uap). Fraksi uap kilat $x = (697 - 419)/2.257 = 0{,}12$: sekitar 12 persen massa kondensat langsung menjadi uap, dan sisanya air 100 °C.

Contoh 3: indeks suhu basah bola. Di belakang setrika gulung, suhu bola basah alami 27 °C dan suhu bola hitam 36 °C: $\text{ISBB} = 0{,}7 \times 27 + 0{,}3 \times 36 = 29{,}7$ °C. Nilai ini dibandingkan dengan batas peraturan untuk beban kerja teknisi, yang dapat memerlukan pengaturan kerja dan istirahat.

Contoh 4: kebutuhan minum. Pekerjaan 4 jam di ruang finishing dengan keringat sekitar 0,8 L per jam menguras sekitar $0{,}8 \times 4 = 3{,}2$ L. Segelas 250 mL setiap 20 menit memberi $250 \times 12 = 3.000$ mL dalam 4 jam, mendekati kebutuhan itu.

Contoh 5: waktu dingin setrika gulung. Rol setrika bermassa besar dari suhu kerja tinggi ke suhu yang aman disentuh dapat memerlukan beberapa jam, menurut tetapan waktu pendinginan seperti di Bab 4 tentang isolasi energi non-listrik. Pekerjaan pada rol dijadwalkan sesudah sif, dengan mesin dimatikan sejak awal istirahat.

Contoh 6: kontak singkat dan lama. Rumah motor 55 °C terasa hangat bila disentuh sekejap, tetapi tangan yang bertumpu padanya beberapa menit dapat terluka, karena ambang luka pada kontak lama berada di sekitar 45 sampai 50 °C. Tumpuan tangan dipindah ke bagian yang tidak panas, atau dipakai sarung tangan.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan keputusan lanjutannya kepada pengawas pekerjaan bila:

1. Saluran uap atau kondensat akan dibuka sebelum diisolasi, dibuang tekanannya, dikosongkan kondensatnya, dan didinginkan; ikuti Bab 4 tentang isolasi energi non-listrik.
2. Bocoran uap akan dicari dengan tangan.
3. Permukaan yang akan disentuh belum diukur suhunya atau masih di atas batas sentuh.
4. Teknisi atau rekan menunjukkan pusing, mual, bingung, kram, atau berhenti berkeringat di ruang panas; pindahkan ke tempat sejuk dan lakukan pertolongan pertama.
5. Air minum tidak tersedia di dekat pekerjaan di ruang panas.
6. Ventilasi ruang tidak bekerja dan pekerjaan berat akan dilakukan pada jam terpanas.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 16 · Laundry tentang panas dan utilitas laundry memberi dasar uap dan air panas laundry, Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang ventilasi ruang laundry dan dapur memberi ventilasi dan beban panas, dan Bab 24 · Fisika tentang perpindahan panas kuantitatif memberi perpindahan panas. Bab 11 · Fisika tentang perubahan fase menjelaskan kalor laten, dan Bab 15 · Laundry tentang pengeringan dan finishing membahas linen panas. Isolasi uap dan kondensat sebelum dibuka ada di Bab 4 tentang isolasi energi non-listrik, APD di Bab 5 tentang alat pelindung diri, K3 laundry di Bab 21 · Laundry tentang K3 laundry, dan luka bakar kimia di Bab 6 tentang bahan kimia di pekerjaan teknisi. Urutan pengendalian mengikuti Bab 2 tentang hirarki pengendalian, dan dasar kondisi berhenti ada di Bab 1 tentang bahaya, risiko, energi tersimpan, dan kondisi berhenti.

Latihan dan pembahasan

Untuk setiap soal, tuliskan rumus, hitungan, atau alasannya.