perawatan valve

BAB  V

PERAWATAN VALVE

5. 1 Pendahuluan

Sulit untuk membayangkan sebuah pabrik kimia, minyak retinal, pabrik pengolah bahan makanan, pabrik susu dan sebagainya tanpa mengggunakan valve. Valve sangat luas penggunaannya dan begitu terkenal sehingga hampir  semua industri menggunakannya. Sebagaimana perkembangan teknologi dan pertumbuhan kapasitas pabrik yang lebih besar bagaimanapun valve telah berkembang baik dalam ukuran dan biayanya (harga) dan valve menjadi sesuatu yang lebih penting pada suatu industry. Valve tidak hanya mengatur aliran fluida tetapi juga untuk mengisolasi perpipaan untuk pemeliharaan tanpa rintangan unit yang berhubungan satu dengan yang lain. Desain valve harus dapat menjaga tekanan, temperatur dan desakan dari hubungan perpipaan dari rintangan permukaan bersegel. Pemilihan valve melibatkan beberapa faktor, sedikitnya dasar perencanaan berikut harus dipertimbangkan antara lain: tipe valve, bahan konstruksi, tekanan dan temperatur,  bahan pembungkus, biaya dan kegunaannya.

5.    1. 1 Tujuan Khusus

       Setelah menyelasaikan bab ini, mahasiswa diharapkan memiliki kemampuan dalam untuk:

1.      Melihat pentingnya  memilih jenis valve yang sesuai dengan jenis fluida yang dialirkan.

2.      Dalam pemilihan valve harus ditinjau dari tekanan dan tempertur sehingga dapat ditetapkan tipe valve yang dipilih.

3.      Dapat menjelaskan cara kerja dari masing-masing valve sesuai dengan kebutuhan baik cara menutup dan menjalankan fluida sesuai dengan fungsi dari valve/cara kerja valve

4.      Dapat memilih guna untuk mengetahui karakter kimia dan fisika fluida yang dipakai yang harus pertimbangan.

5.      Dapat menetapkan fungsi dan tipe service, maka tipe sebuah valve yang sesuai kekonstruksinya dapat dipilih dengan menunjukkan ke daftar klasifikasi valve serta cara perawatannya.

6.      Memilih dan menjelaskan jenis pembungkus pada setiap valve yang digunakan untuk dapat disesuaikan penggunaannya.

5.2 Jenis-jenis Valve

Banyak tipe dari valve yang digunakan tetapi ada dua tipe umum, secara garis besamya adalah:  gate valve, dan globe valve, diklasifikasikan sebagai: plug cocks dan globe valve. Globe valves terdiri dari: metal disc, composition disc. Gate valves terdiri dari:  - nonrising stem

         -rising stem

         -outside scrow and yoke,

sedangkan check valves terdiri:

                     - ball check

                     - swing check

                     - automatic control valves.

5. 3 Kegunaan Valve

Pada bagian luar tipe valve sangat tergantung dari fungsinya untuk dipergunakan, apakah aliran penutup, katup pemadam atau untuk aliran pembalik. Fungsi-fungsi ini seharusnnya ditentukan hanya sesudah pertimbangan hati-hati dan keperluan unitdan sistem yang mana valve dikehendaki. Ada beberapa tipe penggunaan valve untuk masing-masing fungsinya, ini  juga penting untuk menentukan dalam kondisi  yang bagaimana valve digunakan dan ini dasar penting untuk mengetahui karakter kimia dan fisika fluida yang akan dialiri. Secara ringkas pertimbangan harus diberikan kepada fungsi valve, (Process piping system 1981).

5. 3. 1.   Valve Shut Off ( katup penutup)

Valve ini yang biasanya dihubungkan dengan block valve  atau on-off  service valve. dan  throttling valves (katup pemadam).

Tipe service:

- liquid

- gas-gas

- cairan dengan gas

- cairan dengan padat

- gas dengan padat

- uap dari aliran liquid, oleh karena penurunan di sistem tekanan:  bersifat korosi atau tidak, bersifat erosi atau tidak. Sekali fungsi dan tipe service ditetapkan, maka tipe sebuah valve yang sesuai kekonstruksinya dapat dipilih dengan menunjukkan ke daftar klasifikasi valve. Dalam daftar ini fungsi valve umumnya hanya petunjuk menggunakan konstruksi spesifik tipe valve. Lebih dari satu tipe konstruksi dicocokkan ke fungsi spesifik. Prinsip perencanaan dan penggunaan terbaik dari tipe valve untuk shut off service adalah:

- gate valve,  digunakan untuk membuka penuh atau menutup penuh.

-plug valve, untuk shut-off rapat, membuka penuh atau menutup.

-ball valve, bagian aliran tidak menghalangi, digunakan untuk viskositas  fluida dan slurry.

-butterfly valve, kegunaan utama untuk on-off dan menservice katup pemadam (throttling valve) untuk aliran besar gas dan cairan pada tekanan rendah.

5. 3. 2  Perencanaan

Prinsip perencanaan dan penggunaan valve untuk throttling service (katup pemadam) adalah :

a.       Globe valve, seat umumnya ditempatkan sejajar ke arah aliran, melengkapi daya tahan bahan dan tekanan jatuh.

b.      Needle valve (valve jarum), adalah berdasarkan atas globe valve, yang telah mempertajam needle seperti plugs, fitting.

c.       Y- valve, adalah globe valve yang menunjukkan jalan lurus yang sama dan aliran tanpa penghalang yang dikerjakan gate valve. Keuntungannya adalah tekanan jatuh melewati valve rendah dari pada valve konvensional.

d.      Angle valve (valve sudut), sebenarnya  sama dengan globe valve. Perbedaan dasar antara keduanya adalah aliran fluida menembus angle valve membuat sudut 90°.

e.       Butterfly valve, kegunaan utama untuk on-off dan throttling service untuk aliran besar gas-gas dan cairan pada tekanan rendah (150 psig di bawah vacum). Untuk aliran yang tidak dapat balik valve mempunyai reaksi otomatis untuk merubah tekanan untuk mencegah pembalikan aliran. Pemilihan khusus contoh valve adalah berguna untuk pemakaian slurry yang baik. Contoh valve yang bagus biasanya adalah angle,  flush bottom, plug, ball dan pinch valve (katup jepit ). Ini ditandai dengan daya tahan minimum terhadap aliran dan sering digariskan dengan campuran spesial untuk daya tahan terhadap korosi dan erosi.

5. 3. 3  Konstruksi bahan

Setelah menetapkan fungsi valve dan memilih tipe valve, seorang ahli  harus memberi pertimbangan konstruksi bahan yang cocok untuk menservice valve yang akan digunakan. Seluruh bagian valve yang dihubungkan dengan fluida seharusnya tahan terhadap korosi. Dalam memilih konstruksi bahan tahan korosi, seorang ahli seharusnya menggunakan petunjuk daftar memproduksi valve. Contoh : kehadiran garam yang tidak dapat larut, proses kontaminasi dan perbedaan proses senyawa, aerasi fluida, kecepatan fluida yang tinggi, kehadiran abrasi, perbedaan temperatur dan konsentrasi, dan sebagainya. Efek seperti di atas tidak dapat ditentukan dengan tepat kecuali ada data digunakan dari unit operasi secara identik. Jika tidak ada pengalaman yang lengkap dan tidak ada data yang tepat seseorang harus menganalisa kegunaan data untuk komposisi dan kondisi fluida yang sama. (Badger L,  Student Edt).

                                                                                 

5. 3. 3. 1 Bahan pembungkus (packing material)

Adalah penting untuk memilih secara tepat bahan pembungkus valve sebagaimana memilih dengan tepat bahan konstruksi. Contoh beberapa pembungkus untuk beberapa aplikasi dan batas temperatur didaftarkan.

 materi valve yang lain yang penting dalam penggunaan valve yang sesuai dengan perencanaan:

1. Kuningan ( brass)Valve dengan bahan ini digunakan untuk temperatur di bawah 450°F, apabila temperatur lebih besar dari 550°F maka digunakan material perunggu ( bronze) yang biasanya mempunyai diameter 3 inc dan tekanan lebih besar dari 350 psia (D.J. Cullen 2^nd).

2. Besi (iron) macam -macamnya adalah : cast iron yang biasanya digunakan untuk valve kecil sampai high strength metal alloy cast yang digunakan untuk katup besar (valve ukuran besar ). Cast iron tidak boleh digunakan untuk temperatur lebih besardari 450 F.

3. Steel ( baja )Material ini digunakan untuk valve yang memerlukan tekanan dan temperaturtinggi.

4. Stainless steel ( besi putih ) material ini digunakan untuk valve yang memerlukan temperatur rendah atau aliran korosif.

5. 3. 4  Keunggulan masing -masing valve

5. 3. 4. 1  Plug cocks valve (katup kran)

Valve ini mirip dengan katup bola Gambar 5.1, bulatannya diganti dengan silinder atau kerucut yang berpotong atasnya dan lubangnya berupa celah. Plug valve sama seperti gate valve kegunaan utamanya untuk on-off  dan bukan katup  pemadam (non throttling). Fluida mengalir menembus valve tidak ada halangan, ada sedikit turbulensi di dalam valve, karena itu tekanan jatuh melewati valve rendah. Ada 2 tipe plug valve:

1. Menggosok dengan minyak, untuk mencegah tempat bocor antara permukaan plug dan body seat dan mengurangi geseran selama putaran.

2. Tanpa menggosok dengan minyak, yang mempunyai mantel plug untuk mengurangi kebutuhan penggosokan.

Gambar 5.1  Katup sumbat

Daerah utama plug valve meliputi: fully opened atau fully closed tanpa throttling, ketahanan minimum untuk aliran, pengoperasian yang sering, tekanan  jatuh  rendah.  Komponen  dasar  plug valve adalah  body,  plug  dan  tutup (cover). Dua kategori utama plug valve yaitu straight-through plug mempunyai bentuk silinder. Ada perbedaan desain port (pintu gerbang) untuk plug ini :

-  Full round port ( port bulat penuh ). Ini mempunyai sebuah lubang terbuka penuh di  plug dan body.

-   Rectangular port ( port rektangular ) lni minimum 70 % terbuka dari ukuran garis.

- Venturi portlni mempunyai pembuka rektangular atau bulat dengan venturi mengalir menembus body.

-  Diamond portlni mempunyai sebuah pembukaan plug yang mempunyai bentuk berlian.

Di dalam tipe lubricated, lubricant (penghalang) disuntik di bawah tekanan untuk mencegah ruang kebocoran fluida antara permukaan plug dan body. Tambahannya ini mengurangi gesekan ketika pemutaran  plug. Keuntungan plug lubricated (plug berpenghalang) adalah operasi yang cepat, mempunyai batas range temperatur, tergantung penghalang ( lubricant) yang digunakan. Non lubricated plug valve adalah berguna di hal lain :

1. Lift ( pengangkat )                    

2. Tipe mantel plug

Valve tipe lift dioperasikan dengan mengangkat secara mekanik plug untuk memudahkan perputaran. Mantel plug dibubuhi di atas body yang terbuat dari logam  dengan lengkap di sekitar plug. Keuntungan utama plug valve non lubricated adalah shut off absolut, operasi cepat, tidak ada masalah penghalang ( lubricant) dan range temperatur lebar.

5. 3. 4. 2 Globe valve (katup bundar)

Globe valve digunakan untuk mengatur secara lebih akurat aliran  fluida. Bentuk discnya panjang dan kecil seperti paku, valve jenis ini dirancang untuk mengatur besar kecilnya aliran fluida. 

Globe valve adalah katup yang didesain untuk mengontrol aliran (Petter, 1994), disamping itu digunakan untuk menghentikan atau mengatur aliran fluida. Perubahan arah aliran fluida yang menembus valve menyebabkan turbulen atau golakan dan  tekanan jatuh. Katup ini  sering dipasang  dengan plug atau selongsong (sleeve) untuk menghasilkan laju aliran sampai ke tingkat tertentu saat katup dibuka.

Secara ideal alat ini juga cocok dipakai untuk katup yang dikendalikan tanpa kawat (remote controlled valve). Alat lain yang sering digabungkan adalah adanya alat penutup diantara perrnukaan 2 mesin. Alat ini selalu membutuhkan tambahan lain yang dapat menghalangi pengosongan muatan pada jalur horosontal.

Ketergantungan akan penutupan pada permukaan mesin membatasi pemakaiannya untuk cairan-cairan yang korosif. Struktur utama elemen yang istimewa dari globe valve adalah halld wheel, stem, bonnet, seat, disk ( cakram ), body. Bagian penting dari konstruksi adalah valve disk dan valve seat. Globe valve tidak baik digunakan untuk pipa 72 inc.  Jenis globe valve ada 2 yaitu all metal disc dan composition disc.

Gambar 5.2  Plug valve

5. 3. 4. 3  Gate valve

Nama “Gate valve” diambil karena bentuk disc dari jenis valve ini pada saat menutup atau membuka  seperti “Gate” (Gerbang). Dimana saat disc terbuka, seluruh aliran akan bebas masuk tanpa hambatan, namun pada saat disc tertutup rapat maka aliran akan tertahan oleh disc tersebut. Kegunaan dari jenis valve ini adalah hanya untuk menutup dan membuka aliran (fully closed & fully opened position).   

Valve lni biasanya digunakan untuk ukuran yang lebih besar, yaitu untuk pengaturan aliran baik dilakukan dengan membuka atau menutup valve yang disesuaikan dengan kebutuhan, gate valve terdiri dari :

-          Rising -stem gate valve

Gambar 5. 3  Rising stem gate valve

-          Out screw gate valve, digunakan terbatas untuk ukuran luas dimana dibutuhkan ukuran material sehingga dapat dipotong menjadi dimensi yang dapat digunakan.

Gambar 5.4 Out side screw dan yoke gate valve

5. 3. 5  Kegunaan gate vale

Ada 3 variasi pemutaran gate valve (berupa pintu) yang bekerja cepat dan valve tersebut mempunyai kegunaan khusus : .

a. butterfly valve  katup kupu -kupu)

b. ball valve ( katup bola)

c. plug valve

5. 3. 5. 1  Butterfly valve.

Butterfly valve adalah salah satu tipe tertua  dari valve yang diketahui. Valve ini sederhana, ringan harganya murah. Butterfly valve kegunaan utamanya untuk kedua on-off  dan throttling melibatkan aliran gas dan cairan yang besar pada tekanan relatif rendah.   Karakteristik  utama  butterfly valve  meliputi :  fully opened (membuka dengan penuh), fully closed atau throttling, pengoperasian yang sering shut off  positif untuk gas atau cairan, dan pessure drop yang rendah. Struktur penting bagian butterfly valve adalah shaft body (tiang/corong), cakram pengontrol aliran dan rangka /selubung,  ada 3 tipe utama body:

1. tipe plug valve ini diapit diantara dua pipa flange dengan gabungan palang flange dan menembus terus lobang- lobang di dalam selubung body valve.

2. tipe flang evalve ini adalah flange akhir yang berhubungan ke pipa flange.

3. tipe screw ont  tipe ini dipasang sekrup langsung ke dalam pipa.

5. 3. 5. 2  Ball valve

Ball  valve  ini  digunakan  untuk  service  throttling,  valve  ini cepat pengerjaanna, mudah perawatannya, tidak dibatasi untuk bahan fluida tertentu, seperti : uap air, minyak, gas, fluida, korosif, slurry (partikel kasar) dan bahan bubuk kering.    Struktur elemen utama ball valve adalah body, seat, ball. Ada dua tipe utama ball valve: Top entry  dan Split body. Top entry: ball dan seat dipasang menembus puncak. Split body: ball dan seat dipasang dari akhir. Ball valve diproduksi dalam range campuran bahan yang banyak yaitu : besi tuang, besi lunak, perunggu, aluminium, baja karbon (karbon steel) , stainless steel, kuningan, titanium, zirconium, tantalum, dan beberapa campuran bahan tahan korosi dan plastik.

5.    3. 5. 3  Plug valve 

Plug valve dipakai untuk aliran minyak dan pelumas kental. Keuntungan utama plug valve adalah : operasi sederhana, ruang instalasi paling sedikit, kerja cepat, dan shut off  yang rapat. 

Gambar 5. 5 Butterfly valve

                                      Gambar 5. 6  Ball valve

5. 3. 5. 4   Check valve

Check valve didesain tersendiri untuk mencegah pembalikan aliran sepanjang garis. lni operasinya otomatis dan menjaga aliran dalam satu arah tapi mengikuti aliran dalam hal lainnya. Ada 3 jenis yaitu ball check,swing check, dan automatic control valve. Ada perbedaan tipe dari check valve, yaitu pemilihan tipe utama tergantung pada temperatur,  aliran tekanan dan kebersihan dari cairan. Belokan check valve terbuka dengan tekanan dari garis, dimana aliran pada arah normal akan mengakibatkan cakram memutar keluar. Swing check valve digunakan untuk cairan dengan kecepatan rendah dimana pembalikan aliran jarang, dijalankan pada sistem searah dengan gate valve.

gambar  5, 7 check valve

 Karakteristik utama dari swing check valve adalah mempunyai resistensi minimum mengalir, dari kecepatan rendah dan jarang mengubah arah. Konstruksi bagian utama dari swing check valve adalah body, cakram, swingpin, dan cap. Dua tipe cakram yang digunakan pada swing check valve adalah logam dan susunannya. Cakrarn logam dapat digunakan dalam Y dan Straight Through Patterns. Susunan cakram lebih baik untuk aliran yang mengandung partikel padat lunak.

5.  4   Jenis valve  lain

5. 3. 4. 1  Y- valve

Y-valve merupakan modifikasi dari globe valve, serupa dengan gate valve memiliki tekanan yang rendah dialirkan sepanjang valve kemudian ke globe valve   konvensional.   Keseluruhan  elemen  konstruksi  dari  Y  valve  adalah  stem (tangkai), cakram dan cincin seperti pada globe valve.  Bahan konstruksi dan perbandingan ukuran  kira-kira sama dengan globe valve.

5. 3. 4. 2  Angle valve (valve sudut)

Adalah berdasarkan globe valve yang mempunyai hubungan pintu masuk dan keluar di sudut kanan. Valve ini terutama digunakan untuk service throttling dan sedikit lebih tahan dari pada globe valve. Stem berotasi dan berpindah keluar ketika dibuka. Konstruksi keseluruhan elemen dari sebuah angle valve pada dasarnya sama untuk stem, disk, dan desain seat ring dengan globe valve.  Poros stem segaris dengan salah satu ujungnya. Bentuk sudut kanan body menggantikan kegunaan sebuah elbow, setiap aliran ke atas pintu masuk adalah pada angle kanan ke aliran pada sisi pintu keluar (outlet side). Konstruksi bahan valve ini kira-kira sama dengan globe valve yang terdiri dari:

- perunggu,

- besi tuang,

- monel,

- baja tuang,

- stainless steel,

- PVC,

- poly propilen dan

- grafit.

5. 3. 4. 3  Needle Valve (valve jarum)

            Needle valve kebanyakan digunakan untuk mengontrol sistem/instrument atau     me-release laju aliran fluida. Valve jenis ini mampu menahan tekanan hingga 10000 psi. Ketika menggunakan valve jenis ini, valve cukup dibuka satu atau dua putaran saja. Karena dengan satu atau dua putaran sudah cukup untuk membuat fluida mengalir. Cara kerja valve ini adalah dengan memutar handle, putaran ini kemudian akan menekan needle (berbentuk kerucut). Needle berbentuk kerucut ini yang akan menutup outlet port.  Saat valve menutup sempurna, laju aliran menjadi terhenti. Laju aliran fluida dapat dikontrol dengan cara mengatur jumlah putaran sesuai kebutuhan. Didasarkan atas globe valve, konstruksi bahan biasanya perunggu, stainless steel, kuningan dan campuran-campuran lainnya. Ujungnya biasanya berbentuk  benang yang masuk ke lobang jarum.

5. 3 .4. 4  PinchValve (valve apit )

Adalah jenis valve paling murah dan paling sederhana dalam beberapa jenis valve. Valve ini digunakan untuk on-off service atau untuk service ethrottling yang dapat menyirnpang dari 10 % -95 %  dari kapasitas laju alir. Karakteristik utama dari service pinch valve adalah on-off dan throttling (dengan biaya pemeliharaan rendah), pressure drop rendah, temperatur sedang. Ketika cairan diisolasi dari bagian metal oleh karet atau pipa sintetik, fluida korosif dapat dikontrol dengan baik. Ketika pressure drop menembus valve-valve ini rendah, valve ini cocok untuk slurry dan cairan dalam bentuk suspensi, bahan-bahan pinch valve adalah silikon, neopreon, dll

5. 3. 4. 5  Slide Valve (katup sorong)

             Umumnya  digunakan  untuk  mengontrol  pressure  drop cairan dan gas,  tidak selalu digunakan untuk servis dimana penutup erat mutlak diperlukan. Elemen kontrol aliran terdiri dari satu atau dua disk yang slidenya (gelincir) antara seat body parallel, konstruksi bahan slide valve meliputi :

-          crom sedikit,

-          baja dan

-          stainless steel.

                                           

5. 3. 4. 6 Diaphragm Valve (Valve Diapragma)

Diaphragm merupakan jenis  actuators single acting, udara bertekanan yang diberikan pada salah satu sisi diaphragm dapat melakukan pergerakan langsung (direct acting) atau reverse acting.  Direct acting  adalah bila harga  output turun maka  controller akan menambah sinyal inputnya (tekanan udara atau arusnya). Sedangkan  reverse acting adalah bila harga output naik maka controller akan mengurangi sinyal inputnya.

Digunakan untuk on-off dan service throttling, ketika valve dibuka, diapragma diangkat keluar dari daerah aliran dan fluida mempunyai aliran arus licin. Ketika valve ditutup, diapragma dengan erat ditempatkan melawan bendungan atau daerah sirkular pada bottom valve.  Aplikasi utama valve diapragma digunakan pada operasi yang tekanan rendah dan slurry.   Struktur   utama  elemen   valve   diapragma    adalah   body,   bonnet  (tutup cerobong ) dan diapragma fleksibel. Dua tipe valve ini secara umum yaitu : sraight-through (menembus lurus) dan weir (bendungan). Straight-throught valve mempunyai diamater dalam yang sama dan bentuk sebagai pipa saluran. Untuk mengoperasikan tipe valve ini  usapan panjang diperlukan. Tipe weir atau bendungan lebih baik untuk throttling dan memberikan penutupan erat sebagaimana baiknya. Sebuah usapan yang lebih pendek akan mengoperasikan valve dan mengizinkan menggunakan bahan diapragma yang lebih keras seperti teflon. Stem di dalam valve diapragma tidak berputar ( berotasi ). Diapragma bergerak ke alas dan ke bawah dengan bantuan piston compression yang dalam perputaran yang lain digerakkan oleh lengan pengungkit atau pengopersian stem. Biasanya valve ini tidak ada pembungkus atau penyelubung sehingga menyebabkan pemeliharaannya sedikit lebih mudah. Tetapi bagaimanapun juga untuk bahan-bahan kimia berbahaya, bonnet disediakan dan disegel dengan teflon atau pembungkus lainnya. Valve diapragma ini diproduksi dari bahan yang meliputi:

-          besi tuang,

-          besilunak,

-          baja lunak,

-          stainless steel, dan

-          campuran bahan tahan korosi

Gamar 5. 8  Valve diapragma

5. 3. 5 Pemilihan valve

Pabrik-pabrik dalam industri proses kimia terutama terdiri dari bejana, pompa, pipa dan katup (valve). Standard masing-masing katup memiliki ciri yang membuatnya menjadi yang terbaik dalam penggunaannya. Di sini disajikan informasi yang mana dibutuhkan untuk mengetahui katup yang mana dan dimana penempatannya. Katup dan pipa membuat penanaman terbesar dari beraneka ragam komponen pabrik yang memproses hidrokarbon. Valve dan pipa penggunaannya kira-kira 22%   dari  keseluruhan komponen yang ada,  pompa     lebih   kurang 4 %,   kompressor 4,5 %,   furnace (tungku perapian) 4 %. Setelah katup dan pipa, komponen yang digunakan terbesar berikutnya adalah bejana/tangki sekitar 15,4 %. Seorang perancang harus mempertimbangkan banyak hal pada saat menyeleksi valve meskipun tingkat kepentingan untuk masing-masing akan berubah.  Prioritas utama adalah fungsi umum katup, apakah dapat sebagai katup penahan (hanya untuk mematikan dan menyalakan) atau hanya untuk modulasi atau pembelok, atau untuk mencegah arus balik, atau mungkin kombinasi hal-hal yang telah disebutkan. Fungsi katup dapat  dikatagorikan atas 4 kelas yaitu :

1.      Mematikan dan menyalakan: gate valve, plug valve, ball valve

2.      Sebagai throttling: globe valve, butterfly valve, diaphragm valve, pinch valve.

3.      Pencegah arus balik yaitu check valve: Serbaneka, control valve, selenoid valve

Industri proses kimia menggunakan valve dalam aneka medium yang lebih luas untuk butiran padat dan limbah industri. Pada umumnya karakteristik yang paling dipertimbangkan adalah viskositas, perkaratan/sifat korosi dan peregangan. Bagaimanapun juga perancang harus mempertimbangkan parameter proses yakni suhu terendah yang dapat diperkirakan pada kondisi terburuk. Kondisi  lain yang paling khusus adalah menangani lebih dan satu jenis aliran/campuran dalam valve yang sama, atau penjumlahan aliran yang menghasilkan potensial tekanan tinggi yang kemudian dapat menguap pada temperature tinggi. Tekanan pada valve harus dapat diperhitungkan untuk kondisi substansi yang bergeser  dalam suatu sistem seleksi valve yang menghasilkan tekanan luar minimum dan masih membutuhkan syarat-syarat lain.

Katup ini terbuat dari dammar campuran termoplastik dan logam yang dilapisi  plastik telah menjadi benda yang  akrab  dugunakan dalam  proses yang bersifat untuk pencegahan  korosi (perkaratan), dibandingkan dengan besi tuang dan besi lunak yang penggunaannya pada suhu dan tekanan tinggi. Perlu diketahui bahwa besi lunak lebih tahan terhadap karat untuk beberapa aliran dibandingkan dari pada baja, maka besi lunak banyak digunakan dalam berbagai bidang. Valve kadang-kadang dirancang untuk memastikan ukuran valve  yang digunakan untuk air, minyak, gas, udara, dll. Biasanya ada 4 macam ukuran yang terbuat dari kuningan dan perunggu untuk ukuran kecil dan untuk ukuran besar digunakan besi dan baja.

5. 3. 5. 1  Gate valve

Gate valve pada dasarnya digunakan untuk menutup laju aliran fluida dengan kuat. Valve jenis ini ada pada alat-alat pengetesan sumur minyak (surfacewell testing) seperti  flow head ,cristmast tree, dan choke manifold. Valve jenis ini tidak boleh digunakan untuk mengontrol/menekan laju aliran fluida dengan cara membuka setengah atau seperempat posisi gate. Jadi posisi gate pada valve ini harus  fully open atau  fully close. Jika posisi gate setengah membuka maka laju aliran fluida dapat mengikis sudut-sudut gate yang dapat menyebabkan erosi dan pada akhirnya valve tidak dapat bekerja secara sempurna.  Jika diperhatikan bahwa gate pada valve tersebut bergerak membuka dengan cara memutar hand wheel  pada arah berlawanan jarum jam (counter clockwise).  Untuk menutup (shut-off ) laju aliran fluida, maka hand wheel diputar searah jarum jam (clockwise) sampai gate benar-benar berada pada posisi menutup. Adalah sangat penting untuk selalu menghitung berapa kali handwheel diputar sampai gate benar-benar membuka atau menutup. Hal ini bertujuan untuk menghindari gate berada pada posisi setengah membuka/menutup.

5. 3. 5. 2  Ball/Plug valve

Ball dan Plug Valve digunakan untuk membuka dan menutup laju aliran fluida dengan cepat. Cara kerja valve jenis ini adalah dengan cara memutar handle yang menyebabkan posisi ball atau plug berubah 90 derajat. Valve jenis ini tidak boleh digunakan untuk mengontrol/menekan laju aliran fluida, karena gesekan antara laju aliran fluida dengan ball  atau  plug  dapat   menyebabkan erosi  pada  sudut ball atau  plug tersebut dan mengakibatkan kerusakan pada seal dengan cepat. Seal pada ball /plug valve menggunakan Polytetrafluorethylene (PTFE). Beberapa ball/plug valve yang lain menggunakan lubrikasi untuk memberikan efek  sealing dan mencegah aus.

5.    3. 5. 3 Globe valve

. Aplikasi valve jenis ini dapat kita jumpai pada outlet/discharge pump. Ketika handwheel diputar Globe valve selain digunakan untuk mengontrol laju aliran fluida juga untuk menutup laju aliran fluida dengan cepat searah jarum jam, disk  mendorong posisi globe  hingga menutup laju aliran fluida.  Begitu pula sebaliknya. Valve jenis ini didesain sedemikian rupa hingga semua komponen didalamnya terhindar dari tekanan yang terus menerus dan juga mudah dalam hal perawatan, misalnya ada tekanan yang  terjebak  (trap pressure) di bawah globe.

Disk logam mempunyai kedudukan permukan yang runcing atau berbentuk bola dengan garis hubung kedudukan berbentuk kerucut. Kedudukan mungkin penting untuk menjadi lengkap dengan badan katup atau mungkin digantikan atau kalau tidak, diperbaharui.

5. 3. 5. 4 Butterfly valve

            Butterfly valve digunakan untuk mengontrol dan menutup laju aliran fluida. Penggunaan valve jenis ini adalah untuk pipa-pipa yang bertekanan rendah seperti pada outlet  pada surge/gauge tank dan pipa air.  Baffle/disk berputar secara vertikal sampai sudut 90⁰. Posisi baffle dapat diatur sedemikian rupa mulai dari fully open sampai fully closed. Aplikasi jenis valve ini hanya untuk pipa-pipa bertekanan rendah karena sangat sulit membuka valve jika berada dalam tekanan yang tinggi.

5. 4 Pemeliharaan Valve

Untuk menjaga agar valve dapat dipakai dalam jangka waktu yang lama maka perlu dilakukan pemeliharan/perawatan terhadap alat tersebut untuk bahan material:

1.      KuninganValve dengan jenis bahan ini tidak boleh digunakan untuk temperatur di atas 450 ºF, apabila digunakan pada temperatur yang melebihi dari yang tersebut di atas maka valve tersebut akan mengalami kerusakan.

2.      Besi Valve dengan jenis bahan ini juga tidak boleh digunakan untuk temperature yang lebih besar dari 450 ºF.

3.      Stainless Stell (besi putih) Valve dengan jenis bahan ini digunakan untuk temperatur rendah dan aliran korosif valve ini tidak boleh digunakan dalam temperatur yang tinggi.

4.      Stell bajaValve jenis ini digunakan untuk temperatur yang tinggi dan tekanan yang tinggi (mempunyai kelebihan dibandingkan dengan jenis bahan yang lain dalam hal penggunaan temperatur).

Jadi untuk bahan material tersebut diatas, agar valve dapat berfungsi dengan baik maka harus disesuaikan dengan temperatur. Pemeliharaan yang lain yang dapat dilakukan terhadap valve adalah dengan menggunakan minyak pelumas. Minyak pelumas sangat dibutuhkan dalam perawatan. Valve yaitu pada bagian screw.  Dalam jangka waktu yang telah ditentukan minyak pelumas ini perlu diberikan pada bagian-bagian screw.  Hal ini ditujukan untuk memperlancar proses pemutaran pada valve.

5.    4. 1 Pemeliharaan steam trap

            Steam traps adalah katup otomatis yang digunakan pada setiap sistim steam untuk mengeluarkan kondensat, udara dan gas yang tidak terkondensasi yang menghambat atau mengurangi aliran steam. Operasi steam trap yang baik sangat diperlukan untuk menjamin sistim pemanasan yang efisien dan untuk mencegah tercampurnya air dalam steam. Pada plant reduksi langsung (DR) karakatau steel dua boiler reformer memproduksi 198 ton steam per jam yang digunakan untuk proses reforming, generator turbin, plant CO₂, pompa, deaerator dan keperluan lain. Sejumlah besar steam trap digunakan untuk berbagai penggunaan di plant (Indonesia, Besi & Baja, 2004).

Survei kebocoran steam pada plant penyedia apabila menemukan banyak steam trap yang bocor sehingga  sejumlah besar steam akan terbuang dengan percuma. Beberapa traps dengan katup isolasi pada up-stream selalu shut down jika dioperasikan, kebocoran pemipaan steam di sepanjang plant akan menurunkan effesiensi dari pembangkin steam.

Kebocoran steam tekanan tinggi yang tidak dapat terlihat secara visual karena merupakan steam  jenuh/ superheated.  Perkiraan total kebocoran yang teridentifikasi untuk memudahkan perbaikan/pergantian, baik  pada steam trap dan  pemipaan, seperti terlihat pada Gambar 5.12.

Dalam mengidentifikasi kebocoran ada dua opsi dapat diterapkan, sebagai berikut:

a.       Survei kebocoran steam dilakukan untuk mengidentifikasi kebocoran steam trap dan sistim distribusi steam, kemudian dilakukan perkiraan kehilangan steam. Selanjutnya dilakukan perbaikan kebocoran steam trap dan sistim pemipaan.

b.      Penggantian steam tarp yang tidak berfungsi, pada plant  digunakan jenis steam trap yang lain, mungkin dapat diganti dengan tremodinamik steam trap, dimana dioperasikan sebagai flash steam yang lewat melalui trap, seperti terlihat pada Gambar 5. 13.

Sebagai caontoh adalah Perbaikan Kebocoran Steam dan Steam Traps pada Plant pada Karakatau Steel  tahun 2004, mendapat suatu keuntungan yang cukup besar baik terhadap financial maupun lingkungan.

    Gamba 5. 9   Kebocoran steam 

 5. 4. 1. 1 Cara menginspeksi steam trap

Pemeliharaan (maintenance) steam trap yang benar sangatlah diperlukan bagi steam system. Steam trap yang gagal tidak hanya membuang energy tetapi juga berkontribusi terhadap erosi pada pipa karena kualitas air yang buruk. Steam trap yang gagal dapatmemberikan efek buruk terhadap kualitas produk seperti kertas, makanan, atau produk kimia serta dapat menyebabkan polusi terhadap lingkungan.

Steam trap harus diperiksa secara rutin, frekuensi inspeksi ditentukan berdasarkan penggunaan steam trap. Sebagai contoh steam system yang digunakan untuk fasilitas biasa (pemanas air dll) diinspeksi tahunan, sedangakan steam trap untuk proses manufaktur atau industri sebaiknya diinspek 2 kali setahun atau 4 kali setahun tergantung dari efek steam terhadap proses tersebut. Sekarang banyak user steam trap yang melakukan preventive maintenance dengan mengganti elemen trap tiap tahun. Langkah tersebut kurang efektif karena biayanya tinggi dan juga bisa menyebabkan steam trap gagal serta bocor selama penggantian elemen tersebut. Sebenarnya banyak steam  trap yang mampu bekerja lebih lama lagi dari pada jadwal preventive maintenance itu. Akan lebih efektif apabila dilakukan audit steam trap rutin, sebagai bagian dari predictive maintenance.

Pengetahuan terhadap sistem adalah hal kritikal yang perlu dipahami, oleh karena itu sebelum dilakukan inspeksi harus ada map atau P & ID dari semua steam trap. semua steam trap harus diberi nama dan dipasang plat. Penyimpanan steam trap harus menyertakan tipe, ukuran, manufakturnya, dan tujuan penggunaannya.

Data hasil inspeksi harus disimpan agar informasi mengenai steam trap bisa diakses setiap saat. Hal tersebut akan membantu apabila ada masalah yang sama terulang kembali, kemungkinan mengenai kesalahan penggunaan steam trap dan juga data mengenai biaya serta jumlah yang bisa dihemat dapat kita ambil. Ada beberapa soft-ware manajemen steam komersial yang tersedia sehingga bisa membantu pengumpulan dan pengolahan data yang akurat untuk menjaga steam trap tetap bekerja dengan baik.

5. 4. 1. 2 Metode inspeksi steam trap
             Beberapa metode inspeksi yang biasa digunakan adalah visual inspection pengukuran suhu,  metode acoustic stethoscope,  dan  ultrasonic tester. Dari beberapa metode tersebut, metode ultrasonik tester adalah yang paling handal. Visual inspeksi perlu dilakukan pembuangan steam ke atmosfir.  Cara ini kurang handal karena terjadi perubahan parameter terhadap closed system.

Apabila kita menggunakan temperatur tester maka ada hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam steam sistem yaitu back- pressure, jadi temperature bukanlah satu-satunya indikator kinerja steam  trap. Portable infrared thermometer dapat menyediakan pendeteksi pendekatan tekanan pada valve, steam trap dan coil heater. Alat tersebut juga berguna untuk menemukan over-heating, over-loads, dan kegagalan (trap menjadi dingin). Oleh karena itu infrared thermometer sebaiknya digunakan bersama ultrasonic tester. Trap yang mempunyai karakter open jika gagal akan sangat mudah dideteksi, tetapi tujuan dari predictive maintenance adalah mengetahui sebelum kegagalan itu terjadi. Metode ultrasonik dapat melakukan hal tersebut, detektor ultrasonik mengubah emisi ultrasonik menjadi suara yang bisa didengar oleh manusia.

Ultrasonik tester mengubah emisi frekuensi tinggi dari steam trap sisi down-stream menjadi suara yang bisa didengar lewat headphone dan juga terlihat peningkatan intensitasnya dalam skala. Beberapa alat mempunyai tuning frekuensi untuk menyaring sinyal yang tidak diinginkan, ada juga yang mempunyai onboard recording dan data logging, akurasi ketelitian bisa mencapai 98 %.   Ada 2 macam tipe dari steam trap  yang sering digunakan yaitu “continous flow trap dan intermittent flow trap” (on-off  flow  trap).

1.  Intermittent  (on-off)  trap,  mempunyai  pola “tahan-buang-tahan/hold-discharge-hold”.beberapa tipe intermittent trap adalah: :
a. Inverted Bucket trap
b. Thermodynamic disc trap
c. Thermostatic (bellow trap)
d. Bi-metallic trap

2.  Continous   flow  trap,   membuang   kondensat   secara  kontinyu,  beberapa   tipe continous flow antara lain :

a. Float and Thermostatic trap

b. Fixed orifice trap

5. 4. 2 Sistem pneumatik.

Perawatan sistem pneumatik terdiri dari memperbaiki, mencari gangguan, pembersihan dan pemasangan komponen, dan uji coba pengoperasian. Tindakan pencegahan untuk menjaga udara dalam sistem selalu terjaga kebersihannya. Saringan dalam komponen harus selalu dibersihkan dari partikel-partikel metal yang mana hal tersebut dapat menyebabkan keausan pada komponen. Setiap memasang komponen pneumatik harus dijaga kebersihannya dan diproteksi dengan pita penutup atau penutup debu dengan segera setelah pembersihan. Memastikan ketika memasang kembali komponen tidak ada partikel metal yang masuk ke dalam sistem. Sangat penting mencegah masuknya air, karena dapat menjadi penyebab sistem tidak dapa tmemberikan tekanan. Operasi dalam temperatur rendah, walaupun terdapat jumlah air yang sangat kecil dapat menjadi penyebab serius tidak berfungsinya sistem.

5. 4. 3 Sistem pemipaan

Pada dasarnya sistem pipa dan detail untuk setiap industri atau pengilangan tidaklah jauh berbeda, perbedaan-perbedaan mungkin terjadi hanya pada kondisi khusus atau batasan tertentu yang diminta pada setiap proyek. Pabrikasi pipa dapat dilakukan pada bengkel-bengkel di lapangan atau pada suatu pembuatan pipa khusus di suatu tempat lalu dikirim kelapangan, baik melalui transportasi laut atau darat, sehingga dilapangan hanya merupakan penyambungan saja. Hal ini menguntungkan dari segi waktu, ongkos kerja dan pekerjaan dilapangan. Pemilihan keputusan untuk pabrikasi pipa di suatu bengkel dilapangan atau di suatu tempat di luar lapangan bahkan dinegara lain, memerlukan perhitungan teknis dan ekonomis secara cermat. Pemasangan pekerjaan perpipaan pada industri dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian:
1. Pipa di atas tanah
2. Pipa di bawah tanah
3. Pipa di bawah air (di dalam air).
           Pemasangan sistem perpipaan diketiga tempat ini baik pipa proses ,pipa utiliti mempunyai permasalahan masing-masing dan dalam buku ini hanya akan disinggung pemasangan di atas tanah.

5. 4. 3. 1 Pemasangan pipa di atas tanah
           Pemasangan ini dapat dilakukan pada rak pipa (pipe Rack), di atas penyangga penyangga pipa, atau di atas dudukan pipa (sleeper). Pada pemasangan pipa di atas tanah ini dapat pula dimasukkan pipa peralatan (equipment) yaitu yg meliputi pipa kolom dan vesel, pipa exchanger, pipa pompa dan turbin, pipa kompressor dan pipa utilitas. berikut akan dijelaskan:

a.    Pipa kolom dan vessel, pipa yang akan dipasang pada kolom dan vesel harus ditempatkan secara radial disekitar kolom di bagian jalur pipa, jalan orang, plat form dibagian access. Untuk pipa 18″ ke atas bisa langsung dilas ke vesel, kecuali pertimbangan pemeliharaan dan akan digunakan sambungan flange. Sambungan dalam skirt tidak boleh ditempatkan katup atau flange. Penggunaan vent atmosferis berkatup dan bertudung harus disediakan pada tempat lokasi titik tertinggi dari vessel atau jalur pipa diatasnya, sedangkan drain dipasang pada tempat lokasi terendah yang akan ditentukan oleh P&ID.
Katup pelepas tekanan yang membuang ke dalam sistem blow-down tertutup harus ditinggikan guna memungkinkan bagian pengeluaran pengaliran sendiri ke dalam sistem blow-down. Katup pelepas tekanan yang membuang uap ke udara bebas harus dilengkapi dengan pipa paling sedikit tiga meter di atas setiap plat form dalam radius 7.5 meter, juga disediakan lubang pembuangan yang besarnya 6 mm (1/4″) di bawah pipa guna mencegah akumulasi cairan.

a.    Pipa Exchanger, pemasangan pipa pada exhcanger tidak boleh dipasang di atas daerah-daerah kanal, tutup shell dan fasilitas fasilitas lain yang telah terpasang pada exchanger atau handling yang suka digunakan. Ruang-ruang bebas untuk pemasangan flange exchanger harus disediakan.  Spool dipasang diluar nozzle kapal guna memungkinkan pemindahan bundel pipa exchanger.

b.    Pipa pompa dan turbin, pipa suction atau pipa yang mengalirkan aliran disebut juga pipa hisap harus diatur sedemikian rupa guna mencegah penurunan tekanan dan kantung uap yang dapat pula menimbulkan kavitasi pada impeler. Apabila perubahan ukuran diperlukan untuk mempercepat atau memperlambat aliran, maka reduser eksentris harus dipakai bilamana kantung tanpa vent tak dapat dihindari. Pemasangan pipa pada pompa dan turbin harus diatur sedemikian rupa, sehingga mudah untuk perawatan dan perbaikan. Hal ini penting untuk mencegah pembongkaran besar yang tak perlu pada pemeliharaan dan perbaikan pipa. Saringan permanen dan sementara harus disediakan pada inlet pompa dan turbin. Sedangkan untuk aliran panas dan dingin harus diperhatikan fleksibilitasnya, begitu pula kedudukan-kedudukan penyangga haruslah baik dan dapat mengatasi getaran-getaran yang diakibatkan motor pipa serta aliran.

c.    Pipa kompresor, pemasangan pipa pada kompresor harus diatur perbaikan dan pemeliharaannya. Sambungan pipa dengan menggunakan flanges lebih diutamakan demi memperlancar jalannya perbaikan dan pemeliharaan. Pipa hisap (suction) dan buang (discharge) harus benar-benar diperhatikan fleksibilitasnya, terutama untuk temperatur rendah atau tinggi atau tekanan tinggi. Masalah getaran termasuk bagian terpenting pada pipa kompresor ini, akibat adanya beban dinamis yang berhubungan dengan kompresor ini. Karena itu masalah penyangga, guide dan anchor juga harus menjadi perhatian bagian perencana teknik.

d.    Pipa utilitas, pemasangan pipa utilitas ini harus benar-benar direncanakan sehingga kebutuhan utilitas di proyek dapat terjangkau penggunaanya. Pipa utilitas seperti apa yang lain haruslah direncanakan beroperasi pada temperatur dan tekanan berapa. Perencanaan sub header haruslah dapat memenuhi daerah equipment proses atau kelompok peralatan lainnya yang memerlukan jalur utilitas. Sambungan cabang haruslah dibuat dari atas header. Apabila aliran utilitas berupa uap jangan lupa membuat kantung kantung uap pada setiap daerah titik terendah dimana aliran akan mendaki dan diperhitungkan tidak boleh lebih dari  40%  tekanannya dalam jarak yang dihitung dalam feet.

5. 5 Rangkuman

1. Valve salah satu alat transportasi fluida pada industri dan industry kimia yang digunakan untuk menutup atau mengatur aliran dari fluida.

2. Secara garis besar valve terbagi dua : Gate Valve dan Globe Valve, Gate valve digunakan untuk pipa yang ukurannya lebih besar dari dua inci. Globe valve digunakan untuk pipa yang ukurannya lebih kecil dari dua inci.

3. Valve dalam penggunaannya disesuaikan dengan karakter sifat fisik dan kimia fluida yang digunakan.

4. Dalam mendesain valve, harus dapat dijaga ketahanan terhadap tekanan, temperature dan desakan dari sambungan perpipaan dari rintangan bersegel.

5. Dalam proses, valve digunakan bahan pembungkus yang disesuaikan dengan kegunaan dan temperatur.

6. Hal yang paling penting dalam penggunaan valve adalah pemilihan bahan material valve yang sesuai dengan perencanaan.

5. 7  Daftar Pustaka

1.    Badger L., Walter & Julius., T. Banchero,”Introduction To Chemical Engineering”, International Student Edition.

2.    Chemical Engineering Magazine, “Proscess Piping System”, Mc-Graw Hill. Pub.Co, 1981.

3.    Cullen D. J  & Cook T. M. “Industri Kimia Dan Operasinya”, 2^nd Edition, PT.Gramedia, Jakarta.

4.    Peter, Max S., Ph. D., (1994) Elementery Chemical Engineering, Second Edition 

       Mc-Graw-Hill Book Company, USA.

5.    Indonesia,   Besi   &   Baja,  Distribusi   dan  Penggunaan  Steam, Kehilangan, Kebocoran, Steam Trap, Perbaikan, 2004.

6.  Sularso, and Tahara Haruo, 1987, “Pompa dan Kompresor”, Jakarta: Penerbit Pradnya Paramith.

a