Design tank berdasarkan API 650, mengatur tank dengan kondisi small internal pressure (Appendix F). Saya tidak dapatkan referensi untuk kondisi small external pressure. Jika ada requirement untuk kondisi vacuum (missal -0.5 Psig), maka saya harus siapkan semacam tank venting (Breather Valve) dengan dua setting point (Presure and Vacuum setting). Pertanyaan : Edfarman

Mohon pencerahan,

Design tank berdasarkan API 650, mengatur tank dengan kondisi small internal
pressure (Appendix F). Saya tidak dapatkan referensi untuk kondisi small external
pressure. Jika ada requirement untuk kondisi vacuum (missal -0.5 Psig), maka
saya harus siapkan semacam tank venting (Breather Valve) dengan dua setting
point (Presure and Vacuum setting). Untuk yang pressure, saya bisa check ke
API 650 App. F untuk menentukan maximum design pressure values, lalu set Setting
Pressure di bawah nilai terendah (assumed maximum 70% of the lowest) sebagai
tank MAWP.

Pertanyaannya:
a. Untuk yang Vacuum -barangkali (CMIIW)- saya bisa set di atas -0.5 Psig (misal:
-0.3 Psig), namun saya harus meyakinkan bahwa tangki akan bertahan pada kondisi
tersebut, apa dan bagaimana perhitungannya? Bisakah perhitungan dilakukan dengan
asumsi pressure vessel? Apa referensi yang bisa saya pelajari untuk detail tentang
MAWV (Maximum Allowable Working Vacuum) pada tangki?

b. Jika tidak ada requirement vacuum design, namun tank tetap harus diberi
Breather Valve (Inbreathing and Outbreathing). Logikanya tank minimum pressure
adalah 0 psig (atm) (or equal to 14.7 psia). Apakah setting vacuum Breather
Valve harus di 0 psig atau bisa lebih kecil dari 14.7 psia (< 0 psig)? Pertimbangan
safety biasanya setting point harus lebih besar, jadi harus lebih dari 0 psig.
Jika begitu BV saya mungkin tidak pernah beroperasi dong? – mubazir – sehingga
sebaiknya pasang Pressure Relief (Outbreathing) saja. Apakah reason tsb cukup
untuk mengganti Breather Valve jadi Pressure Relief?

Terimakasih sebelumnya untuk setiap advise dari forum ini.

Tanggapan 1 : Alvin Alviyansyah

Bisa dibaca di API-2000 sebagai referensi utk kondisi design yang anda maksudkan,
sometimes in NFPA 30 but it was not clear enough.

Hati-hati bila bermaksud merubah breather valves langsung menjadi Pressure
Relief. Sebagai tambahan informasi saya tuliskan sbb. :

A Breather valve for a tank requiring IN-breathing and OUT-breathing is normally
called a Conservation valve. Such a valve consists of a vaccum valve + a pressure
valve as indicated earlier. A Breather valve is required for thermal changes.
Instead of calling them VALVES, we normally call then VENTS.

Breather Valve = Pressure Relief Valve + Vacuum Relief Valve

A breather vent, conservation vent, pressure vent, or vacuum vent (or substitute
valve for vent) are all designed in a similar way. They usually have either
a weighted pallet or the pallet is spring loaded. Therefore, there is not a
techical difference between them.

R/V’s (relief valves) are more expensive, and have a huddling chamber which permits
the valves to pop open. R/V’s are a sonic flow device in that sonic flow normally
occurs at the orifice, Vents or valves with pallets are a sub-sonic device.

For API desinged tank we use pallet-like devices, for ASME vessels, piping
and other process installation we use relief valves, rupture disks or rupture
pins – usually in that order.

For relief devices used for API tanks, there is no difference between breather
valves and Pressure/Vaccuum valves. Pressure and Vaccuum valves are separate
devices, however, that may be used for breathing purposes or for other relief
scenarios. A conservation valve, however, is a breather valve for both pressure
and vaccuum that is contained in one housing.

At the Low Pressures you refer to such values, the Relief Valve/Vent will be
almost always be weight loaded. It is not economically feasible to manufacture
a spring for such a low pressure.
Also Sonic Flow only occurs at pressures greater than 15 psig (30 psia). Therefore,
there is no reason to install a PRV when a simple conservation vent will suffice.

Tanggapan 2 : Djohan Arifin

Mau nambahin dikit barangkali dapat memperjelas

Pressure Safety / Relief valve (PSV) dipakai untuk overpressure protection
pada pressure vessels (design pressure >20 psig), dengan cara releasing pressure
dengan bukaan pada valve seat.

Sedang pressure / vaccuum relief valve (juga = PSV, suka disebut breather valve)dipakai
untuk melindungi low pressure vessels (design pressure <20 psig) biasanya
berupa tanks (misal crude oil storage), dengan cara releasing pressure jika
tekanan berlebih (outbreath) atau sucking air jika tekanan kurang dari set point.
Kalau over pressure bikin vessel pecah, vaccuum pressure bisa bikin tanki collapse
(bahasa Jermannya kempot).

Set pressure tergantung dari designnya, biasanya Process Engineer atau Mechanical
Engineer yang mendesign dapat memberikan angkanya, seingatku sekitar 0.5 psig.
Untuk vaccuum setpointnya lebih rendah dari operating pressure.

Operating pressure dari tanki dijaga dengan memberikan gas purging complete
dengan purging valves (biasanya menggunakan regulator dan relief valve = PCV).
Pengisian dan pengosongan tanki mengakibatkan perubahan level didalam tanki
sekaligus volume purging gas dibagian atas tanki. Pengisian mengurangi volume
gas dan menaikkan tekanan, relief valve (PCV) membuka untuk mengurangi pressure.

Sedang pengosongan akan mengurangi pressure, lalu purging regulator valve membuka
sehingga purge gas masuk kedalam tanki sampai pressure stabil lagi. Jika terjadi
upset, karena purging valves tidak bisa mengimbangi kecepatan pengisian atau
pengosongan tanki, maka breather valve (PSV) akan bekerja (in atau out breath)
memproteksi tanki sesuai dengan efeknya.

Tanggapan 3 : DAM

Pak Djohan,
Berdasarkan ISO-10418, Petroleum and Natural gas Industri – offshore production
installations – basic surface process safety systems, pada Tabel B.8:

PSV diperbolehkan tidak dipasang di suatu pressure vessel jika "An input
source has a pressure greater than the MAWP of the vessel and the vessel equipped
with a system meeting the requirements of IEC-61511-1"

jadi ISO membebaskan user dalam penggunaan PSV ini jika pressure vessel telah
memmnuhi kriteria IEC-61511-1, hal ini sesuai dengan konsep LOPA, dimana kita
bisa meniadakan penggunaan salah satu sistem proteksi jika memang integrity
levelnya memenuhi target valuenya

Tanggapan 4 : Edfarman

Terimakasih untuk tanggapan-tanggapan yang diberikan.

BTW, saya ingin klarifikasi statement dari Pak Johan berikut "Untuk vaccuum
setpointnya lebih rendah dari operating pressure".
Bukankah jika kita bicara tentang MAWP(pressure) dan WAWV(acuum), maka akan
ada operating pressure (positive pressure) dan operating vacuum (negatif pressure),
logika design yang benar untuk venting system, bukankah:
Setting Pressure setpointnya lebih rendah dari operating pressure, dan
Setting Vacuum setpointnya lebih tinggi dari operating vacuum? Please CMIIW.

However, saya masih ada satu pertanyaan yang belum terjawab,
Bagaimana kita mendesign/mengetahui ketahanan tangki terhadap kondisi vacuum?
Bukankah dari situ kita bisa setpoint yang aman untuk vacuum dengan mengkondisi
set venting yang lebih tinggi (arah positif), sehingga tangki tidak akan collapse
(atau meminjam Bahasa Jerman Pak Johan jadi kempot 🙂 ) krn terbebani kondisi
vacuum melebihi ketahanannya?

Tanggapan 5 : Pulung Bimantoro

Balik lagi ke filosofinya, sebenarnya jenis atmospheric tank dimana tekanan
di dalamnya diusahakan mendekati tekanan atmospher. Tetapi karena fluida yang
ada didalam tidak boleh bersentuhan dengan udara bebas, maka diberi gas blanket
/ selimut. Biasanya gas yang digunakan adalah nitrogen, dan ada beberapa menggunakan
hydrocarbon gas.
Biasanya pengaturan tekanan didalamnya diatur oleh tank blanketing regulator(untuk
in-breath) dan vapor recovery regulator/ relief (untuk out-breath).

Sebenarnya Breather valve (Pressure/Vacuum relief valve) adalah tingkat pertama
savety devices, sedangkan yang kedua adalah Emergency vents. Nah, sebaiknya
tekanan operating didalam tangki serendah mungkin, kira-kira 0.5 inch w.c. atau
0.018 psig. dan tekanan reliefnya ( out-breath ) sekitar 1-2 inch w.c. ; sehingga
densitas gas blenket sangat rendah, artinya akan mengirit konsumsi gas blanket.

Biasanya outlet dari reliefnya diconnect ke Vapour recovery unit (VRU) supaya
pressure drop across relief menjadi tinggi dan size nya jadi lebih kecil. Karena
tekanan yang rendah tadi, makanya Breather Valve settingnya bisa sangat rendah,
sekitar 12 inch w.c. dan vacuum nya sekitar -10 inch w.c.

Tanggapan 6 : Alvin Alviyansyah

One project experience that i remember using low pressure/vaccuum setting as
per Pak Pulung determined before, it was a good input on this discussion.

But, If you are still worried about your breather valves installation, let me
give you more idea as below :

Yes, certainly, a breather valve can fail, so few ounces above is set a blow
off hatch to prevent any excess in vaporization and/or missoperation of breather
valve.

Normally storage tanks can have three relief on them:
1. vacuum relief for content pump out.
2. pressure relief for fluid filling
3. fire/emergency/detonation relief for hi volume discharge during emergency
conditions.

A pressure vessel is designed for 15 psig or more, an API620 tank is designed
for lower pressures (2.5-15 psig); and an API650 tank is designed for atmospheric
pressures (considered less than 2.5 psig or about 69 INWC). API tanks when designed
for an internal pressure may also need an anchor design to keep the tank on
the ground in the presence of internal pressure.

May be you can test on sizing those breather valves by software on :

http://www.grothcorp.com/dwnload.htm
—> Allows you to download the software after registering on line

http://www.protectoseal.com —>
Asks for details so that the software can be (snail) mailed

Hope this will be usefull for your application

Tanggapan 7 : Djohan Arifin

Set point untuk pressure relief ya lebih tinggi dari operating pressure, kalau
nggak kan keluar terus itu blanket gas selama operasi. Sebaliknya yang vaccuum
set point lebih rendah dari operating pressure, otherwise udara masuk terus
selama operasi. Stelah terjadi upset (high pressure atau vaccuum > set point)
mulailah breather valve bekerja.

Untuk design tank (baik proses maupun mechanicalnya) ada standard di API, cuman
aku gak inget nomor berapa, mungkin yang lain bisa menjawab.

Soal angka 20 psig, mohon maaf gak bisa konfirmasi dari mana karena waktu nulis
gak pakai referensi, jika ada yang punya API bisa dicek batas antara pressure
vessel dan tank design. Angka tersebut tidak penting dalam diskusi ini, jika
ingin mendesign yaa harus pakai referensi yang benar.

Untu pak DAM Crooth Crooth, anda benar untuk kondisi tertentu kita tidak memerlukan
PSV, uraian sebelumnya adalah tentang definisi dan aplikasi breather valve.
Sorry jika belum dapat menjawab semua pertanyaan.

Tanggapan 8 : DAM

Pak Pulung,
Apa dasar anda mengatakan:
"Sebenarnya Breather valve (Pressure/Vacuum relief valve) adalah tingkat
pertama savety devices, sedangkan yang kedua adalah Emergency vents." ?????

Menurut saya :

level pertama safety adalah process/mechanical design dari tangki itu sendiri,
apakah flexible roof tank, fixed roof tank atau lainnya

level kedua adalah Basic Process Control System, yang untuk tanki antara lain
biasanya didesain dengan menambahkan degassing boot, control valve untuk melindungi
tangki dari overpressure atau recycle system pada pompa di downstream tanki
untuk melindungi vacuum

level ketiga adalah alarm yang biasanya di trigger dari LAL atau LAH

level keempat adalah safety instrumented system (jika perlu) dengan menambahkan
SDV pada inlet dan outlet line

level kelima barulah vent valve (breather valve), VPSV, hatch dll

level keenam adalah FPP, dikes, secondary containment, bundwall, fire detection
system

level ketujuh adalah plant emergency response

level kedelapan adalah community emergency response…

saya kira anda terlalu terburu-buru mengatakan breather valve sebagai tingkat
pertama safety device…. dalam konsep LOPA, "safety device" tidaklah
melulu berarti peralatan instrumentasi…