Risnadi Tiawarman Syarif (114.120042)

Pratikum sirkuit fluida

Jenis-Jenis Valve dan Fungsinya

1. Pengertian ValveValve atau yang biasa disebut katup adalah sebuah perangkat yang mengatur,

mengarahkan atau mengontrol aliran dari suatu cairan (gas, cairan, padatan terfluidisasi) dengan membuka, menutup, atau menutup sebagian dari jalan alirannya.

Valve/katup dalam kehidupan sehari-hari, paling nyata adalah pada pipa air, seperti keran untuk air. Contoh akrab lainnya termasuk katup kontrol gas di kompor, katup kecil yang dipasang di kamar mandi dan masih banyak lagi.

Katup memainkan peran penting dalam aplikasi industri mulai dari transportasi air minum juga untuk mengontrol pengapian di mesin roket.

Valve/Katup dapat dioperasikan secara manual, baik oleh pegangan , tuas pedal dan lain-lain. Selain dapat dioperasikan secara manual katup juga dapat dioperasikan secara otomatis dengan menggunakan prinsip perubahan aliran tekanan, suhu dll. Perubahan2 ini dapat mempengaruhi diafragma, pegas atau piston yang pada gilirannya mengaktifkan katup secara otomatis.

2. Macam-Macam Valve dan Fungsinyai. Gate valve.

Gate valve adalah jenis katup yang digunakan untuk membuka aliran dengan cara mengangkat gerbang penutup nya yang berbentuk bulat atau persegi panjang.

Gate Valve adalah jenis valve yang paling sering dipakai dalam sistem perpipaan. Yang fungsinya untuk membuka dan menutup aliran.

Gate valve tidak untuk mengatur besar kecil laju suatu aliran fluida dengan cara membuka setengah atau seperempat posisinya, Jadi posisi gate pada valve ini harus benar benar terbuka (fully open) atau benar-benar tertutup (fully

close). Jika posisi gate setengah terbuka maka akan terjadi turbulensi pada aliran tersebut dan turbulensi ini akan menyebabkan :

a) Akan terjadi pengikisan sudut-sudut gate.laju aliran fluida yg turbulensi ini dapat mengikis sudut-sudut gate yang dapat menyebabkan erosi dan pada akhirnya valve tidak dapat bekerja secara sempurna.

b) Terjadi perubahan pada posisi dudukan gerbang penutupnya.Gerbang penutup akan terjadi pengayunan terhadap posisi dudukan (seat), sehingga lama kelamaan posisi nya akan berubah terhadap dudukan (seat) sehingga apabila valve menutup maka gerbang penutupnya tidak akan berada pada posisi yang tepat, sehingga bisa menyebabkan passing.

Ada 3 jenis gate valve:

Rising Stem Gate Valve, jika dioperasikan handwheel naik dan stem juga naik.

Non Rising Stem Gate Valve, jika di opersikan handwheel tetap dan stem juga tetap.

Outside Screw & Yoke Gate Valve, jika di operasikan handwheel tetap tapi stemnya naik.

Rising Stem & Non Rising Stem digunakan untuk tekanan yang tidak terlalu tinggi, dan tidak cocok untuk getaran. Outside Screw & Yoke Gate Valve amat cocok digunakan untuk high pressure. Biasanya OS & Y banyak di gunakan di lapangan minyak, medan yang tinggi, temperature tinggi. Karena pada OS & Y stem naik atau turun bisa dijadikan sebagai penanda. Contoh, apabila stem tinggi itu menandakan posisi valve sedang buka penuh. Pada dasarnya body & bonet pada gate terbuat dari bahan yang sama

Keuntungan menggunakan Gate Valve :

Low pressure drop waktu buka penuh Amat ketat dan cukup bagus waktu penutupan penuh Bebas kontaminasi Sebagai Gerbang penutupan penuh, sehingga tidak ada tekanan lagi.

Cocok apabila akan melakukan service / perbaikan pada pipa

Kerugian menggunakan Gate Valve :

Tidak cocok di pakai untuk separuh buka, karena akan menimbulkan turbulensi sehingga bisa mengakibatkan erosi dan perubahan posisi gate pada dudukan

Untuk membuka dan menutup valve perlu waktu yang panjang dan memerlukan torsi / torque yang tinggi

Untuk ukuran 10 “ keatas tidak cocok dipakai untuk steam.

ii. 2.  Globe valve

Global Valve digunakan untuk mengatur besar kecilnya laju aliran fluida dalam pipa (throttling). Prinsip dasar dari operasi Globe Valve adalah gerakan tegak lurus disk dari dudukannya. Hal ini memastikan bahwa ruang berbentuk cincin antara disk dan cincin kursi bertahap sedekat Valve ditutup.

Dengan mudah memutar handel valve, besarnya aliran zat yang melewati valve bisa diatur.Dudukan valve yang sejajar dengan aliran, membuat globe valve efisien ketika mengatur besar kecilnya aliran dengan minimum erosi piringan dan dudukan. Namun demikian tahanan didalam valve cukup besar.

Desain Globe Valve yang sedemikian rupa, memaksa adanya perubahan arah aliran zat didalam valve, sehingga tekanan menurun drastis dan menyebabkan turbulensi di dalam valve itu sendiri. Dengan demikian, Globe Valve tidak disarankan diinstal pada sistem yang menghindari penurunan tekanan, dan sistem yang menghindari tahanan pada aliran.

Ada tiga jenis desain utama bentuk tubuh Globe Valve, yaitu: Z-body, Y-body dan Angle- body :

Z-Body desain adalah tipe yang paling umum yang sering dipakai, dengan diafragma berbentuk Z. Posisi dudukan disk  horizontal dan pergerakan batang disk tegak lurus terhadap sumbu pipa atau dudukan disk. Bentuknya yang simetris memudahkan dalam pembuatan, instalasi maupun perbaikannya.

Y-Body desain adalah sebuah alternatif untuk high pressure drop. Posisi dudukan disk  dan batang (stem) ber sudut 45˚ dari arah aliran fluidanya. Jenis ini sangat cocok untuk tekanan tinggi

Angle-Body desain adalah modifikasi dasar dari Z-Valve. Jenis ini digunakan untuk mentransfer aliran dari vertikal ke horizontal.

Macam-macam bentuk  Disc/plug dari Globe Valve :

Type Plug Disk Tipe Regulating disk Tipe flat disk Tipe soft seat disk Tipe guide disk

Keuntungan menggunakan Globe valve  adalah :

Kemampuan dalam menutup baik. Kemampuan throttling (mengatur laju aliran) Cukup baik.

Kelemahan utama penggunaan Globe  Valve adalah:

Penurunan tekanan lebih tinggi dibandingkan dengan Gate Valve Valve ukuran besar membutuhkan daya yang cukup atau aktuator yang

lebih besar untuk beroperasi

iii. Angel Valve

Sama seperti globe valve, angle valve juga digunakan pada situasi dimana pengaturan besar kecil aliran diperlukan (throttling). Namun angle valve di buat dengan sudut 90°, hal ini untuk mengurangi pemakaian elbow 90° dan fitting tambahan. digunakan untuk mengubah aliran sebesar 90 derajat. Valve ini bisa digunakan juga sebagai pengganti elbow.

iv. Check Valve

Check valve adalah alat yang digunakan untuk membuat aliran fluida hanya mengalir ke satu arah saja atau agar tidak terjadi reversed flow/back flow. untuk mengalirkan fluida hanya ke satu arah dan mencegah aliran ke arah sebaliknya. tidak menggunakan handel untuk mengatur aliran, tapi menggunakan gravitasi dan tekanan dari aliran fluida itu sendiri. Karena fungsinya yang dapat mencegah aliran balik (backflow) Check Valve sering digunakan sebagai pengaman dari sebuahequipment dalam sistem perpipaan.

Aplikasi valve jenis ini dapat dijumpai pada outlet/discharge dari centrifugal pump. Ketika laju aliran fluida sesuai dengan arahnya, laju aliran tersebut akanmembuat  plug atau disk membuka. Jika ada tekanan yang datang dari arahberlawanan, maka plug atau disk tersebut akan menutup.

Check Valve memiliki perbedaan yang signifikan dari Gate Valve dan Globe Valve. Valve ini di disain untuk mencegah aliran balik. 

Ada beberapa jenis check valve, tapi ada 2 jenis yang paling umum yaitu Swing Check dan Lift Check. Swing Check Valve biasanya dipasangkan dengan Gate Valve, sedangkan Lift Check Valve oleh beberapa pabrikan digunakan untuk menggantikan fungsi Ball Valve sebagai Ball Check Valve. Check Valve tidak menggunakan handel untuk mengatur aliran, tapi menggunakan gravitasi dan tekanan dari aliran fluida itu sendiri. Karena fungsinya yang dapat mencegah aliran balik (backflow) Check Valve sering digunakan sebagai pengaman dari sebuah equipment dalam sistem perpipaan.

Ada 3 ( tiga ) jenis check valve Swing Check Valve

Swing check valve terdiri atas sebuah disk seukuran dengan pipa yang digunakan, dan dirancang menggantung pada poros (hinge pin) di bagian atasnya. Apabila terjadi aliran maju atau foward flow, maka disk akan terdorog oleh tekanan sehingga terbuka dan fluda dapat mengalir menuju saluran outlet. Sedangkan apabila terjadi aliran balik atau reverse flow, tekanan fluida akan mendorong disk menutup rapat sehingga tidak ada fluida yang mengalir. Semakin tinggi tekanan balik semakin rapat disk terpasang pada dudukannya.

Usage : One way flow / pengaliran satu arah

Advantages : Klo sudah buka ringan, low pressure drop / kehilangan tekanan sangat rendah, cost nya murahDisadvantages : Kebocoran amat tinggi dan aliran rendah karena terganggu dengan adanya hambatan.

 Lift Check Valve

Penggunaan untuk fluida steam, gas, maupun liquid yang mempunyai flow yang tinggi.

Dalam konfigurasinya mirip dengan globe valve hanya saja pada globe valve putaran disk atau valve dapat dimanipulasi sedangkan pada lift check valve tidak (karena globe valve adalah jenis valve putar dan control valve).

Port inlet dan outlet dipisahkan oleh sebuah plug berbentuk kerucut yang terletak pada sebuah dudukan, umumnya berbahan logam. Ketika terjadi foward flow, plug akan terdorong oleh tekanan cairan sehingga lepas dari dudukannya dan fluida akan mengalir ke saluran outlet. Sedangkan apabila terjadi reverse flow, tekanan fluda justru akan menempatkan plug pada dudukannya, semakin besar tekanan semakin rapat pula posisi plug pada dudukannya, sehingga fluida tidak dapat mengalir.

Bahan dari dudukan plug adalah logam, hal ini mempertimbangkan tingkat kebocoran yang sangat sedikit dari check valve tersebut. Umumnya lift check valve digunakan untuk aplikasi fluida gas karena tingkat kebocoran yang kecil. Penggunaan check valve tipe lift ini di industri adalah untuk mencegah aliran balik condensate ke steam trap yang dapat menyebabkan terjadinya korosi pada turbin uap. Keuntungan menggunakan lift check valve adalah terletak pada kesederhanaan desain dan membutuhkan sedikit pemeliharaan. Kelemahannya adalah instalasi dari check valve jenis lift hanya cocok untuk pipa horisontal dengan diameter yang besar.

 Backwater check valve

Backwater valve, banyak digunakan pada sistem pembuangan air bawah tanah yang mencegah terjadinya aliran balik dari saluran pembuangan saat terjadi banjir. Saat banjir saluran pembuangan akan penuh dan bertekanan tinggi sehingga memungkinkan terjadinya aliran balik, dengan menggunakan back water valve, hal ini dapat diatasi dengan baik.

Swing Type Disk Check Valve

Dalam penggunaan swing check valve dan lift check valve terbatasi hanya untuk pipa ukuran besar (diameter DN80 atau lebih). jadi  sebagai solusinya adalah dengan menggunakan Disk check valve. Dengan menggunakan Disk ceck valve dapat digunakan tubing dengan ukuran yang mengerucut pada satu sisinya sehingga dapat diaplikasikan pada pipa yang lebih kecil ukurannya.

Disk Check valve

Disk Check valve terdiri atas body, spring, spring retainer dan disc. Prinsip kerjanya adalah saat terjadi foward flow, maka disk akan didorong oleh tekanan fluida dan mendorong spring sehingga ada celah yang menyebabkan aliran fluida dari inlet menuju outlet. Sebaliknya apabila terjadi reverse flow, tekanan fluida akan mendorong disk sehingga menutup aliran fluida.

Perbedaan tekanan diperlukan untuk membuka dan menutup valve jenis ini dan ini ditentukan oleh jenis spring yang digunakan.

Selain spring standar, tersedia juga beberapa pilihan spring  yang tersedia: No spring- Digunakan di mana perbedaan tekanan di valve kecil. Nimonic spring- Digunakan dalam aplikasi suhu tinggi Heavy duty spring - Hal ini meningkatkan tekanan pembukaan

yang diperlukan. Bila dipasang pada line boiler water feed, dapat digunakan untuk mencegah uap boiler dari kebanjiran ketika mereka unpressurised.

Split disc check valve

Split Disk check valve terdiri dari disk yang bagian tengahnya merupakan poros yang memungkinkan disk bergerak seolah terbagi dua bila didorong dari arah yang benar (foward flow) dan menutup rapat bila ditekan dari arah yang salah (reverse flow).

v. Ball ValveBall Valve adalah sebuah Valve atau katup dengan pengontrol aliran

berbentuk disc bulat (seperti bola/belahan). Bola itu memiliki lubang, yang berada di tengah sehingga ketika lubang tersebut segaris lurus atau sejalan dengan kedua ujung Valve / katup, maka aliran akan terjadi.

Tetapi ketika katup tertutup, posisi lubang berada tegak lurus terhadap ujung katup, maka aliran akan terhalang atau tertutup. Ball valve banyak digunakan  karena kemudahannya dalam  perbaikan dan kemampuan untuk menahan tekanan dan suhu tinggi. Tergantung dari material apa mereka terbuat, Bal Valve dapat menahan tekanan hingga 10.000 Psi dan dengan temperature sekitar 200 derajat Celcius.

Ball Valve digunakan secara luas dalam aplikasi industri karena mereka sangat serbaguna, dapat menahan tekanan hingga 1000 barr dan suhu hingga 482 ° F (250 ° C). Ukurannya biasanya berkisar 0,2-11,81 inci (0,5 cm sampai 30 cm).

Ball Valve dapat terbuat dari logam , plastik atau pun dari bahan keramik. Bolanya sering dilapisi chrome untuk membuatnya lebih tahan lama.

Ada 2 tipe Ball Valve yaitu :

Full bore ball valveFull bore ball valve adalah tipe ball valve dengan diameter lubang bolanya sama dengan diameter pipa. Jenis full bore ball valves biasanya digunakan pada  blow down, piggable line, production manifold, pipeline dll.

 Reduced bore ball valvesReduced bore ball valves adalah jenis ball valve yang diameter lubang bolanya tidak seukuran dengan ukuran pipa. Minimum diameter bola katup yang berkurang adalah  satu ukuran lebih rendah dari ukuran diameter pipa  sebenarnya. Misalnya ukuran diameter  pipa 4 inci dan diameter bola valve adalah 3 inchi.

Dan ada 2 jenis jalur pada ball valve, full bore dan reduced bore.

Usage ( Fungsi ) Ball Valve:

1 Flow control/pengendalian Aliran

2 Pressure control/pengendali tekanan3 Shut off4 Cocok untuk high pressure dan temperatures/tekanan dan suhu yang tinggi

Advantages/kelebihan ball valve:

1 A very low pressure drop/kehilangan tekanan sangat rendah2 Low leakage/cukup jarang bocor3 Small in size dan ball valve tidak begitu berat jika dibandingkan dengan

valve lain yang sejenis4 Mudah dibuka dan tidak mudah terkontaminasi.

Disadvantages/kekurangan ball valve :

1 Seat bisa rusak karena adanya gesekan antara ball dengan seat2 Pembukaan handle yang cepat bisa menimbulkan water hammer/palu air

pada system sehingga terjadi tekanan yang besar yang bisa merusak system/sambungan dan dinding pipa

Fungsi dari "Ball Valve" ini untuk mengontrol aliran. Untuk valve jenis ini, metode buka-tutup jalur menggunakan bola (disk pada butterfly valve) berlubang ditengahnya. Jika posisi bola ada dijalur, valve dalam kondisi tertutup, dan sebaliknya, jika posisi lubang ditengah bola yang ada di jalur, valve dalam posisi terbuka.Sering dipakai pada proses hydrocarbon, ball valve mampu mengatur besar kecil alirangasdanuap terutama untuk tekanan rendah. Valve ini dapat dengan cepat ditutupdan cukup kedap untuk menahanfluida/ zat cair. Ball valve tidak menggunakan handwheel, tetapi menggunakan ankle untuk membuka atau menutup valve dengan sudut 90°. Disainnya yang simpel, meminimalkan turunnya tekanan pada saat valve dibuka penuh..

vi. Plug/cock Valve

Kegunaan dari plug valve adalah untuk fully open dan fully close (isolation atau on/off control). untuk mengontrol (membuka dan menutup) aliran pada plug valve, plug mempunyai celah atau lubang tempat aliran lewat. Saat handle diputar menuju open position maka plug akan berputar secara rotasi terhadap seat dan bagian yang bercelah akan melewatkan aliran. Namun pada saat handle diputar pada close position maka plug akan berputar secara rotasi terhadap seat dan bagian yang tak bercelah akan menahan aliran, sehingga aliran pun akan berhenti. Sama seperti ball ball valve namun tetapi bagian dalamnya bukan berbentuk bola, melainkan silinder. Karena tidak ada ruangan kosong di dalam badan valve, maka cocok untuk fluida yang berat atau mengandung unsur padat seperti lumpur.

Jenis - jenis valve yang lain yang masih termasuk plug valve adalah:

Three way plug valve : yaitu jenis plug valve yang mempunyai 3 port (sambungan), 1 untuk inlet dan 2 untuk outlet. Dengan menggunakan valve ini maka dengan mudah kita dapat mengarahkan outlet kearah aliran/pipa yang dikehendaki.

Four way plug valve : Biasa digunakan pada fluida cooling water yang melewati heat exchanger, dimana aliran cooling water bisa dengan mudah dibalikkan arahnya dengan tujuan untuk membersihkan heat exchanger tersebut dari kotoran-kotoran (fouling, sediment, solids).

vii.  Screwed Down Return Globe Check Valve

Modelnya hampir sama dengan globe valve, bedanya ada tambahan housing / casing pendukung yang otomatis jika ada media yang mengalir pada valve.

viii.  Butterfly Valve

Butterfly Valve memiliki bentuk yang unik jika dibandingkan dengan valve-valve yang lain. Butterfly menggunakan plat bundar atau disk yang dioperasikan dengan ankel untuk posisi membuka penuh atau menutup penuh dengan sudut 90°. Disk ini tetap berada ditengah aliran, dan dihubungkan ke ankel melalui shaft. Saat valve dalam keadaan tertutup, Disk tersebut tegak lurus dengan arah aliran, sehingga aliran terbendung, dan saat valve terbuka wafer sejajar/ segaris dengan aliran, sehingga zat dapat mengalir melalui valve.

Batterfly valve memiliki turbulensi dan penurunan tekanan (pressure drop) yang minimal. Valve ini bagus untuk pengoperasian on-off ataupun throttling, dan bagus untuk mengontrol aliran zat cair atau gas dalam jumlah yang besar. Namun demikian valve ini biasanya tidak memiliki kekedapan yang bagus, dan harus digunakan pada situasi/ sistem yang memiliki tekanan rendah (low-pressure)

ix. Diaphragm Valve

Diaphragm valve bisa digunakan untuk mengatur aliran (trhottling) dan bisa juga digunakan sebagai on/off valve. Diaphgram valve handal dalam penanganan material kasar seperti fluida yang mengandung pasir, semen, atau lumpur, serta fluida yang mempunyai sifat korosif

x. Motor operated Valve

Valve tipe ini, batang (stem) valve dihubungkan (joint/couple) dengan penggerak (aktuator) yang berupa motor listrik. Pada pelaksanaannya, ada yang menggunakan listrik AC (alternating current = listrik arus bolak-balik) dan ada juga yang menggunakan listrik DC (direct current = listrik arus searah).

xi.  Pinch valve

Pinch valve digunakan untuk menangani fluida yang berlumpur, endapan, dan yang mempunyai partikel-partikel solid yang banyak serta fluida-fluida yang mempunyai kecenderungan untuk terjadi kebocoran (leak).

xii. Safety/Relief valve

Safety/Relief valve memiliki fungsi yang sangat berbeda dari valve-valve yang lain. Valve ini didisain khusus untuk melepas tekanan berlebih yang ada di equipment dan sistem perpipaan. Untuk mencegah kerusakan pada equipment, dan lebih penting lagi cedera pada pekerja, relief valve dapat melepas kenaikan tekanan sebelum menjadi lebih ekstrim.

Relief valve menggunakan pegas baja (lihat gambar di bawah ini), yang secara otomatis akan terbuka jika tekanan mencapai level yang tidak aman. Level tekanan pada valve ini bisa diatur, sehingga bisa ditentukan pada level tekanan berapa valve ini akan terbuka. Ketika tekanan kembali normal, relief valve secara otomatis akan tertutup kembali.

Safety valve  adalah jenis valve  yang mekanismenya  secara otomatis melepaskan zat dari boiler, Bejana tekan, atau suatu sistem, ketika tekanan atau temperatur melebihi batas yang telah ditetapkan.

Cara kerja Pressure Safety Valve :Pressure savety valve mempunyai tiga bagian utama yaitu inlet, outlet dan spring set. Fluida bertekanan berada pada inlet PSV. PSV posisi menutup selama tekanan fluida

lebih kecil dibandingkan tekanan spring pada spring set. Sebaliknya jika tekanan fluida lebih tinggi dibandingkan tekanan spring set maka springset akan bergerak naik dan membuka katup yang akan membuang tekanan melalui outlet sampai tekanan fluida maksimal sama dengan tekanan spring set

xiii. Solenoid Valve

Tipe ini, penggerak buka-tutup valve adalah rangkaian elektro-magnet yang ditimbulkan oleh kumparan yang dilalui arus listrik.