"Relief Sizing: Mencegah Risiko Tekanan Berlebih di Industri"

    author : Zahra Eza Kamila / 5008221164    

        Relief sizing adalah salah satu elemen terpenting dalam desain keselamatan industri, terutama di fasilitas yang menangani proses kimia, gas, atau cairan bertekanan tinggi. Relief sizing bertujuan untuk menentukan ukuran perangkat pelepasan tekanan yang tepat, seperti pressure relief valves atau rupture disks, untuk melindungi peralatan dan mencegah kegagalan akibat tekanan berlebih. Ketika tekanan dalam suatu sistem melebihi batas aman yang dirancang, perangkat pelepas tekanan memungkinkan pelepasan energi secara terkendali sehingga sistem dapat kembali ke kondisi stabil tanpa membahayakan integritas peralatan maupun keselamatan pekerja.

Tujuan Relief Sizing

• Perlindungan Peralatan: Memastikan bahwa peralatan proses tidak mengalami kerusakan akibat tekanan berlebih.

• Keselamatan: Mencegah insiden berbahaya seperti ledakan atau kebakaran yang bisa terjadi akibat tekanan yang tidak terkendali.

• Kepatuhan Regulasi: Mematuhi standar dan regulasi keselamatan industri.

source : Louvar Handbook (Required vent areas a function of overpressure for two-phase flow)

 Salah satu komponen penting dalam proses relief sizing adalah menentukan vent area (luas ventilasi) yang diperlukan berdasarkan tingkat tekanan berlebih atau percent overpressure. Grafik hubungan antara vent area dan percent overpressure menunjukkan bahwa ada hubungan terbalik antara keduanya. Saat overpressure rendah, misalnya pada kisaran 5-10%, area ventilasi yang diperlukan relatif besar karena sistem tidak dapat menahan banyak tekanan sebelum perangkat pelepasan harus diaktifkan. Sebaliknya, pada overpressure yang lebih tinggi, seperti 40-50%, area ventilasi yang diperlukan menjadi lebih kecil karena sistem dapat menahan tekanan lebih besar sebelum mencapai batas aman yang dirancang.

        Grafik ini menjadi panduan penting dalam desain perangkat pelepasan tekanan, seperti explosion vent panels, yang dirancang untuk membuka pada tingkat overpressure tertentu. Sistem ini dirancang untuk menahan tekanan sampai ambang tertentu, sehingga meminimalkan kerusakan pada peralatan dan risiko kecelakaan besar. Misalnya, pada fasilitas yang menangani bahan mudah terbakar atau gas bertekanan tinggi, insinyur sering kali menggunakan grafik ini untuk menentukan kombinasi ideal antara vent area dan percent overpressure, sehingga perangkat pelepas tekanan dapat bekerja secara optimal.

Jenis-Jenis Relief Sizing

• Liquid Service: Layanan cairan yang membutuhkan penghitungan perpindahan panas dan ekspansi termal cairan.

• Vapor Service: Layanan uap yang membutuhkan penghitungan perpindahan panas dan kondensasi uap.

• Two-Phase Flow: Aliran dua fase (gas dan cairan) yang membutuhkan pendekatan perhitungan lebih kompleks.

• Fire Exposure: Dampak paparan kebakaran terhadap peralatan dan bahan kimia.

• Liquid Thermal Expansion: Ekspansi cairan akibat perubahan suhu yang memerlukan perlindungan.

Two-Phase Flow during Runaway Reaction Relief

Aliran dua fase melibatkan fluida dalam bentuk gas dan cairan yang bergerak melalui sistem yang sama. Contoh meliputi:

1. Perubahan Fase Cair ke Gas: Akibat kenaikan suhu atau penurunan tekanan, seperti saat tangki mengalami paparan kebakaran.
2. Reaksi Kimia Eksotermik: Di mana gas dihasilkan dari reaksi dalam sistem yang berisi cairan.
3. Campuran Awal Gas-Cair: Seperti dalam kolom distilasi atau evaporator

        Standar keselamatan internasional, seperti NFPA 68 untuk desain ventilasi ledakan dan API 520 untuk perangkat pelepas tekanan, memberikan panduan teknis yang sangat penting dalam proses ini. Standar ini memastikan bahwa peralatan dirancang tidak hanya untuk melindungi peralatan dari kegagalan struktural, tetapi juga untuk menjaga keselamatan pekerja dan lingkungan kerja. Sebagai contoh, dalam sistem yang berpotensi menghadapi ledakan debu, NFPA 68 memberikan spesifikasi tentang bagaimana vent area harus dirancang untuk mengelola tekanan yang dihasilkan dari ledakan tanpa merusak struktur.

        Selain itu, relief sizing juga harus mempertimbangkan kondisi lingkungan, seperti kemungkinan paparan kebakaran. Dalam skenario kebakaran, tekanan dalam tangki atau peralatan dapat meningkat karena ekspansi termal fluida, memerlukan perangkat pelepas tekanan yang dapat mengeluarkan fluida dengan cepat untuk mencegah tekanan mencapai tingkat yang berbahaya. Untuk kondisi seperti ini, perangkat pelepasan tekanan sering kali dilengkapi dengan explosion vent panels yang membuka ketika tekanan melebihi ambang batas tertentu.

source : 

Crowl, D. A., & Louvar, J. F. (2022). Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications. Pearson Education.

API Standard 520: Sizing, Selection, and Installation of Pressure-relieving Devices in Refineries.

ASME Boiler and Pressure Vessel Code.

NFPA 68: Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting.

Leveson, N. G. (1995). Safeware: System Safety and Computers. Addison-Wesley.