control vale

1

BAB I PENDAHULUAN

I.1

Latar Belakang

Teknologi tentang instrumentasi berperan begitu penting dalam kemajuan peradaban umat manusia. Teknologi ini telah membuat segala sesuatu dalam benak manusia dari yang sepertinya tidak mungkin, lalu menjadi bisa diketahui, bisa dilakukan bahkan bisa diwujudkan. Lihatlah bagaimana ilmu kedokteran bisa membantu manusia bertahan hidup, lihatlah bagaimana manusia bisa tinggal di ruang angkasa, lihatlah bagaimana manusia bisa melakukan perjalanan ataupun bertukar informasi dengan sangat cepat hingga melahirkan era globalisasi. Semua tidak terlepas dari yang namanya teknologi instrumentasi. Pada prinsipnya teknologi ini berfungsi membantu manusia untuk melakukan sesuatu, memantau, dan mengendalikan kondisi, proses atau sistem yang cukup rumit, cukup besar, yang membutuhkan kecepatan, ketelitian atau kualitas yang tin ggi. Perkembangan teknologi instrumentasi pada dasanya sama seperti teknologi yang lain, yaitu tergantung sejauh mana kebutuhan atau imajinasi manusia. Contoh paling sederhana misalnya ketika manusia ingin menyamakan persepsi tentang tingkat kepanasan suatu benda atau materi, maka dengan segala pemikiran, ide dan rekayasa, maka diciptakanlah thermometer tabung yang berisi air raksa. Contoh yang lebih canggih misalnya mesin ATM, dimana dengan mesin ini manusia bisa melakukan pengambilan uang, menyetor uang, mengirim uang, hingga melakukan beberapa macam transaksi jarak jauh. j auh. Sungguh teknologi yang begitu mengagumkan dan sangat berguna bagi manusia. Teknologi instrumentasi menjadi cukup maju dengan melibatkan berbagai disiplin ilmu seperti fisika, mekanika, elektronika, kimia, metalurgi, hingga teknologi i nformasi. Dalam

industri

modern

kita

bisa

melihat

bagaimana

teknologi

instrumentasi mendukung perkembangan industri minyak dan gas, petrokimia, dan pembangkit pembangkit tenaga listrik hingga sampai pada pada tahap yang cukup cukup maju. Pada

2

mulanya teknologi ini digunakan untuk meningkatkan sistem penginderaan, pemantauan dan pengendalian dalam sistem proses produksi. Seperti untuk  mengetahui seberapa tinggi cairan dalam tabung pemisahan, seberapa tekanan pipa keluaran dari pompa. Selanjutnya operator akan menentukan apa yang harus dilakukan dengan data proses parameter yang didapat. Karena operator sebagai seorang

manusia

mempunyai

banyak

keterbatasan

maka

teknologi

ini

dikembangkan dikembangkan dengan diciptakannya alat yang bisa menggantikan operator untuk  menentukan dan melakukan tindakan yang diperlukan setelah memperorh data mengenai proses parameter. Tahap perkembangan ini disebut tahap otomatisasi. Otomatisasi ini mempunyai arti bahwa sekumpulan alat akan bekerja sebagai suatu siklus yang tidak terputus untuk mengendalikan suatu sistem sesuia dengan apa yang telah ditentukan. Sensor, transmitter, prosesor, kontroler, PLC, DCS, dan elemen kontrol akhir adalah istilah-istilah yang cukup popular digunakan pada sistem instrumentasi otomatis. Pada tahap ini teknologi instrumentasi berperan penting dalam aspek kualitas produksi, kuantitas produksi, efisiensi, keselamatan dan pengendalian dampak lingkungan. Hal ini terjadi seiring dengan tingkat kebutuhan manusia yang makin meningkat dan peraturan-peraturan tentang pelestarian lingkungan yang makin ketat. Seperti yang telah disebutkan di atas, sistem otomatisasi terdiri dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama untuk mengendalikan suatu sistem sesuai dengan apa yang telah ditentukan. Salah satu komponen penting dalam otomatisasi adalah elemen kontrol akhir, sebut saja contohnya adalah kontrol valve, seperti yang akan dibahas pada penelitian ini. Peran kontrol valve begitu penting untuk memenuhi kebutuhan sesuai aspek-aspek yang telah disebut diatas. Kinerja kontrol valve bisa meningkatkan keuntungan produksi ataupun bisa menyebabkan kecelakaan besar jika gagal berfungsi dengan baik. Untuk  itulah penulis berharap dengan penelitian tentang kontrol valve ini, maka akan lebih memperdalam pengetahuan kita tentang instrumentasi dan sistem otomatisasi.

2

mulanya teknologi ini digunakan untuk meningkatkan sistem penginderaan, pemantauan dan pengendalian dalam sistem proses produksi. Seperti untuk  mengetahui seberapa tinggi cairan dalam tabung pemisahan, seberapa tekanan pipa keluaran dari pompa. Selanjutnya operator akan menentukan apa yang harus dilakukan dengan data proses parameter yang didapat. Karena operator sebagai seorang

manusia

mempunyai

banyak

keterbatasan

maka

teknologi

ini

dikembangkan dikembangkan dengan diciptakannya alat yang bisa menggantikan operator untuk  menentukan dan melakukan tindakan yang diperlukan setelah memperorh data mengenai proses parameter. Tahap perkembangan ini disebut tahap otomatisasi. Otomatisasi ini mempunyai arti bahwa sekumpulan alat akan bekerja sebagai suatu siklus yang tidak terputus untuk mengendalikan suatu sistem sesuia dengan apa yang telah ditentukan. Sensor, transmitter, prosesor, kontroler, PLC, DCS, dan elemen kontrol akhir adalah istilah-istilah yang cukup popular digunakan pada sistem instrumentasi otomatis. Pada tahap ini teknologi instrumentasi berperan penting dalam aspek kualitas produksi, kuantitas produksi, efisiensi, keselamatan dan pengendalian dampak lingkungan. Hal ini terjadi seiring dengan tingkat kebutuhan manusia yang makin meningkat dan peraturan-peraturan tentang pelestarian lingkungan yang makin ketat. Seperti yang telah disebutkan di atas, sistem otomatisasi terdiri dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama untuk mengendalikan suatu sistem sesuai dengan apa yang telah ditentukan. Salah satu komponen penting dalam otomatisasi adalah elemen kontrol akhir, sebut saja contohnya adalah kontrol valve, seperti yang akan dibahas pada penelitian ini. Peran kontrol valve begitu penting untuk memenuhi kebutuhan sesuai aspek-aspek yang telah disebut diatas. Kinerja kontrol valve bisa meningkatkan keuntungan produksi ataupun bisa menyebabkan kecelakaan besar jika gagal berfungsi dengan baik. Untuk  itulah penulis berharap dengan penelitian tentang kontrol valve ini, maka akan lebih memperdalam pengetahuan kita tentang instrumentasi dan sistem otomatisasi.

3

I.2

Batasan Masalah

Sesuai denga ilmu dan lingkungan yang selama ini kita pelajari, maka penulis akan membahas sistem instrumentasi dan otomatisasi dalam industri minyak dan gas, petrokimia atau pembangkit tenaga. Industry ini mempunyai kedudukan sangat penting dalam kehidupan manusia, karena industri ini memproduksi energi yang merupakan kebutuhan hidup manusia nomor satu. Jadi pembahasan mengenai unsure-unsur yang berperan dalam industri ini jelaslah cukup penting untuk diketahui. Berbicara tentang industri energi, kebutuhan energy untuk seluruh umat manusia saat ini masih sangat bergantung pada bahan bakar fosil, terutama minyak dan gas. Eksplorasi dan produksi minyak dan gas telah dilakukan lebih dari satu abad yang lalu. Minyak dan gas diolah menjadi berbagai jenis bahan bakar untuk menghidupkan pembangkit-pembangkit listrik, untuk menjalankan alat transportasi dan sebagai bahan baku industri plastik, tekstil dan pupuk. Semua unsur pokok maupun turunan dari minyak dan gas bumi dalam il mu kimia disebut senyawa hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon ini merupakan sumber energi yang cukup potensial, ikatan karbon dan hidrogennya jika teroksidasi akan melepaskan nilai kalor yang cukup tinggi. Dengan sifatnya yang seperti itu, hidrokarbon mempunyai mempunyai sifat yang berbahaya, yaitu mudah terbakar. Dalam mengolah minyak dan gas menjadi produk-produk yang berharga, sistem produksi harus menggunakan sistem instrumentasi dan otomatis. Sistem otomatis akan menggunakan kontrol valve sebagai elemen kontrol akhir. Karena sifat-sifat yang dimiliki senyawa hidrokarbon ini cukup spesifik, maka kontrol valve yang digunakanpun harus memiliki kriteria-kriteria tertentu, untuk  pertimbanagan ekonomi dan keselamatan sebagai alasan utama. Jadi dalam pembahasan selanjutnya penulis akan memberi penekanan pada tulisan ini untuk  memberikan beberapa informasi tentang kontrol valve yang digunakan pada pabrik penyulingan minyak, terutama pada kontrol valve yang digunakan untuk  mengontrol fluida dengan senyawa hidrokarbon baik dalam bentuk cairan maupun gas, yang sesuai dengan d engan standarisasi badan-badan internasional.

4

I.3

Tujuan Penelitian

Penelitian tentang kontrol valve ini dilakukan dan mengambil contoh dari suatu pabrik penyulingan minyak. Untuk itu diharapkan para pembaca terutama rekan-rekan mahasiswa akan mendapatkan gambaran pentingnya pengetahuan tentang kontrol valve jika kita hendak terjun dalam industri minyak dan gas terutama membidangi masalah sistem kontrol otomatis. Selanjutnya tujuan penulisan akan penulis paparkan sebagai berikut: a. Memahami prinsip kerja dari kontrol valve b. Memahami kinerja kontrol valve c. Mengetahui klasifikasi kontrol valve d. Memahami bagian-bagian kontrol valve e. Mengetahui cara pemilihan kontrol valve, terutama untuk aplikasi hidrokarbon f. Mengetahui langkah-langkah komissioning kontrol valve g. Mengetahui pekerjaan pemeliharaan untuk kontrol valve h. Mengetahui permasalahan-permasalahan permasalahan-permasalahan operasi kontrol valve i.

Mengetahui standarisasi peralatan instrumentasi, terutama kontrol valve

 j.

Mengetahui sistem operasi yang menggunakan kontrol valve

k. Mengetahui dokumentasi yang diperlukan untuk kontrol valve Dengan tambahan pengetahuan yang memadai tentang kontrol valve, maka para rekan mahasiswa ataupun pembaca yang lain seharusnya makin memahami teknologi instrumentasi dengan menyeluruh. Bahwa sistem instrumentasi adalah sistem yang komleks, berhubugan satu dengan yang lain, saling mempengaruhi dan saling menunjang keberhasilan untuk mengandalikan suatu sistem proses. Perkembangan Perkembangan teknologi kontrol valve memang tidak semaju PLC, DCS atau alatalat instrumetasi yang lain. Tetapi kegagalan menentukan aplikasi kontrol valvedengan benar akan memberikan kontribusi yang besar dalam kegagalan sistem kendali proses, yang berujung kerugian secara s ecara ekonomi.

5

I.4

Kegunaan Penelitian

Penulis berharap agar hasil penelitian ini bisa digunakan oleh para mahasiswa pada khususnya atau pembaca yang lain pada umumnya untuk belajar memahami segala sesuatu tentang kontrol valve. Penulis menyadari bahwa isi tulisan ini hanya merupakan pengetahuan tingkat dasar, tetapi cukup sebagai pengantar untuk mempelajari kontrol valve atau sistem otomatisasi pada tingkat yang lebih lanjut.

6

BAB II DASAR TEORI

II.1

Pengenalan Terhadap Kontrol Valve

II.1.1 Apakah kontrol valve itu

Kilang pemrosesan terdiri dari ratusan atau bahkan ribuan kontrol loop yang

digabungkan

untuk

melakukan

fungsinya

masing-masing

untuk 

memproduksi produk tertentu yang selanjutnya bisa dijual. Masing-masing dari loop ini dirancang untuk menjaga beberapa variabel proses yang penting seperti tekanan, laju aliran, level dan temperature dan sebagainya dalam rentang tertentu untuk memastikan kualitas dari produk. Masing-masing dari loop ini menerima sinyal adanya perubahan dalam proses dan selanjutnya loop akan beraksi untuk  menjaga kestabilan proses varibel. Loop yang satu dengan yang lain pada dasanya bisa bekerja secara independent atau saling berinteraksi. Untuk mengurangi efek dari gangguan perubahan beban dalam proses, sensor dan transmitter mengumpulkan informasi tentang proses variabel. Kontroler akan memproses informasi ini dan memutuskan apa yang harus dilakukan untuk mengembalikan proses variabel pada posisi yang semestinya setelah terjadinya perubahan beban. Ketika pengukuran, perbandingan, dan perhitungan telah selesai dilakuakan, alat pengontrol terakhir harus melakukan perintah yang dihasilkan oleh kontroler. Alat pengontrol yang paling umum dalm industri kontrol proses adalah kontrol valve. Kontrol valve akan memanipulasi fluida yang mengalir seperti gas, uap, air atau bahan kimia untuk mengkompensasi perubahan beban dan menjaga proses variabel sedekat mungkin dengan set point yang dinginkan. Kebanyakan orang yang berbicara mengenai kontrol valve mengacu pada sussunan kontrol valve. Susunan kontrol valve pada dasarnya terdiri dari bodi, bagian internal, dan penggerak untuk menggerakan valve tersebut dan berbagai

7

macam aksesori yang terdiri dari posisioner, transducer, pengatur tekanan, operator manual ataupun limit switch. Kontrol valve mempunyai kedudukan yang penting dalam suatu loop kontrol sehingga unjuk kerja kontrol valve pun selayaknya mendapatkan perhatian yang cukup. Selanjutnya dalam bab ini akan diterangkan secara singkat mengenai istilah-istilah dalam proses kontrol, beberapa macam tipe kontrol valve, dan fungsi kontrol valve serta karakteristik. Istilah-istilah ini diterangkan pada bab awal untuk memberi kemudahan dalam uraian selanjutnya. II.1.2 Istilah-istilah kontrol proses

Aksesori: Peralatan yang dipasang pada aktuator kontrol valve untuk mendukung fungsi aktuator tersebut dan membuat kontrol valve sebagai sebuah unit operasi yang lengkap. Contohnya: meliputi posisioner,  pengatur tekanan, solenoid dan limit  switch.

Aktuator: Sebuah alat yang bertenaga pneumatis, hidraulik, atau elektrik yang memberikan tenaga untuk membuka ataupun menutup kontrol valve. Close loop (Loop tertutup):

Interkoneksi dari komponen-komponen proses kontrol seperti tentang informasi proses variabel yang terus-menerus dilaporkan kepada set poin kontroler untuk  melakukan koreksi proses variabel secara otomatis dan terus-menerus. Kontroler: Sebuah alat yang beoperasi secara otomatis dengan menggunakan program alogaritma untuk mengendalikan variabel kontrol. Input kontroler menerima informasi tentang status dari variabel proses dan selanjutnya menghasilkan sinyal yang diperlukan untuk alat pengontrol akhir.  Dead band :

Dead band adalah istilah umum yang berlaku untuk fenomena umum pada setiap alat. Pada kontrol valve adalah perbedaan antara input kontrol valve yang

8

merupakan kontroler output dan proses variabel yang merupakan output dari kontrol valve.  Dead time:

Selisih waktu dimana tidak ada respon yang bisa terdeteksi setelah diberikannya sinyal input.  Hysterisis:

Perbedaan maksimum pada nilai output untuk setiap input tunggal pada waktu kalibrasi tidak meliputi kesalahan karena dead band. Karakteristik inherent: Hubungan antara koefisien flow dan pergerakan dari closure member , yang mana bergerak dari posisi menutup dengan kondisi penurunan tekanan secara konstan melalui valve. Karakter ini biasanya tergambar pada grafik dimana garis horizontal menunjukan presentase dari pergerakan membuka dari valve, dan garis vertikal menunjukan presentase flow. Karakteristik terpasang: Hubungan antara koefisien flow dan pergerakan dari closure member , yang mana bergerak dari posisi menutup dengan kondisi penurunan tekanan secara konstan. melalui valve yang dipengaruhi oleh perbedaan kondisi proses Inherent valve gain: Besar rasio perubahan pada aliran melalui valve terhadap perubahan bergeraknya valve pada kondisi penurunan tekanan secara konstan. Inherent valve gain adalah fungsi inherent dari desain valve  I to P (I/P):

Singkatan untuk arus listrik ke tekanan. Biasanya digunakan pada modul transducer.

Lineariti: Penunjukan kurva pada grafik untuk dua variabel secara relative lurus. Dan garis itu bernilai sama baik untuk skala bawah maupun atas.

9

Posisioner: Kontroler posisi yang dihubungkan secara mekanis dengan bagian bergerak dari alat kontrol akhir. Berfungsi untuk menyesuaikan output terhadap aktuator untuk  menjaga posisi yang diinginkan sesuai sinyal input yang didapatkan. Relay: Sebuah alat yang bekerja seagai penguat daya. Alat ini akan menerima sinyal input secara elektrik, pneumatis, maupun mekanik dan akan memberikan output berupa aliran udara atau tenaga hidraulik menuju actuator. Set point: Nilai referens yang mewakili nilai yang diinginkan pada variabel proses yang sedang dikontrol. Sensor: Sebuah alat yang mendeteksi nilai dari variabel proses dan memberikan sinyal kepada transmitter. Sensor bisa terpasang bersama atau terpisah dengan transmitter. Shaft wind-up:

Istilah yang sering digunakan pada rotari valve yang menerangkan keadaan terpilinnya shaft  aktuator karena terjadinya gesekan dengan seal, sehingga membuat pergerakan valve tidak responsive. Sering terjadi pada shaft  yang panjang. Transmitter: Sebuah alat yang mendeteksi nilai variabel proses dan mengirimkan sinyal menuju kontroler untuk diperbandingkan dengan set poin. Travel indicator: Sebuah penunjuk dan skala terpasang di kontrol valve yang menunjukan posisi dari closure member atau disk. Normalnya ditunjukan dengan nilai presentasi dari posisi pergerakan aktuator atau derajat putaran.

10

II.1.3 Istilah-istilah untuk kontrol valve jenis sliding stem

Istilah-istilah berikut digunakan pada karakteristik secara fisik maupun operasional dari kontrol valve  jenis sliding stem standar dengan aktuator diafragma atau piston. Beberapa dari istilah berikut juga bisa dipakai pada kontrok  valve jenis rotary shaft. Pegas aktuator: Sebuah pegas atau beberapa buah pegas yang dipasang di dalam yoke berfungsi untuk meggerakan aktuator berlawanan arah dengan gaya yang dihasilkan oleh diafragma. Stem aktuator: Sebuah batang yang menghubungkan aktuator dengan stem valve dan meneruskan pergerakan dari aktuator terhadap valve. Bonet: Bagian valve yang berisi packing dan seal stem juga berguna sebagai guide dari stem. Bonet juga digunakan untuk menyambungkan aktuator terhadap bodi valve. Macam-macam bonet adalah bonet sambungan ulir, sambungan las atau integral dengan bodi.  Bellow seal bonet :

Bonet yang menggunakan sebuah bellows untuk mencegah kebocoran disekeliling stem closure member.  Bushing:

Bagian statis dari valve yang menyanga atau memberikan guide untuk bagian yang bergerak, contohnya bushing untuk stem. Cage:

Bagian dalam dari valve yang melingkari bodi dalam valve, menentukan karakter dari flow dan juga sebagai dudukan dari plug. Cage juga menghasilkan stabilitas, guide, dan penyusunan komponen lain yang diperlukan.

11

Gambar 2.1 Cage Untuk Globe Valve Dengan Karakter Flow Yang Berbeda

Closure member: Bagian valve yang bergerak yang dipasang pada daerah aliran untuk mengontrol laju aliran yang melewati valve. Diafragma aktuator: Alat yang digerakan dengan fluida dimana fluida akan menekan permukaan diafragma yang selanjutnya menimbulkan gaya.

Gambar 2.2 Aktuator Diafragma Tipe Reverse Akting  Diafragma case:

Sebuah ruangan yang terdiri dari bagian atas dan bawah digunakan sebagai tempat diafragma bisa terdiri dari satu ruangan atau dua ruangan bertekanan.

12

 Diafragma plate:

Plat yang berbentuk konsentrik yang berfungsi untuk meneruskan gaya yang dihasilkan oleh diafragma menuju stem aktuator.  Direct aktuator :

Aktuator tipe diafragma yang akan menggerkan stem lebih panjang ketika mendapatkan suplai tekanan,  Lower body valve:

Bagian bawah valve sebagai rumahan dari seat ring. Seat ring biasanya dijepit diantara bodi valve bagian atas dan bagian bawah, pada valve konstruksi terpisah.

Gambar 2.3 Bagian Utama Dari Susuna Kontrol Valve Tipe Sliding Stem

Globe valve: Tipe valve yang sering digunakan untuk kontrol valve, karena desain dasarnya bertujuan untuk pengaturan flow secara linear.

13

Offset valve:

Konstruksi valve yang mempunyai sisi inlet dan outlet yang berbeda tetapi koneksinya berlawanan 180 derajat. Packing boxs:

Bagian dari bonet yang berfungsi untuk menyumbat kebocoran dari dalam bodi valve dan stem. Dalam packing box terdapat beberapa bagian yaitu: packing, packing follower, packing nut, lantern ring, dan sebagainya.

Gambar 2.4 Penyusunan Material Packing Secara Lengkap

Aktuator tipe piston: Alat yang bertenaga fluida yang member tekanan terhadap piston untuk  menggerakkan valve. Aktuator tipe piston diklasifikasikan juga sebagai double akting sehingga tenaga penuh dapat diberikan ke dua arah. Plug:

Istilah yang sering disebutkan untuk closure member.  Retaining ring:

Split ring yang digunakan untuk menjaga flange yang bisa dipisahkan pada bodi valve.

14

Gambar 2.5 Aktuator Piston Double Akting Trim:

Komponen internal dari valve yang merubah jumlah aliran, biasanya terdiri dari closure member, seat ring, cage, stem, dan stem pin. Seat :

Area kontak antara closure member dan pasangan permukaan yang lain, dimana kerapatannya akan menutup aliran dalam valve. Spring adjustor :

Sebuah fitting, biasanya berulir, yang digunakan untuk merubah tekanan pegas. Reverse aktuator: Sebuah aktuator diafragma yang mana akan memendek jika diberikan tekanan, aktuator ini mempunyai seal bushing pada bagian atas yoke untuk mencegah kebocoran pada stem. Valve bodi assembli: Bagian utama valve yang menahan tekanan, mempunyai bagian yang disambungkan ke perpipaan dimana fluida mengalir. Juga mempunyai bagian

15

koneksi untuk bonet, dan bagian dalamnya merupakan tempat untuk trim assembli.

Gambar 2.6 Beberapa Jenis Dari Kontrol Valve Tipe Sliding Stem

1. Reverse double ported tipe globe valve 2. Three way valve with balanced plug 3. Flanged angle-style kontrol valve bodi 4. Valve bodi with cage style trim, balanced valve plug, and soft seat II.1.4 Istilah-istilah kontrol valve jenis rotari shaft

Aktuator lever: Lengan yang dihubungkan terhadap rotari valve shaft untuk merubah gerakan linear aktuator menjadi gerakan putar yang digunakan untuk menggerakkan bola atau disk. Lever biasanya disambung secara ketat untuk menjaga agar gerak shaft selalu responsive.

16

 Ball:

Bagian dari valve yang berbentuk bulat, kedudukannya terhadap seat akan menentukan jumlah aliran yang melewati valve. Ball ini bisa digunakan secara bulat penuh, dengan celah aliran ada ditengahnya. Atau bentuknya tidak bulat sempurna melainkan berbentuk V-notch akan menghasilakn karakter equal percentage.  Disk :

Bagian valve yang berbentuk seperti piringan kedudukannya dengan seat menentukan jumlah aliran yang mengalir di bagian tepi. Pada aplikasinya disk  didesain secara standar, didesain secara eksentrik untuk mengurangi gesekan dengan seat, dan desain dinamik untuk memberikan torsi yang lebih. Flangeless valve:

Tipe valve yang umum pada rotari valve, cara memasangnya adalah dengan dijepit diantara flange ASNI dengan menggunakan baut yang panjang.  Rod and bearing:

Bearing yang digunakan pada sambungan antara aktuator stem dan aktuator lever untuk memungkinkan pengubahan linear dari pergerakan maju mundur menjadi gerak mundur. Seal ring:

Bagian dari valve yang berfungsi sebagai tempat dudukan dari ball atau disk. Beberapa desain dari seal ring memungkinkan digunakan secara bolak-balik. Silinder: Tempat dimana piston dan spring bergerak sesuai tekanan udara yang disuplai. Sliding seal:

Seal bagaian bawah dari silinder yang berfungsi untuk mencegah kebocoran pada saat aktuator stem bergerak secara bolak-balik.

17

Gambar 2.7 Beberapa Jenis Kontrol Valve Tipe Rotari Shaft :

Bagian dari rotari shaft kontrol valve seperti stem untuk globe valve. Shaft berfungsi untuk memutar disk atau ball pada aliran, yang mana akan mengontrol  jumlah aliran. Standar flow: Untuk rotari valve yang mempunyai seal ring yang terpisah, sering dibilang arah aliran forward flow. II.1.5 Istilah pada karakter dan fungsi kontrol valve

Bench set: Kalibrasi pada batas spring aktuator untuk menghitung gaya yang ada pada proses.

18

Diafragma pressure span: Perbedaan antara nilai tinggi rendah dari batas tekanan diafragma, bisa dikatakan sebagai karakteristik terpasang.  Dynamic unbalance:

Gaya yang diberikan pada valve plug pada posisi membuka apapun oleh fluida yang member tekanan pada plug tesebut. Area efektif: Pada aktuator diafragma, area efektif adalah bagian dari area diafragma yang efektif menghasilkan gaya pada stem. Area efektif pada diafragma bisa berubah pada saat travel, saat mulai akan travel akan mempunyai area efektif maksimum. Diafragma molded, efektif area pada umumnya tidak banyak berubah, tipe ini lah yang banyak direkomendasikan. Fail closed :

Kondisi dimana ketika tidak ada tenaga penggerak maka closure member akan bergerak menjadi posisi tertutup. Fail open:

Kondisi dimana ketika tidak ada tenaga penggerak maka closure member akan bergerak menjadi posisi terbuka. Fail safe: Kondisi dimana ketika tidak ada tenaga penggerak maka closure member akan bergerak menjadi posisi terbuka, tertutup atau tetap pada posisi terakhir yang mana ditentukan untuk melindungi proses agar tetap dalam keadaan aman. Pergerakan ini memerlukan kontrol tambahan yang dihubungkan ke aktuator. Flow koefisien: Sebuah konstanta (Cv) yang berhubungan dengan geometri valve, untuk trave yang diberikan untuk menentukan kapasitas flow. Adalah jumlah gallon US tiap menit pada suhu 60 derajat F air yang mengalir melalui valve dengan satu psi penurunan tekanan.

19

 High rekoveri valve:

Valve yang di desain untuk seminimal mungkin mengurangi hambatan pada fluida yang mengalir dengan membentuk celah aliran yang lurus dan halus, agar penurunan tekanan ketika melaui valve bisa diminimalkan. Yang merupakan golongan ini adalah kontrol valve rotari tipe ball. Konstruksi push down to close:

Valve tipe globe dimana closure member diletakkan diantara aktuator dan seat ring, yang mana ketika stem bergerak maka akan membuat closure member menutup seat ring. Istilah ini juga berlaku untuk kontrol valve tipe rotari pada kondisi ketika stem memanjang maka akan membuat ball atau disk bergerak  menutup. Konstruksi push down to open:

Valve tipe globe dimana seat ring diletakkan diantara aktuator dan closure member, yang mana ketika stem bergerak maka akan membuat closure member membuka seat ring. Istilah ini juga berlaku untuk kontrolvalve tipe rotari pada kondisi ketika stem memanjang maka akan membuat ball atau disk bergerak  membuka.  Rated travel:

Jarak pergerakan dari closure member dari menutup menuju membuka penuh. Rated full open adalah, kondisi membuka maksimum yang direkomendasikan oleh pembuat. Seat leakage:

Jumlah fluida yang mengalir melalui valve pada kondisi menutup penuh dengan perbedaan tekanan dan temperature yang telah ditetapkan. Spring rate:

Perubahan gaya per perubahan unit. Pada kontrol valve diafragma, spring rate biasanya dinyatakan dalam ponds force inch kompresi.

20

Vena contracta:

Bagian dari aliran dimana kecepatan fluida pada titik maksimum, tekanan statis dan area cross section pada titik minimum. Pada kontrol valve, vena kontrakta terjadi tepat setelah melalui hambatan fisik. II.1.6 Istilah terminologi kontrol proses yang lain

Istilah-istilah berikut ini adalah intilah tambahan yang sering disebut oleh banyak  orang yang berhubungan dengan kontrol valve, instrumentasi dan aksesori. ASNI: Singkatan dari American National Standars Institute. API: Singakatan dari American Petroleum Institute. ATSM: Singakatan dari American Society for Testing and Materials. Automatic control sistem: Kontrol sistem yang beroperasi tanpa campur tangan manusia. Siklus kalibrasi: Pemberian nilai-nilai yang diketahui dari variabel terukur, dan pencatatan nilai yang dihasilkan dalam batas alat instrument tersebut. Sebuah kurva kalibrasi didapatkan dengan memberikan input-input yang berbeda, dengan arah menaikkan atau menurunkan. Biasanya diperhatikan sebagai persen output span versus persen input span, dan memberikan pengukuran atas histerisis. Enthalpi: Sebuah nilai termodinamika yang dihasilkan dari penjumlahan energy internal dan dari volume produk yang dikalikan dengan tekanan. H=U+pv Entropi: Pengukuran secara teoritis dari energy yang tidak bisa dirunag menjadi kerja mekanis di dalam sistem termodinamika. Sinyal feed back :

21

Sinyal balik yang merupakan hasil dari pengukuran dari variabel yang dikontrol secara langsung. Untuk kontrol valve dengan posisioner, sinyal balik biasanya adalah indikasi mekanis dari posisi closure member, yang merupakan balik ke posisioner. FCI :

Singkatan dari Fluid Controls Institute.  Hardness:

Tahanan dari logam untuk perubahan bentuk secara plastis, biasanya dengan pembengkokan. Hunting: Sebuah gerakan bolak-balik yang tidak diinginkan dengan nilai yang berarti. Hunting biasanya terjadi dekat nilai stabil. Pada kontrol valve, hunting akan terlihat dengan naik turunnya loading pressure aktuator yang disebabkan adanya ketidakstabilan pada kontrol sistem atau valve posisioner. ISA: Singkatan dari Instrument Society of America sekarang dikenal sebagai International Society for Measurment adan Control. Loading Pressure: Tekanan yang digunakan untuk menggerakkan aktuator pneumatic. Ini adalah tekanan yang sebenarnya bekerja pada diafragma atau piston aktuator. NACE: Singkatan dari National Association of Corrotion Engineers. Ketika skope organisasi menjadi international, umumnya berubah menjadi NACE international. OSHA: Singkatan dari Occupational Safety and Health Act (USA). Batas Range: Daerah diantara batas atas dan bawah dimana kuantitas diukur, diterima atau ditransmisikan. Diperlihatkan dengan menyatakan bagian atas dan bawah nilai batas, contoh: 3 sampai 25 psi; -40 sampai +212 derajat F.

22

Sensitivitas: Rasio perubahan pada besaran output dengan perubahan pada input yang menyebabkan itu setelah kestabilan dicapai. Signal Amplitude Sequencing: Pergerakan dimana dua atau lebih sinyal dihasilkan atau dua atau lebih kontrol elemen akhir digerakkan aleh sinyal input, satu dengan yang lain saling merespon dengan kontinyu, dengan atau tanpa overlap.  Zero Error :

Kesalahan pada alat yang beroperasi dibawah kondisi spesifik penggunaan ketika input ada pada batas yang lebih rendah. Biasanya diperhatikan denga presentase dan span ideal. II.2

Kinerja Kontrol Valve

Dalam lingkungan bisnis yang dinamis seperti sekarang ini, pembuat barang berada dibawah tekanan ekonomi yang ekstrem. Globalisasi pasar menghasilkan tekanan yang kuat untuk menurunkan biaya manufaktur untuk  berkompetisi dengan biaya buruh dan biaya bahan baku yang lebih rendah dinegara miskin. Kompetisi terjadi diantara perusahaan-perusahaan internasional untuk menyediakan kualitas tertinggi dan untuk memaksimalkan keuntunagn dengan sumberdaya yang lebih sedikit demi memenuhi permintaan konsumen. Dan semua usaha itupun harus memenuhi atau mematuhi semua peraturanperaturan yang ditetapkan. II.2.1 Perubahan proses

Untuk memberikan keuntunagan yang memadai kepada pemegang saham, pemimpin-pemimpin industri internasional menyadari bahwa mereka harus mengurangi biaya bahan mentah dan biaya produksi pada saat yang sama harus meningkatkan produktifitas. Untuk mengurangi perubahan proses dalam kegiatan manufaktur, aplikasi penggunaan teknologi kontrol dikenal sebagai metode yang efektif untuk meningkatakan keuntungan financial dan memenuhi tekanan global yang kompetitif.

23

Sasaran dasar dari sebuah perusahaan adalah membuat keuntungan dengan menghasilkan produk yang berkualitas. Produk yang berkualitas memenuhi beberapa persyaratan. Adanya kelainan dari syarat-syarat yang telah ditentukan berarti kehilangan keuntungan karena kerugian material dan biaya operasi. Dengan jalan menggunakan kontrol proses yang lebih baik akan didapatkan sistem produksi dan produk yang optimal, sehingga memberikan keuntungan yang lebih banyak. Ketidakseragaman bahan mentah dan proses produksi adalah sebab umum dari variasi yang menyebabkan variasi dan proses variabel baik dibawah maupun di atas set poin. Sebuah proses dalam kontrol yang benar, dengan hanya adanya sebab variasi yang umum akan terlihat seperti belt-shaped distribusi normal. Sebuah diagram statistic memperlihatkan nilai distribusi disebut +/-2 sigma band, menggambarkan penyebaran penyimpangan variabel proses. Diagram ini mengukur seberapa ketat proses sedang dikontrol. Proses variabiliti adalah ukuran yang presisi dari keketatan dari kontrol ditampilkan sebagai presentase dari set point. Jika produk harus memenuhi batas bawah spesifikasi, sebagai contoh, maka set poin perlu diberikan 2 nilai sigma diatas batas bawah. Dengan melakukan itu dipastikan semua produk yang dihasilkan di atas batas bawah spesifikasi akan memenuhi kualitas. Masalahnya adalah, jika produk yang dihasilkan jauh melampaui spesifikasi yang ditentukan sama dengan menimbulkan kerugian atas berlebihnya bahan mentah dan sumberdaya. Untuk itulah harus ditemukan solusi agar proses variasi bisa diturunkan.

24

Gambar 2.8 Grafik Variabiliti Proses

Menurunkan variabiliti proses adalah kunci untuk mencapai tujuan bisnis. Kebanyakan perusahaan menyadari hal ini, dan tidak jarang mereka mengeluarkan ratusan atau ribuan dollar untuk peralatan instrumentasi supaya hal tersebut diatas bisa dicapai. Dalam hal ini sering kali kontrol valve kurang mendapat perhatian yang lebih karena dampak dari kinerjanya tidak disadari. Studi yang panjang atas kontrol loop menyimpulkan bahwa sebanyak 80% dari loop tidak melakukan kinerja yang cukup untuk mengurangi variability proses. Lebuh jauh lagi, kontrol valve ditemukan sebagai contributor besar atas masalah ini dengan alasan yang berbeda-beda. Untuk mengetahui unjuk kerja, pabrikan harus memeriksa produk mereka dibawah kondisi proses yang dinamis. Hal ini biasanya dilakukan didalam flow lab dalam actual kontrol loop tertutup. Mengevaluasi kontrol valve assembli di bawah kondisi loop tertutup akan menghasilkan pengukuran yang benar mengenai variabiliti kinerja. Data kinerja loop tertutup membuktikan penurunan yang berarti dalam bariabiliti proses dapat dicapai dengan jalan pemilihan kontrol valve yanga benar untuk aplikasi tertentu.

25

Gambar 2.9 Tes Kinerja Loop

Kemampuan kontrol valve untuk menurunkan proses variabiliti tergantung dari banyak faktor. Lebih dari satu konstan parameter harus dipertimbangkan. Riset dalam industri telah menemukan bahwa kelengkapan-kelengkapan dari elemen kontrol terakhir meliputi valve, aktuator dan posisioner berarti sangat penting dalam mencapai proses kontrol yang baik dibawah kondisi yang dinamis. Lebih penting lagi bahwa kontrol valve assembli harus dioptimalkan atau dikembangkan sebagai sebuah unit. Apalagi dengan perkembangan komponen kontrol valve seperti posisioner elektronik yang mungkin banyak menggunakan teknologi mikroprosesor, jelas perlakuannya beda dengan kontrol valve yang masih menggunakan posisioner sinyal pneumatic 3-15 psi. sistem operasi dan metode pemeliharaanya juga mengalami perubahan. Komponen dari valve yang tidak didesain sebagai susunan lengkap, tidak akan mencapai kinerja dinamis terbaik. Beberapa pertimbangan desain yang sangat penting meliputi: a. Dead Band b. Desain aktuator posisioner c. Waktu respon valve d. Pemilihan jenis dan ukuran valve

26

Masing-masing dari faktor akan dijelaskan dalam bagian ini untuk member gambaran valve didesain dengan cara yang terbaik. II.2.2 Dead band

Dead band adalah kontributor yang besar dalam berlebihnya proses variability, dan sususnan kontrol valve bisa menjadi sumber utama dari dead band dalam sebuah loop instrumentasi dikarenakan berbagai dari penyebab seperti gesekan, backlash, shaft wind up, relay atau spool pada dead zone, etc. Dead band adalah fenomena umum dimana bentang dari nilai output kontroler gagal membuat perubahan pada proses variabel terukur. Ketika perubahan beban terjadi, proses variabel akan menyimpang dari set point. Penyimpangan ini akan membuat aksi pembetulan melalui kontroler dan kembali menuju proses. Perubahan mula-mula pada kontroler output tidak bisa membuat perubahan yang sesuai dalam proses variabel. Hanya ketika output kontroler melakuakan perubahan labih jauh melewati dead band, maka perubahan proses variabel yang sesuai akan terjadi. Adanya dead band dalam proses membuat penyimpangan proses variabel akan meningkat sampai itu cukup besar untuk  melampaui dead band. Dan hanya kemudian aksi pembetulan akan terjadi. Dead band mempunyai banyak sebab, tetapi gesekan dan backlash pada kontrol valve bersama dengan shaft wind up pada rotari valve dan relay dead zone adalah beberapa dari sebab yang umum. Karena kebanyakan kontrol pengaturan terdiri dari perubahan kecil (1% ataukurang), sebuah kontrol valve dengan dead band yang berlebih kemugkinan tidak merespon terhadap perubahan ini. Sebuah valve yang didesain denagn baik seharusnya mampu merespon sinyal 1% atau kurang untuk membuat penurunan yang efektif pada proses variability. Bagaimanapunm, tidak jarang beberapa valve yang mempunyai dead band sebesar 5%. Pada audit baru-baru ini, 30% dari valve mempunyai dead band lebih dari 4%. Lebih dari 65% pada loop yang diaudit, mempunyai dead band lebih tinggi 2%.

27

Gambar 2.10 Efek Dead Band Pada Kinerja Valve

Gambar 2.10 menunjukan betapa besarnya efek kombinasi yang bisa terjadi karena dead band. Diagram ini mewakili sebuah test open loop yang terdiri dari tiga buah valve yang berbeda dibawah kondisi proses normal. Valve tersebut diberi input yang bertahap dengan batas 0.5 sampai 10%. Tes bertahap dibawah kondisi mengalir seperti ini adalah sengat penting karena akan membuat kinerja assembli valve secara keseluruhan bisa dievaluasi, dibandingkan dengan hanya melakukan tes pada aktuator assembli yang kebanyakan dilakukan pada tes bench. Beberapa dari tes kinerja kontrol valve hanya membandingakan pergerakan aktuator dengan input signal. Ini tidak tepat karena mengabaikan kinerja dari valve itu sendiri. Adalah penting untuk melakukan test pada valve dibawah kondisi mengalir, karena perubahan pada proses variabel bisa dibandingkan dengan perubahan pada sinyal input kontrol valve. Hanya akan berarti sedikit jika hanya membandingkan aktuator travel dengan sinyal input, karena jika tidak ada perubahan pada variabel terkontrol maka tidak ada pembetulan terhadap variabel proses.

28

Gesekan adalah penyebab utama dead band pada kontrol valve. Rotari valve seringkali dipengaruhi besarnya beban gesekan yang terjadi untuk menutup valve secara sempurna. Karena tingginya gesekan dengan seal dan desain lemahnya penggerak, poros valve akan terpilin, sehingga tidak bisa menggerakkan kontrol elemen. Hasilnya, rotari valve yang tidak di desainsecara benar akan menimbulkan dead band yang cukup mempengaruhi proses variabiliti. Pada rotari valve, gesekan yang besar dikarenakan perbedaan tekanan akan menyebabkan terkikisnya ring seal yang selanjutnya akan membuat gaya gesekan lebih besar. Pelumasan juga sering diberikan, tetapi pelumas juga akan menghilangsetelah beberapa lama. Gesekan terhadap packing juga merupakan sumber utama gesekan pada valve sliding stem. Gesekan yang terukur nilainya bervariasi antara tiap-tiap jenis valve. Tipe aktuator juga menentukan pengaruh gesekan pada assembli kontrol valve. Pada umumnya aktuator pegas-diafragma menyumbang gesekan lebih sedikit dari pada aktuator jenis piston. Kelebihan lain dari aktuator pegasdiafragma adalah nilai gaya gesekannya tidak terpengaruh dari umur kontrol valve. Gesekan pada aktuator tipe piston akan meningkat dengan signifikan ketika O-ring terkikis, habisnya pelumas, dan seal elastomer melunak. Lalu untuk  menjaga kinerja dari valve selalu bagus, untuk valve assembli tipe piston aktuator diperlukan pemeliharaan yang lebih sering. Backlash adalah

nama yang sering disebut untuk kekenduran pada

koneksi mekanis. Kekenduran ini akan membuat pergerakan aktuator tidak  spontan ketika pergerakan berlawanan dilakukan. Backlash sering terjasi pada penggerak / transmisi gear dengan konfigurasi yang bermacam-macam, seperti rack dan pinion. Koneksi shaft pada valve juga bisa menimbulkan dead band, penggunaan spline shaft menimbulkan dead band lebih sedikit daripada penggunaan key shaft. Ketika gesekan sudah bisa dikurangi secara signifikan dengan desain yang bagus, tetap sebuah hal yang sulit untuk menghilangkan semuanya. Sebuah valve yang didesain secara baik seharusnya mampu menghilangkan dead band yang

29

ditimbulkan oleh shfat wind up maupun backlash. Untuk kinerja yang baik dalam menurunkan variability proses, total dead band untuk keseluruhan assembli valve seharusnya 1% atau kurang. Idealnya harus serendah 0.25%. II.2.3 Desain aktuator dan posisioner

Desain

aktuator

dan

posisioner

harus

dipertimbangkan

bersama.

Kombinasi dari dua buah alat ini member pengaruh yang besar kinerja statis, seperti respon dinamis dari keseluruhan kontrol valve assembli dan konsumsi udara keseluruhan dan instrumentasi valve. Jaman sekarang posisoner digunakan pada seluruh aplikasi kontrol valve. Jika digunakan dengan kontrol sistem digital, posisioner memungkinkan penempatan secara akurat dan presisi untuk merespon perubahan proses. Karakteristik paling penting dari sebuah posisioner untuk mengurangi variability proses yang bagus berupa alat dengan gain yang tinggi. Gain posisoner terdiri dari dua bagian; gain statis dan gain dinamis. Gain statis berkaitan dengan sensitivitas dari alat untuk mendeteksi perubahan kecil dari sinyal input. Hanya alat yang sensitive terhadap perubahan sinyal kecil yang mampu merespon perubahan minor pada variabel proses. Gain statis yang tinggi dari posisioner didapatkan melalui penggunaan sebuah preamplifier, mempunyai fungsi yang sama seperti yang terdapat pada sound sistem. Pada kebanyakan posisioner pneumatik, sebuah nozzle-flapper atau alat yang sama berfungsi sebagai preamplifier gain statis tinggi. Ketika sebuah perubahan yang terjadi pada variabel proses terdeteksi oleh high gain statis posisioner amplifier, posisioner selanjutnya harus bisa membuat valve closure member bergerak dengan cepat untuk bisa mengkoreksi variabel proses. Untuk itu diperlukan tenaga yang besar untuk membuat aktuator dan valve assembli bergerak menuju posisi yang baru. Hal itu bisa dimungkinkan dengan dukungan high dynamic gain power amplifier , yang biasanya merupakan spool

valve.

30

Posisioner dua tingkat yang menggunakan relay pneumatic pada tingkat power amplifier. Relay disukai karena mereka bisa menghasilkan power gain tinggi yang memberikan kinerja dinamis yang sempurna dengan konsumsi udara yang minimum. Sebagai tambahan, mereka juga jarang mengalami pengotoran pada udara yang digunakan. Desain posisioner berubah drastis dengan adanya perangkat mikroprosesor yang menjadi sangat terkenal. Posisioner dengan basis mikroprosesor juga mempunyai kinerja dinamis sebaik posisioner pneumatic dua tingkat. Posisioner ini juga bisa melakukan monitoring dan pemeriksaan untuk memastikan unjuk  kerja tidak berkurang karena umur. II.2.4 Waktu respon valve

Untuk kontrol optimum pada kebanyakan proses, adalah hal yang penting bahwa kontrol valve bisa melakukan respon dengan cepat. Respon yang cepat untuk perubahan dibawah 1% merupakan salah satu faktor utama dalam mengontrol variable sistem,

proses

secara

optimum.

Pada

acuan

kontrol

sebagianbesar dari perubahan yang terdeteksi dan dikirim ke kontroler

adalah perubahan yang sangat kecil, sehingga jika kontrol valve cepat memberikan respon, maka variability proses bisa lebih dikendalikan. Waktu respon valve diukur dengan parameter yang disebut T63. T63 adalah waktu yang diukur dari permulaan perubahan sinyal input hingga ketika sinyal output mencapai 63% pada perubahan tersebut. Hal ini meliputu dead time valve assembli, yang terdiri dari waktu statis dan waktu dinamis. Waktu dinamis adalah ukuran seberapa lama aktuator mencapai 63% dari ketika mulai bergerak. Dead band, jika hal itu berasal dari gesekan pada bodi valve dan aktuator, atau dari posisioner akan secara signifikan mempengaruhi dead time dari valve assembli. Pada umumnya deat time tidak lebih dari sepertiga dari waktu respon valve secara keseluruhan. Bagaimanapun hubungan relatif antara dead time dan konstanta waktu proses adalah cukup penting. Jika valve assembli dipasang pada loop cepat dimana konstanta waktu proses mendekati dead time, maka dead time

31

bisa secara dramatis mempengaruhi kinerja loop. Pada loop cepat ini, sangat diperlukan pemilihan alat kontrol denga dead time sekecil mungkin. Juga pada sudut pandang loop tuning, adalah hal yang juga penting untuk  memastikan dead time relative sama pada dua arah stroking pada valve. Beberapa desain valve dapat mempunyai dead time tiga atau lima kali lebih lama antara arah stroking satu dengan yang lain. Keadaan ini biasanya ditimbulkan oleh masalah asimetris pada desain posisioner. Ketika dead time telah dilalui dan valve mulai merespon, waktu respon selanjutnya ditentukan dari waktu dinamis dari valve assembli. Waktu dinamis ini utamanya akan ditentukan dari karakteristik kombinasi gabungan antara aktuator dan posisioner. Dua komponen ini harus disesuaikan untuk meminimalkan waktu respon dari valve. Contohnya pada assembli valve pneumatis, posisioner harus mempunyai gain dinamis tinggi untuk menimalkanm waktu dinamis dari assembli valve. gain dinamis ini utamanya berasar dari tingkat power amplifier dalam posisioner. Dengan kata lain, makin cepat relay posisioner atau spool valve mengalirkan udara dalam jumlah besar ke dalam aktuator, maka waktu repon valve juga makin cepat. Tetapi makin besar ruangan udara aktuator yang harus diisi, maka waktu respon juga makin lambat. Hal lain yang juga mempengaruhi waktu respon adalah rasio gaya dorong dengan gesekan pada aktuator. Makin tinggi nilai rasio tersebut makin rendah nilai dead band yang selanjutnya juga membuat makin rendah nilai dead time. Pada umumnya aktuator tipe piston mempunyai nilai rasio yang lebih tinggi. Untuk mendapatkan gaya dorong yang diperlukan, biasanya aktuator tipe piston memerlukan tekanan udara yang lebih tinggi dibandingkan dengan aktuator tipe diafragma. Masalahnya, untuk mencapai tekanan yang lebih tinggi, jumlah udara yang dialirkan harus lebih banyak, sekali lagi akan menambah waktu respon. Hal lain yang perlu diperhatikan juga adalah tekanan dari udara suplai. Tekanan suplai mempengaruhi volume udara yang dialirkan menuju aktuator yang selanjutnya akan menentukan kecepatan stroking.

32

Salah satu hal yang mengejutkan dihasilkan dari banyak studi industry tentang waktu respon valve dengan membandingkan antara aktuator tipe diafragma dan aktuator tipe piston. Adalah kesalahpahaman yang lama terjadi bahwa aktuator tipe piston lebih cepat daripada aktuator tipe diafragma. Riset menunjukan hal ini salah untuk perubahan kecil pada sinyal. Kesalahpahaman ini terjadi bertahun-tahun lamanya atas pengalaman para periset dalam melakukan test waktu stroking. Sebuah test stroking biasanya dilakukan dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk melakukan travel secara penuh dalam dua arah. Meskipun biasanya aktuator tipe piston mempunyai waktu stroking lebih cepat daripada aktuator diafragma, test ini tidak  mengindikasikan kinerja valve pada situasi actual proses kontrol. Pada proses kontrol yang nyata, jarang sekali diperlukan valve untuk melakukan stroking secara penuh. Sebaliknya valve hanya diperlukan untuk merespon perubahan 0.25% hingga 2% dari posisinya semula. Studi yang teliti menunjukan bahwa waktu respon aktuator tipe diafragma mengalahkan aktuator tipe piston secara konsisten untuk perubahan-perubahan kecil. Tingginya gaya gesek pada aktuator tipe piston dipercaya sebagai sebab lambatnya waktu respon. Pemilihan valve yang sesuai, kombinasi aktuator dan posisioner yang sesuai tidaklah mudah. Pertimbangan teknik harus bisa diaplikasikan secara praktis untuk mendapatkan kinerja loop yang terbaik. II.2.5 Pemilihan jenis dan ukuran valve

Valve plug, bagian yang bergerak dari sebuah kontrol valve tipe globe mempunyai variabel hambatan pada aliran fluida. Model dari plug didesain untuk  sebuah karakteristik aliran tertentu. sama halnya dengan valve yang mempuyai cage guided trim, bentuk dari bukaan aliran pada dinding cage menetukan karakteristik flow. Ketika valve plug bergerak menjauhi seat ring, cage window akan terbuka untuk mengalirkan fluida. Cage standar didesain dengan beberapa karakter yaitu;

33

II.2.5.1 Karakteristik aliran linear

Sebuah valve dengan karakter linear yang ideal akan membuat aliran fluida proporsional terhadap nilai bukaan plug pada setiap poin dalam batas. Contohnya, pada bukaan plug 50%, maka yang mengalir melalui valve adalah 50% dari maksimum flow. Contohnya, pada bukaan plug 80%, maka yang mengalir melalui valve adalah 80% dari maksimum flow, dan seterusnya. Valve dengan karakter linear pada umumnya digunakan sebagai kontrol level cairan dan kontrol aliran yang memerlukan gain tetap. II.2.5.2 Karakteristik equal percentage

Perubahan flow rate relatif kecil ketika plug masih berada di dekat seat dan flow rate akan relatif tinggi ketika posisi plug hampir membuka penuh. Untuk  itu, valve dengan karakteristik ini mempunyai sifat presisi untuk bukaan pada bagian awal dari batas. Valve dengan karakteristik equal percentage digunakan pada aplikasi kontrol tekanan, pada aplikasi dimana sebagaian besar penurunan Penurunan tekanan diserap oleh sistem itu sendiri, dengan sebagian kecil penurunan tekanan terjadi pada kontrol valve itu sendiri. Pada kebanyakan sistem fisika, tekanan inlet akan turun ketika flow rate akan naik, pada karakteristik ini hal itu terjadi secara minimal. Untuk alasan inilah, karakteristik equal percentage banyak digunakan. II.2.5.3 Karakteristk bukaan cepat

Valve dengan karakteristik bukaan cepat bisa melakukan perubahan cepat dengan flow rate maksimum pada daerah rendah bukaan. Pada dasarnya kurva berbentuk linear di awal 70% bukaan, lalu selanjutnya akan naik sedikit demi sedikit hingga bukaan penuh. Valve dengan karakteristik ini sering digunakan pada aplikasi on/off dimana flow rate besar harus segera dicapai sesegera mungkin setelah valve membuka. Valve bukaan cepat bisa juga dipilih untuk  beberapa aplikasi dimana karakter aliran linear diperlukan, karena karakterisrtik  bukaan cepat linear hingga 70% dari maksimum flowrate. Linearity akan turun dengan tajam setelah area aliran yang dibentuk oleh bukaan plug valve sama dengan area aliran pipa.

34

Pemilihan ukuran valve dengan oversizing justru bisa meningkatkan proses variability karena valve yang terlalu besar akan lebih sering bekerja pada bukaan rendah dengan gaya gesekan yang tinggi, lebih-lebih pada tipe rotari. II.3

Tipe-Tipe Bagian Valve dan Aktuator

II.3.1 Tipe kontrol valve

Kontrol valve mengatur jumlah aliran dengan jalan menggerakkan plug atau disk dengan bantuan

aktuator. Untuk melakukan ini, valve mempunyai

syarat: a. Bisa menahan tekanan fluida tanpa kebocoran b. Mempunyai kapasitas cukup untuk servis tertentu c. Bisa menahan erosi, korosi dan pengaruh suhu dari proses, dan lain-l ain. d. Mempunyai sambungan yang sesuai dengan jaringan pipa dan bisa dipasangi aktuator pada bodinya. Banyak model mengenai bodi kontrol valve yang telah dikembangkan selama bertahun-tahun. Beberapa jenis banyak sekali digunakan dan beberapa  jenis yang lain digunakan untuk keperluan khusus. Uraian berikut ini akan menggambarkan beberapa model dari bodi kontrol valve II.3.1.1 Globe valve A. Bodi valve single port

Single port adalah model bodi Valve yang paling umum dan mempunyai konstruksi yang sederhana.Tipe ini tersedia dengan berbagai bentuk, seperti globe, angle, bar stock, forgod dan konstruksi split. Pada umumnya tipe ini digunakan pada aplikasi dengan keperluan shut off yang sempurna. Valve ini menggunakan seal dari bahan logam atau PTFE. Valve tipe ini bisa digunakan untuk hampir semua servis. Karena fluida yang bertekanan tinggi membebani seluruh area pada  jalur aliran, gaya tidak seimbang yang dihasilkan harus dipertimbangkan ketika memilih aktuator.

35

Gambar 2.11 Single Ported Globe dan Flange Angle Style B. Bodi valve dengan cage berkapasitas tinggi

Tipe ini adalah adaptasi dari cage-guided valve bodi yang didesain untuk  aplikasi stasiun penurunan tekanan tinggi gas dimana kecepatan gas sonik terjadi pada outlet valve konvensional. Desain menambahkan diperbesarnya sambungan outlet,

mengurangi

gesekan

pada

permukaan

valve

bagian

dalam

dan

mempermudah pemeliharaan untuk trim cage. Penggunaan trim peredam suara akan mampu mengurangi kebisinagn hingga 35 decibells. Arah aliran biasanya tergantung pada jenis servis dan trim yang digunakan. Dengan konstruksi tidak  seimbang biasanya mengalir ke atas dan dengan konstruksi seimbang akan mengalir ke bawah.

Gambar 2.12 Bodi Valve Kapasitas Tinggi Dengan Trim Peredam Suara

36

C. Bodi valve dengan tiga lobang aliran

Valve dengan sambungan tiga pipa bisa digunakan untuk tujuan pencampuran aliran atau pemisahan aliran. Desain terbaik menggunakan trim positive plug guiding dengan pemeliharaan yang mudah. Variasi meliputi material trim untuk temperature tinggi. Pemilihan aktuator memerlukan pertimbangan yang berhari-hari, khususnya untuk konstruksi valve tidak seimbang. Three way valve bodi dengan balanced plug terlihat pada gambar 3.3, plug ada pada bagian bawah sehingga inlet port tertutup, aliran mengalir dari bawah. D. Bodi valve dengan dua lobang aliran

Gaya dinamis pada plug menjadi seimbang ketika aliran fluida cenderung menutup satu celah aliran dan membuka aliran yang lain. Gaya dinamis yang diseimbangkan pada plug memungkinkan untuk dipilihnya aktuator berukuran kecil. Valve biasanya mempunyai kapasitas yang lebih besar daripada single port. Valve ini biasanya digunakan untuk on/off throttling servis tekanan rendah. Kontrol valve yang terlihat pada gambar 3.3 adalah susunan untuk push down to open. Valve ini biasanya juga digunakan di penyulingan untuk servis dengan kekentalan yang tinggi, dan terlarutnya banyak kotoran.

Gambar 2.13 Bodi Valve Tiga Lobang dan Bodi Valve dua Lobang

37

II.3.1.2 Rotari valve A. Bodi valve butterfly

Bodi hanya memerlukan ruang yang minimum untuk pemasangan. Berkapasitas tinggi dengan penurunan tekanan yang rendah. Valve ini menawarkan harga yang murah khususnya pada ukuran yang besar, dari sudut pandang investasi. Tetapi valve ini memerlukan aktuator besar yang bertenaga kuat karena torsi operasional cukup tinggi. Butterfly valve bersifat equal percentage

flow. Kontrol valve jenis ini mempunyai batasbility yang tinggi,

kontrol dan shut off yang sempurna. Seluruh bidang industri menggunakan valve ini.

Gambar 2.14 Disk Valve Butterfly B. Kontrol Valve Bodi V-Notch Ball

Konstruksi ini sama dengan konvensional ball valve tapi dengan celah V yang sudah dipatenkan. Tipe ini berkarakter equal percentage, kontrol valve jenis ini mempunyai batasbility yang tinggi, kontrol dan shut off yang sempurna. Arah aliran lurus membuat turunnya tekanan cukup kecil. Valve tipe ini sesuai untuk  kontrol cairan yang erosive dan kental. Aktuator bisa menggunakan tipe diafragma atau piston. Bodi tersedia untuk berat beban ataupun kombinasi seat dengan PTFE-V Notch tersedia dengan sambungan flange ataupun tidak.

38

Gambar 2.15 Kontrol Valve Rotari Dengan V-Notch Ball C. Kontrol Valve Bodi Eksentrik Disk

Valve tipe ini bisa memungkinkan pengaturan flow secara efektif dengan karakter linear pada 90 derajat putaran. Eksentrik disk bergerak menjauhi seat segera setelah disk bergerak membuka, hal ini bertujuan untuk mengurangi gesekan. Sebagai tenaga penggerak, bisa digunakan aktuator diafragma atau piston. Valve tipe ini kebanyakan digunakan untuk ukuran pipa yang besar dengan temperatur tinggi. Tetapi kontrol batas dari valve ini hanya sepertiga dari valve tipe ball atau globe, untuk itulah perlu perhatian yang lebih untuk aplikasinya.

Gambar 2.16 Kontrol Valve Rotari Disk Aksentrik 

39

II.3.2 Koneksi kontrol valve

Tiga cara yang paling umum dalam pemasangan kontrol valve adalh dengan sambungan ulir, flange dengan gasket dan baut dan sambungan las. II.3.2.1 Sambungan pipa berulir

Sambungan ulir digunakan pada kontrol valve dengan ukuran kecil, sambungan ulir bersifat lebih murah dibandingkan sambungan flange. Ulir biasanya dibentuk pada bagian dalam bodi dan berbentuk konis dengan standar NTP (National Pipe Thread). Sambungan ini membentuk seal pada ulirnya. Model sambungan ini biasanya terbatas hingga ukuran 2 inch, tidak direkomendasikan untuk servis temperature tinggi. Jika ada keperluan pemeliharaan, agak susah melepas sambungan ini dari pipa karena untuk melepas harus memutar bodi valve atau pipanya. II.3.2.2 Sambungan flange gasket dan baut

Valve dengan sambungan flange sangat mudah dilepas dari perpipaan, sesuai untuk semua servis pada semua kelas tekanan. Koneksi flange juga bisa digunakan dari suhu 0 derajat C hingga 815 derajat C. koneksi flange yang cukup dikenal meliputi flat face, raised face dan ring tipe joint. Flat face memungkinkan permukaan flange bersentuhan secara penuh dengan gasket dijepit diantaranya. Konstruksi ini biasanya digunakan pada tekanan rendah, dengan material cast iron dan kuningan, untuk mengurangi stress akibat pengencangan baut. Raised face berbentuk permukaan melingkar yang agak menonjol, permukaanya dibentuk seperti guratan melingkar untuk tujuan penyekatan yang sempurna dan bisa menjepit gasket dengan kuat. Flange semacam ini menggunakan gasket dengan material bermacam-macam. Bisa digunakan hingga temperature 815 derajat c dengan tekanan hingga 414 bar. Ring tipe joint berbentuk hampir sama denga raised face, tetapi terdapat celah berbentuk U melingkar pada permukaannya. Gasketnya berbentuk ring logam yang akan merapat pada celah U tersebut. Bahan ring tersebut biasanya

40

terbuat dari logam lunak. Sambungan tipe ini bisa digunakan hingga tekanan 1034 bar. Tapi biasanya tidak digunakan pada temperature tinggi.

Gambar 2.17 Sambungan Flange

II.3.2.3 Sambungan las

Sambungan las bisa digunakan pada tekanan dan temperatur beberapa saja, dan berbiaya cukup murah. Valve dengan sambungan las palingh susah dilepas dari perpipaan, dan tentunya terbatas pada material yang bisa di las. Sambungan las terdiri dari dua cara, yaitu socket welding dan buttwelding.

Gambar 2.18 Sambungan Las II.3.3 Bonet bodi valve

Bonet pada kontrol valve adalah bagian dimana stem atau shaft bergerak di dalamnya. Pada kontrol valve tipe globe atau angle, bonet juga berfungsi untuk 

41

menahan tekanan di dalam valve pada satu sisinya. Bonet pada umumnya berfungsi untuk menyangga aktuator dan sebagai rumah dari packing. Biasanya kontrol valve rotari tidak mempunyai bonet. Pada kontrol valve tipe globe, biasanya bonet dibuat dari material yang sama dengan valve bodi karena tekanan dan temperature yang sama akan mengenai bagian dari bonet. Ada beberapa macam tipe bonet yang ada, tetapi yang paling umum adalah dengan flange dan baut. Ada yang bertipe flange slip on yang bisa dipisah dengan ring. Untuk valve bertekanan tinggi, bonet dipasang dengan ulir yang ikatkan pada bodi valve. Pada kontrol valve yang menggunakan cage-retaimer trim, susunan bonet dikencangi berfungsi untuk mencegah kebocoran antara flange bonet dengan bodi, dan seat ring dengan valve bodi. Bonet juga berfungsi untuk memastikan kelurusan pada cage dan stem aktuator. Seperti yang telah disebutkan, bonet pada kontrol valve konvensional juga berfungsi sebagai rumahan packing. Packing ini dijaga oleh sebuah bagian bernama gland follower. Gland follower ini merupakan sebuah flange yang bisa dikencangkan dengan baut yang diikat pada yoke boss, jika packing perlu ditekan lebih kuat. Selain bonet yang standar, ada beberapa tipe bonet yang lain yang didesain untuk keperluan tertentu. II.3.3.1 Extension bonet

Extension bonet digunakan pada servis dengan temperatur tinggi maupun rendah, untuk melindungi stem packing dari temperature proses yang ekstrim. Valve stem packing standar dari bahan PTFE bisa digunakan pada aplikasi servis hingga 232 derajat C. Extension bonet menghilangkan packing box yang menempel pada bodi valve, sehingga suhu packing tetap pada batas yang direkomendasikan. Extension bonet jenis besi tuang lebih baik digunakan pada servis bertemperatur tinggi, karena sifatnya yang lebih bisa melepaskan panas. Sedangkan pada temperatur rendah, stailess steel lebih banyak digunakan karena koefisien panasnya bernilai rendah.

42

Gambar 2.19 Bonet Yang Diperpanjan II.3.2.2 Bonet seal bellow

Bellow seal bonet ini digunakan untuk mengurangi kebocoran pada stem hingga 1 mikron cc/sec helium. Biasanya digunakan pada fluida proses yang beracun, radioaktif atau sangat mahal. Konstruksi special bonet ini melindungi baik stem maupun packing bersentuhan dengan fluida proses. Konsturksi packing box diatas bonet berfungsi untuk melindungi kebocoran jika terjadi kerusakan pada bellow. Seperti kontrol valve yang lain yang mempunyai rating, pada kontrol valve jenis ini rating tekanan akan menurun, dengan kenaikan rating temperatur . pemilihan dari desain seal bellow harus dipertimbangkan dengan hati-hati dan perhatian yang lebih harus diberikan pada kegiatan inspeksi dan pemeliharan setelah terpasang. Ada dua macam jenis bellow yang dipakai yaitu  Mechanically Formed dan Welded Leaf Bellow . Jenis yang kedua mempunyai kelebihan dengan

ukuranya yang lebih pendek tetapi tidak seawet jenis yang pertama.

Gambar 2.20 Dua Macam Jenis Bellows

43

II.3.4 Packing kontrol valve

Kebanyakan dari kontrol valve menggunakan rumah packing dan packing yang bisa dirapatkan dengan flange dan baut. Beberapa material packing bisa digunakan tergantung dari kondisi servis yang dijalankan dan penerapan aturan yang berhubungan dengan emisi lingkungan. Berikut ini gambaran singkat untuk  beberapa material yang sering digunakan sebagai bahan dari packing. II.3.4.1 PTFE V-Ring

Berupa bahan yang menyerupai plastic, bersifat licin sehingga lebih s edikit menghasilkan gaya gesek. Lubrikasi pada packing tidak diperlukan. Tahan terhadap berbagai macam bahan kimia, kecuali molten alkali metal. Memerlukan stem yang dikerjakan permukannya secara sangat halus (2 sampai 4 microinch RMS). Akan bocor jika stem atau permukaan packing rusak. Batas temperatur yang direkomendasikan -40 hingga 232 derajat C. Tidak sesuai untuk servis nuklir, karena PTFE mudah rusak oleh radiasi. II.3.4.2 Grafit laminated dan filamen

Sesuai untuk servis nuklir dengan temperature tinggi. Bisa menahan kebocoran denga sempurna, mempunyai hantaran panas yang tinggi, umur yang panjang, tetapi mempunyai sifat yang kasar sehingga menimbulkan gaya gesek  yang tinggi. Mempunyai kinerja yang bagus untuk fluida yang susah ditangani dan radiasi yang tinggi. Batas temperatur: Temperatur cryogenic hingga 649 derajat C. Lubrikasi tidak perlukan. Extension bonet harus digunakan jika temperatur melebihi 427 derajat C. II.3.4.3 Enviro seal PTFE

Packing ini meggunakan metode yang lebih maju. Menggunakan pegas yang berfungsi menjaga tekanan pada packing. Sesuai untuk servis aplikasi hingga 51.7 bar dan 232 derajat C. selain digunakan dengan pertimbangan emisi lingkungan, packing tipe ini juga mempunyai kinerja yang bagus pada temperatur dan tekanan tinggi dan mempunyai umur yang panjang.

44

Gambar 2.21 Susuanan Enviro Seal PTFE  II.3.4.4 Enviro seal duplex

Sistem packing special ini menggabungkan kemampuan komponen PTFE dan grafit untuk memenuhi standar rendah gesekan, rendah emisi dan tahan api (API Standar 589) untuk aplikasi pada temperatur proses hingga 231 derajat C. Material PTFE dan grafit memang banyak digunakan sebagai bahan baku dari Oring, ataupun packing pompa, seat valve dan lain-lain. Sedangkan grafit biasa digunakan untuk bahan baku gasket, yaitu gasket spiral wound dan gasket tipe kompresi. Gasket dengan bahan baku grafit ini digunakan secara luas untuk  menggantikan bahan asbes yang telah dilarang.

Gambar 2.22 Susunan Enviro Seal duplex

45

II.3.4.5 Enviro seal grafit ULF

Sistem packing ini didesain utamanya untuk aplikasi ramah lingkungan pada temperatur diatas 232 derajat C. sistem packing ULF yang dipatenkan ini menggunakan lapisan tipis PTFE di dalam ring packing juga pada atas dan bawah keseluruhan ring packing. Strategi penggunaan PTFE ini bertujuan untuk  mengurangi gesekan, menambah kerapatan dan memperpanjang umur packing.

Gambar 2.23 Enviro Seal Graphite ULF Packing Sistem

Tabel 2.1 Pemiliahn Packing

46

II.3.5 Aktuator

Kontrol valve yang beroperasi secara pneumatic adalah yang paling banyak digunakan, tetapi aktuator elektrik, hidrolik dan manual juga banyak  digunakan. Aktuator pneumatis dengan pegas dan diafragma paling banyak  digunakan karena kehandalan dan kesederhanaan desainnya. Piston dengan tenaga pneumatis bisa menghasilkan tenaga yang besar untuk kondisi operasi yang luas. Adaptasi dari pegas dan diafragma aktuator pneumatis juga bisa langsung digunakan pada rotari shaft kontrol valve. Aktuator elektrik dan elektro hidrolik bersifat lebih rumit dan lebih mahal daripada aktuator pneumatic. Aktuator tersebut bisa digunakan dimana suplai udara tidak tersedia, dan suhu udara luar bisa membekukan kondensat yang mengembun di dalam jalur suplai udara instrument atau stem berukuran besar digunakan. Uraian berikut ini membahas desain dan karakteristik dari tipe aktuator yang terkenal. II.3.5.1 Aktuator diafragma

Beroperasi secara pneumatic menggunakan suplai udara dari kontroler, posisioner dan sumber yang lain. Beberapa jenisnya meliputi: direct acting, reverse acting, reversible, direct akting untuk rotari valve. Gaya output merupakan selisih dari gaya yang dihasilkan diafragma dengan gaya pegas yang melawan. Diafragma cetak menghasilkan kinerja yang linear dan meningkatkan batas gerak. Aktuator diafragma bersifat sederhana, handal dan murah.

Gambar 2.24 Aktuator Diafragma

47

II.3.5.2 Aktuator piston

Aktuator piston beroperasi secara pneumatis menggunakan udara utility hingga 150 psig, biasanya tidak memerlukan pengatur tekanan. Aktutor piston menghasilkan gaya dorong maksimum dan kecepatan stroking yang tinggi. Aktuator piston bisa beroperasi secara double acting untuk memberikan gaya dorong yang sama kuat pada kedua sisinya atau beroperasi dengan menggunakan pegas untuk sistem fail-open/fail-closed. Berbagai macam aksesori bisa ditambahkan untuk mengatur posisi double akting piston jika terjadi hilangnya tekanan udara. Ini meliputi valve trip pneumatis dan sistem lock up. Versi yang lain dari kontrol valve rotari adalah digunakannya seal pada bagian bawah silinder. Ini akan memungkinkan stem aktuator bergerak maju mundur atau naik  turun

tanpa

adanya

kebocoran

pada

silinder.

Kelengkapan

ini

akan

menghubungkan aktuator stem langsung ke tuas valve, sehingga akan mencegah kekenduran.

Gambar 2.25 Aktuator Piston II.3.5.3 Aktuator elektrohidrolik

Aktuator

elektrohidrolik

hanya

memerlukan

tenaga

listrik

untuk 

menggerakkan motor dan sinyal input dari kontroler. Aktuator elektrohidrolik 

48

ideal digunakan pada tempat yang terisolasi, dimana suplai udara tidak tersedia tetapi kontrol presisi menggunakan valve plug diperlukan. Biasanya valve ini bertipe reversible dengan melakukan sedikit pengaturan. Valve ini bersifat kompak, terdiri dari motor, pompa, piston hidrolik double akting dan rumahan yang tahan cuaca dan explosion proof 

Gambar 2.26 Aktuator Elektrohidrolik Dengan Handwheel II.3.5.4 Aktuator manual

Aktuator manual cukup berguna dimana kontrol otomatis tidak diperlukan, tetapi kontrol yang baik secara manual masih diperlukan. Biasanya valve jenis ini digunakan ketika kontrol valve otomatis diambil untuk perbakan, atau shut down. Aktuator valve tersedia dengan berbagai ukuran untuk globe dan valve rotari. Indikasi dial tersedia untuk beberapa model yang memerlukan pengaturan plug atau disk secara akurat. Aktuator manual berharga jauh lebih murah daripada aktuator otomatis. II.3.5.5 Aktuator elektrik

Desain aktuator elektrik tradisional menggunakan motor listrik dan beberapa bentuk gir turunan untuk meggerakkan valve. Dengan berbagai macam aplikasi, kontrol valve elektrik digunakan secara luas dengan tingkat keberhasilan yang berbeda-beda. Untuk kontrol valve elektrik dengan kinerja setingkat dengan kontrol valve pneumatis, harganya jauh lebih mahal. Dengan perkembangan teknologi yang ada, untuk kedepannya, kontrol valve elektrik diyakini makin banyak digunakan.

49

II.3.5.6 Aktuator rack dan pinion

Desain rack dan pinion menghasilkan bentuk valve yang sederhana dan berharga murah untuk tipe rotari valve. karena adanya backlash, pada umumnya valve ini digunakan untuk aplikasi on-off dimana proses variability bukan merupakan hal yang cukup diperhatikan.

Gambar 2.27 Aktuator Manual Dengan Handwheel

Gambar 2.28 Aktuator Rack dan Pinion II.4

Aksesori Kontrol Valve

Bagian ini akan menerangkan tentang beberapa alat pendukung atau aksesori yang digunakan pada kontrol valve.

50

II.4.1 Posisoner

Valve yang beroperasi secara pneumatis tergantung pada posisioner untuk  mengambil sinyal input dari kontroler dan mengubahnya menjadi pergerakan kontrol valve. Alat instrument ini tersedia dengan berbagai konfigurasi. A. Posisioner pneumatis

Sebuah sinyal pneumatis (biasanya 3-15 psig) disuplai menuju posisioner. Selanjutnya posisioner akan menentukan berapa besar tekanan yang diperlukan untuk merubah posisi valve menuju posisi yang diinginkan. B. Posisioner analog I/P

Posisioner ini bekerja serupa dengan jenis diatas, tetapi menggunakan arus listrik sebagai sinyal input, bukannya sinya udara bertekanan. C. Kontrol digital

Meskipun alat ini bekerja seperti posisioner analog I/P diatas, perbedaanya adalah konversi sinyal elektronik adalah berupa digital, bukan analog. Produk digital meliputi tiga kategori. a. Digital Non Communicating Sebuah sinyal elektronik (4-20mA) di suplai menuju posisioner, dimana sebagai sumber tegangan piranti elektronik dan mengontrol output. b. HART Ini hampir sama dengan digital non communicating tetapi juga mampu berkomunikasi secara dua arah dengan menggunakan kabel yang sama untuk sinyal analog. c. Fieldbus Tipe ini akan menerima sinyal digital dan mengatur posisi valve dengan menggunakan sirkuit digital elektronik yang dirangkaikan dengan komponen mekanis. Dan semua kontrol digital menggantikan sinyal kontrol

analog.

Komunikasi

digital

juga bisa dilakukan dengan

menggunakan kabel yang sama. Teknologi fieldbus member keuntungan dengan meningkatkan arsitektur kontrol, kemampuan produk dan mengurangi pengkabelan.

51

Konsumen membeli kontroler digital valve untuk beberapa alas an yaitu: a. Menurunkan biaya komissioning loop, meliputi pemasangan dan kalibrasi b. Penggunaan teknik diagnostic untuk menjaga kinerja loop c. Meningkatkan keakuratan kontrol proses sehingga menurunkan variability proses. d. Konfigurasi

dan

kalibrasi

otomatis,

menghemat

waktu

dengan

mengeliminasi masalah zero dan spanning e. Diagmosa valve. Menggunakan Distributed Kontrol Sistem (DCS), perangkat PC software dan portable kommunikator bisa dilakukan secara on-line. f. Dengan fieldvue instrument bisa dilakukan diagnose valve secara jarak   jauh. g. Dengan sistem flowscanner, kinerja valve dapat diketahui dengan beberapa test offline.

Gambar 2.29 Gambar Skematik Untuk Aktuator Diafragma II.4.2 Tranduser elektro-pneumatis

Tranducer ini menerima sinyal input DC dan meggunakan tourqe motor, nozzle flapper dan relay pneumatis untuk merubah sinyal elektrok menjadi sinyal

52

output pneumatis yang sesuai. Tekanan dari nozzle akan menggerakkan relay selanjutnya disalurkan menuju tourqe motor feedback bellows untuk memberikan perbandingan antara sinyal input dan tekanan nozzle. Tranducer dapat dipasang langsung pada kontrol valve tanpa perlunya booster atau posisioner tambahan.

Gambar 2.30 Tranducer Elekktro-Pneumatis II.4.3 Posisioner valve elektro-pneumatis

Posisioner eektro-pneumatis digunakan pada kontrol loop elektronik untuk  mengoperasikan aktuator kontrol valve diafragma. Posisioner akan menerima sinyal input DC 4 hingga 20 mA, menggunakan converter I/P, nozzle-flapper dan relay pneumatis untuk merubah sinyal input elektronik menjadi sinyal output pneumatis. Sinyal output akan segera diteruskan ke diafragma aktuator, untuk  menggerakkan menggerakkan plug atau disk sehingga sesuai dengan sinyal input yang diberikan. Posisi valve akan di feed back secara mekanis menuju kontrol.

53

Gambar 2.31 Posisioner Valve Elektro-Pneumatis Elektro-Pneumatis II.4.4 Pengatur tekanan udara suplai

Pengatur tekanan suplai yang biasa disebut air test, berfungsi untuk  menurunkan tekanan udara yang disuplai menuju posisioner valve atau alat kontrol yang lain. Pada umumnya tekanan udara diturunkan hingga 20,35 dan 60 psig. Regulator terpasang bersama dengan posisioner atau diikat dengan baut oleh aktuator. Regulator mempunyai susunan berupa sekrup, pegas dan membran. Jadi skrup berfungsi untuk mengatur tekanan udara yang keluar dari regulator. Misalnya tekanan input regulator adalah 7 bar dan tekanan output di set pada 3 bar, apabila tekanan input turun menjadi 5 bar, maka pegas dan membrane akan bekerja untuk menjaga tekanan output tetap pada nilai 3 bar. Regulator juga harus dipelihara, masalah yang terjadi adalah regulator kotor oleh uap air yang mengembun atau minyak yang terbawa dari kompresor udara. Untuk itu regulator udara harus sering di drain atau secara berkala dibongkar dan dibersihkan. Regulator juga mempunyai batas operasi, jangan sampai regulator digunakan melebihi batas tekanan yang ditentukan.

54

Gambar 2.32 Pengatur tekanan Udara II.4.5 Limit switch

Limit switch menghasilkan input sinyal discret menuju DCS, solenoid valve, sinyal lampu, relay listrik ataupun alarm. Limit switch tipe cam biasanya dilengkapi dengan 2 atau 4 switch yang beroperasi berdasarkan pergerakan dari stem valve. limit switch biasanya terpasang pada rumahan bagian atas dari valve. switch ini bisa dialiri arus listrik DC maupun AC.

Gambar 2.33 Limit Switch Tipe Cam II.4.6 Solenoid valve

Solenoid valve berfungsi untuk mengalirkan fluida baik gas maupun cairan yang berfungsi untuk menggerakkan alat-alat dengan sistem elektro

55

pneumatic atau elektro hidrolik. Solenoid ini terdiri dari valve yang sederhana dan kumparankawat. Jika kumparan ini dialiri arus listrik maka akan menimbulkan gaya magnet yang akan menggerakkan valve, bisa menutup ataupun membuka.

Gambar 2.34 Solenoid Valve II.5

Pemilihan kontrol valve

Kontrol valve bisa digunakan untuk berbagai macam fluida pada batas temperature cryogenic hingga lebih dari 1000 derajat F. Pemilihan valve bodi assmembli memerlukan pertimbangan yang matang meliputi material, tipe valve, dan konstruksi trim untuk memperoleh hasil yang terbaik ketika digunakan pada servis fluida yang diinginkan. Pembuat kontrol valve yang mempunyai reputasi bagus dan perwakilannya bisa membantu konsumen untuk menentukan kontrol valve yang paling sesuai dengan kondisi servis. Untuk kondisi tertentu juga biasanya terdapat banyak pilihan, untuk itu beberapa informasi berikut ini diperlukan untuk menentukan kontrol valve mana yang paling sesuai. a. Jenis fluida yang akan dikontrol b. Temperatur dari fluida c. Kecepatan fluida

56

d. Spesifik gravity dari fluida e. Kapasitas aliran yang diperlukan (maksimum dan minimum) f. Tekanan inlet (maksimum dan minimum) g. Tekanan outlet (maksimum dan minimum) h. Penurunan tekanan pada kondisi normal dan shut off  i.

Tingkat kebisingan yang diijinkan

 j.

Skedul pipa inlet dan outlet

k. Material bodi l.

Jenis koneksi perpipaan

m. Jenis posisi valve yang diinginkan ketika udara instrument gagal n. Ketersedian udara instrument o. Sinyal instrument (3 hingga 5 psig, 4 hingga 20 mA, Hart, etc) p. Ukuran aktuator q. Konstruksi bodi (angle, double port, butterfly. etc) r. Packing material dan aksesori yang diperlukan, dsb. II.5.1 Material bodi valve

Pemilihan material bodi biasanya berdasarkan pada tekanan, temperatur, sifat korosi dan erosi dari fluida. Biasanya kompromi diperlukan dalam pemilihan material. Contohnya sejenis material mempunyai daya tahan erosi yang tinggi tapi tidak cukup memuaskan karena tidak tahan terhadap korosi ketika digunakan pada servis cairan tertentu. beberapa kondisi servis memerlukan campuran material khusus supaya tahan korosi terhadap fluida tertentu. material ini berharga jauh lebih mahal daripada material biasa, untuk itulah pemilihan material bodi juga dipengaruhi oleh faktor ekonomi. Untungnya sebagaian besar aplikasi hanya digunakan pada fluida yang tidak korosif

pada temperatur dan tekanan yang

terjangkau. Jadinya, baja tuang paling banyak digunakan sebagai material bodi valve karena ketahananya untuk digunakan pada berbagai macam servis fluida dengan harga yang jauh lebih murah daripada logam campuran khusus. Uraian dari tabel berikut ini akan memberikan informasi dasar material baja tuang yang terkenal untuk pembuatan bodi kontrol valve. standar yang

57

digunakan adalah ASTM. Penggunaan standar ASTM disarankan untuk  menentukan spesifikasi material terutama untuk material alat bertekanan. II.5.1.1 Cast carbon steel (ASTM A216 Grade WWC)

WWC adalah material baja yang paling terkenal digunakan untuk bodi valve pada servis yang umum seperti udara, steam, cairan dan gas yang bersifat tidak korosif. WWC tidak digunakan untuk temperatur tinggi karena kandungan karbonnya bisa berubah menjadi grafit. Bisa di las tanpa perlakuan panas kecuali ketebalan nominal lebih dari 32 mm. II.5.1.2 Cast chromium - molybdenum steel (ASTM A217 Grade WC9)

Ini adalah standar krom dan molybdenum. WC9 menggantikan C5 karena sifat penuangan dan pengelasan yang lebih unggul. Campuran ini mempunyai sifat tahan erosi, korosi dan pengeroposan, membuatnya bisa digunakan hingga temperatur 593 derajat C. Material ini memerlukan perlakuan panas sebelum dan sesudah pengelasan. II.5.1.3 Cast chromium - molybdenum steel (ASTM A217 Grade C5)

Walaupaun material chromium-molybdenum grade C5 sudah banyak  digantikan material jenis WC9, tetapi masih digunakan pada kilang-kilang penyulingan dimana campuran krom yang lebih tinggi mempunyai ketahanan yang lebih terhadap korosi asam sulfat temperatur tinggi. Kelemahan material ini adalah lebih susuah dituang dan cenderung retak ketika dilakukan pengelasan. II.5.1.4 Cast tipe 304L stainless steel (ASTM A351 Grade CF3)

Material ini berkualitas bagus untuk servis fluida bahan kimia. 304L adalah material terbaik untuk asam nitrat dan aplikasi bahan kimia yang lain. Ketahanan korosif bersifat sangat tinggi walaupun pada sambungan pengelasan. Material ini banyak digunakan di pengolahan limbah ataupun pengolahan air dimana banyak melibatkan penggunaan bahan kimia yang mempunyai tingkat keasaman yang tinggi.

58

II.5.1.5 Cast tipe 316 stainless steel (ASTM A351 Grade CF8M)

Campuran ini adalah material stainless steel standar untuk pembuatan bodi valve dalam dunia industri. Penambahan molybdenum membuat campuran ini lebih memiliki ketahanan terhadap korosi pitting, pengeroposan dan fluida oksidator debandingkan seri 304. Campuran ini mempunyai batas temperatur paling lebar untuk material standar yaitu dari -254 derajat C hingga 816 derajat C. hasil tuang yang masih kasar diberi perlakuan panas untuk menghasilkan tahanan korosi maksimum. II.5.1.6 Cast tipe 317 stainless (ASTM A479 Grade UNS S31700)

S31700 pada dasarnya adalah S31600 dengan kandungan nickel dan molybdenum yang masing-masing dinaikan 1%. Hal ini akan menghasilkan tahanan yang lebih tinggi terhadap pitting debandingkan S31600. Seperti S31600, S31700 bersifat non magnetis. Karena mempunyai kekuatan yang samam dengan seri S316, maka seri ini juga mempunyai batas temperature tekanan yang sama. Seri ini mempunyai ketahanan maksimum terhadap alcohol, klorine dan servis kertas. II.5.1.7 Cast iron (ASTM A216)

Cast iron bersifat murah, material yang cukup kuat untuk digunakan pada valve untuk mengontrol steam, air atau fluida gas yang tidak bersifat korosif. II.6

Pemilihan Ukuran Aktuator

Pemilihan aktuator pada dasarnya adalah dengan cara membandingkan gaya yang diperlukan untuk menggerakkan valve dan gaya yang bisa dihasilkan aktuator. Untuk valve tipe rotari, nilai yang perlu dibandingkan adalah torsi yang diperlukan untuk memutar ball atau disk dengan torsi yang dihasilkan aktuator. Prinsip dasar yang sama digunakan untuk memilih aktuator pneumatic, elektrik, ataupun elektrohidrolik. II.6.1 Globe valve

Gaya yang diperlukan untuk mengoperasikan globe valve meliputi:

59

II.6.1.1 Gaya untuk melawan kondisi unbalance

Gaya unbalance dihasilkan oleh tekanan fluida pada kondisi shut off yang biasanya bisa dihitung dengan: Gaya unbalance = beda tekanan × beda luas permukaan

Beda tekanan didapatkan dari mengukur tekana maksimum upstream ketika valve berbeda kondisi tertutup dikurangi dengan tekanan downstream. Perbedaan luas permukaan secara mudah bisa dihitung pada lobang aliran jenis valve single seated dengan aliran ke atas. Luas permukaan stem juga bisa diikutkan dalam perhitungan. Untuk jenis valve balanced , masih ada sedikit unbalance yang bisa dihitung. Tabel 2.2 Gaya Unbalance Pada Kontrol Valve

II.6.1.2 Gaya untuk memberi kerapatan pada seat

Gaya kerapatan pada seat, biasanya diukur dengan pound per linear inchi dan keliling lobang aliran. Berikut ini adalh table sederhana untuk menentukan beban kerapatan seal untuk uji kelayakan pengguna sesuia dengan ASNI/FCI 70-2 dan IEC 534-4 klasifikasi kebocoran kelas II hingga IV.

60

Tabel 2.33 Beban Kerapatn Seat 

Tabel

beban

kerapatan

seal

sederhana

ini

direkomendasikan

untuk 

memperpanjang umur seat pada valve, dan memberikan kerapatan yang lebih. Jika keperluan shut off ini bukan pertimbangan utama, maka beban lebih rendah bisa diaplikasikan. Tabel ini bukan digunakan untuk uji kinerja valve karena banyak  perbedaan dalam hal servis fluida yang ada dalam sistem proses. II.6.1.3 Gaya untuk melawan gesekan packing

Gesekan pada packing ditentukan oleh ukuran stem, tipe packing dan besar beban tekanan pada packing karena sistem proses ataupun pengikatan dengan baut. Gesekan pada packing tidak selalu sama besarnya. Packing yang selalu tertekan denag pegas memiliki gaya gesek yang cukup besar, terutama yang berbahan grafit. II.6.1.4 Gaya tambahan untuk aplikasi tertentu atau konstruksi tertentu

Gaya tambahan mungkin diperlukan untuk menggerakkan valve untuk  beberapa desain konstruksi yang khusus seperti penggunaan bellow, gaya gesek  tidak biasa yang berasal dari bagian seat atau, gaya tambahan untuk aplikasi sering soft metal. II.6.1.5 Perhitungan gaya aktuator

Diafragma pneumatis menghasilkan gaya akhir setelah digunakan untuk  melawan gaya pegas baik pada sistem air to open ayau air to close. Hal ini bisa dihitung dengan besaran pound per square inch. Contohnya, jika gaya sebesar 275

61

pound di butuhkan untuk menutup valve. sebuah aktutor air to open dengan luas area 100 inchi persegi dengan operating batas 3 sampai 15 psig. Maka yang dihitung adalah luas area dikali operating batas bawah, maka; 3 psig × 100 square inchi= 300 pound Hasilnya melebihi gaya yang dibutuhkan, maka aktuatro ini bisa digunakan. Perhitungan yang sama bisa digunakan pada aktuator jenis piston. Pada beberapa aplikasi, aktuator menghasilkan gaya yang berlebih, sehingga bisa menyebabkan stem bengkok, sehingga bisa terjadi kebocoran pada silinder atau merusak bagian dalam valve. Hal ini bisa terjadi jika aktuator terlalu besar atau tekanan udara suplai terlalu besar. Pembuat kontrol valve biasanya bertanggungjawab untuk menentukan ukuran aktuator dan harus mempunyai dokumen tentang teknik perhitungannya. Pembuat juga harus memberikan penjelasan tentang perhitungan gaya dorong aktuator, area diafragma efektif dan data pegas. II.6.2 Rotari valve

Untuk memilih aktuator rotary valve, hal yang perlu dihitung adalah torsi yang dibutuhkan untuk membuka dan menutup valve dan torsi yang digasilkan aktuator. Metode ini berasumsi bahwa ukuran valve telah tepat untuk aplikasi sistem proses dan tidak melebihi tekanan yang ditentukan. II.6.2.1 Perhitungan torsi

Torsi rotari valve adalah penjumlahan dari beberapa komponen torsi. Untuk  menghindari kebingungan, perhitungan telah dilakukan dalam penelitian sebelumnya. Sehingga torsi yang dibutuhkan untuk tiap valve bisa diwakili dengan persamaan berikut ini. Breakout Torque TB = A( Pshutoff ) . B

Dynamic Torque TD = C( Peff ) Nilai- nilai dari lambang persamaan diatas bisa dilihat pada table berikut ini.

62

Table 2.4 Nilai Torsi Rotari Valve

Putaran maksimum didefinsikan sebagai derajat valve pada posisi terbuka penuh. Pada umumnya putaran maksimum ball atau disk adalah 90 derajat dari posisi menutup menuju posisi membuka penuh. Tapi beberapa valve hanya didesain untuk bisa memutar hingga 60 atau 70 derajat saja. Sebagai tambahan, panjang efektif tuas yang menghubungkan valve dengan aktuator akan berkurang dengan berputarnya valve. II.7

Masalah Kavitasi dan Flashing

Hambatan pada aliran menyebabkan kavitasi dan flashing. Standar pemeliharaan ukuran valve oleh IEC memperhitungkan penurunan tekanan yang bisa diterima, Pmax. Jika penurunan tekanan aktual seperti yang terlihat pada P1 dan P2 sistem lebih besar daripada

Pmax maka masalah kavitasi atau flashing

mungkin terjadi. Kerusakan pada bagian dalam valve atau perpipaan di dekatnya bisa juga terjadi. Pengetahuan tentang apa yang sebenarnya terjadi bisa membuat pemilihan akan jenis valve akan bisa menghilangkan atau mengurangi akibat dari

63

kavitasi atau flashing. Kavitasi atau flashing ini terjadi karena perubahan bentuk  fluida dari cair menjadi gas karena bertambahnya kecepatan fluida pada bagian hambatan downstream yang paling besar, biasanya port valve. hambatan terbesar ini biasanya disebut vena kontrakta seperti yang terlihat pada gambar.

Gambar 2.35 Fluida Ketika Terhambat 

Peningkatan kecepatan pada vena kontrakta disertai dengan penurunan tekanan pada fluida tersebut. Lebih jauh setelah downstream valve, aliran fluida kembali melebar, sehingga kecepatan akan turun dan tekanan akan naik lagi. Tetapi tekanan downstream tidak akan kembali semula sebesar upstream. Energy yang hilang ini diserap oleh valve. gambar berikut ini akan memperlihatkan perbedaan kinerja dari high rekoveri valve seperti ball valve dan valve yang mempunyai kinerja yang lebih rendah. Valve yang mempunyai kinerja baik hanya akan menyebabkan sedikit penurunan tekanan aliran, kelemahan dari valve jenis ini adalah adanya kemungkinan menyebabkan kavitasi. Untuk itu desain harus dikembangkan sedemikian rupa untuk menghilangkan kavitasi.

64

Gambar 2.36 Perbandingan Kinerja Valve Tentang Penurunan Tekanan

Jika penurunan tekanan pada vena kontrakta melebihi tekanan uap fluida, maka akan terjadi gelembung pada aliran. Pembentukan gelembung-gelembung ini akan semakin banyak ketika tekanan jauh dibawah tekanan uap dari cairan tersebut. Pada fase ini tidak ada perbedaan antara flashing dan kavitasi, tetapi tetap ada potensi terjadinya kerusakan pada komponen valve. jika tekanan tetap berada dibawah tekanan uap cairan, gelembung-gelembung akan tetap ada pada bagian downstream valve. Flashing bisa mengakibatkan erosi yang serius pada bagian trim valve bisa diketahui dengan adanya permukaan yang halus pada bagian yang tererosi seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.37 Penampakan Kerusakan Plug Akibat Flashing

Sebaliknya, jika tekanan pada downstream naik hingga diatas tekanan uap cairan, gelembung-gelembung itu akan menyusut dan menghasilkan kavitasi. Menyusutnya bentuk gelembung-gelembung ini akan melepaskan energi dan

65

menimbulkan bunyi seperti kerikil yang mengalir dalam pipa. Hal ini akan mengikis komponen dalam valve dan pipa terdekat, kerusakan karena kavitasi akan meninggalkan bentuk permukaan yang kasar seperti terlihat pada gambar dibawah. Jelasnya valve dengan jenis rekoveri tinggi cenderung lebih banyak  mengalami kavitasi karena tekanan downstream akan melebihi tekanan uap cairan.

Gambar 2.38 Penampakan Kerusakan Plug Akibat Kavitasi II.7.1 Pemilihan jenis valve untuk servis kondisi flashing

Seperti terlihat pada gambar, keruskan flashing terlihat halus pada permukaan yang erosi. Sebagai tambahan, fungsi tekanan uap berhubungan dengan temperature operasional, sehingga variabelnya tidak langsung dikontrol oleh valve. Ini berarti tidak ada jalan lain bagi kontrol valve untuk menghindari flashing. Jadi untuk masalah flashing beberapa pemecahannya adalah mengurangi kotoran pada cairan, membuat permukaan bagian dalam valve sekeras mungkin dan mengurangi kecepatan pada liquid yang bersifat erosive. Valve denag area aliran yang diperluas pada downstream plug dan trim mempunyai keuntungan bisa mengurangi kecepatan fluida.

66

Gambar 2.39 Valve Spesial Untuk menghilangkan kavitasi II.7.2 Pemilihan jenis valve untuk servis kondisi kavitasi

Cara pertama untuk menghilangkan kavitasi adalah dengan mengatur penurunan tekanan. Jika penurunan tekanan bisa dikendalikan sehingga tekanan lokal tidak akan turun melebihi tekanan uap, maka gelembung tidak akan terbentuk. Tanpa adanya gelembung yang kolaps maka tidak akan terjadi kavitasi. Untuk menghilangkan kavitasi penurunan tekanan keseluruhan, kita bisa menggunakan multiple stage trim. Dengan ini maka aliran cairan akan dipisah, sehingga tekanan cairan selalu berada diatas tekanan uap. Cara kedua hampir sama dengan cara menangani kerusakan akibat flashing, yaitu mengeraskan permukaan dimana kavitasi akan terjadi. Cara ketiga yaitu dengan mengubah sistem proses untuk mencegah terjadinya kavitasi. Jika tekanan downstream dapat dinaikkan sehingga tekanan downstream tidak akan turun di bawah tekanan uap, maka kavitasi bisa dicegah. Caranya adalah dengan menempatkan valve pada jalur yang mempunyai tekanan statis lebih tinggi pada downstream. Penggunaan plat orifice atau alat yang bisa menghasilkan tekanan balik juga bisa menaikan t ekanan pada downstream aliran.

67

II.8

Pengendalian Kebisingan Pada Kontrol Valve

Pada sistem perpipaan tertutup (tidak di venting ke udara), kebisingan di hasilkan oleh susunan bagian-bagian sistem perpipaan seperti valve, reducer, orifice, dll. Medan suara tersebut selanjutnya akan membuat pipa dan strukturnya mengalami getaran dan akan membuat kondisi lingkungan disekitarnya menjadi tergangu akibat kebisingan. Pengendalian kebisingan bisa dilakukan pada sumbernya, pada alat yang menimbulkan kebisingan atau keduanya. Jika memang sistem perpipaan masih mengeluarkan kebisingan diambang batas toleransi, maka sebaiknya para pekerja yang harus masuk ke kawasan perpipaan tersebut harus menggunakan perlindungan pada pendengaran. Ini bisa berupa ear plug atau ear muff. Pada perusahaan yang lebih peduli lagi terhadap keselamatan dan kesehatan kerja karyawan, area kilang diteliti untuk mengetahui nilai kebisingan di tiap- tiap bagian area kilang yang sebagian besar berasal dari peralatan.

Gambar 2.40 Desain Valve Trim Untuk Mengurangi kebisingan

Gambar bagian atas memperlihatkan sebuah cage dengan banyak celah parallel yang didesain untuk meminimalkan turbulensi dan membagi rata fluida yang mengalir melaui trim sehingga kecepatannya akan berkurang. Desain ini

68

berharga murah, bisa mengurangi kebisingan hingga 20dBA dengan sedikit atau tanpa penurunan pada kapasitas alir. Gambar bagian bawah memperlihatkan desain trim untuk peredaman kebisingan secara optimal dimana penurunan tekanan pasti tinggi. Desain trim ini bisa mengurangi kebisingan sebesar 30dBA. Untuk aplikasi kontrol valve yang beroperasi pada rasio tekanan tinggi ( P/P1 >0.8), pembagian penurunan tekanan antara kontrol valve dan diffuser pada bagian downstream bisa menjadi efektif untuk mengurangi kebisingan. Untuk  mengoptimalkan efektifitas diffuser, desain harus menyesuaikan dengan kontrol valve yang terpasang supaya kebisingan yang dihasilkan bernilai sama. Gambar dibawah ini akan memperlihatkan susunan keduanya.

Gambar 2.41 Kombinasi Kontrol Valve dan Diffuser 

Kontrol sistem yang diventing ke atmosfer biasanya mempunyai tingkat kebisingan yang tinggi karena besarnya perbedaan tekanan dan kecepatan aliran yang tinggi. Pembagian penurunan tekanan menggunakan diffuser bisa meredam kebisingan hingga 40dBA. Mengatasi masalah kebisingan pada kontrol valve untuk servis cairan utramanya tentang bagaimana mengurangi atau menghilangkan kavitasi. Karena kondisi aliran dalam pipa bisa dengan mudah diketahui, maka pemecahan bisa

69

dilakukan dengan menggunakan break down orifice atau menggunakan desain valve khusus untuk mengurangi kavitasi. Pendekatan yang lain untuk pengendalian kebisingan adalah dengan menggunakan media penyerap suara. Jika memungkinkan peredam suara ini bisa dipasang pada sumber suara atau pada downstreamnya. Pada sistem gas, peredam suara inline bisa mengurangi kebisingan secara efektif. Pada sistem dengan flow yang tinggi, peredam suara inline adalah pilihan yang cukup ekonomis. Jika kebisingan tidak dapat dihilangkan pada sumbernya, maka peredam suara akustik  bisa dipasang di sekeliling sistem pipa seperti pemasangan insulasi. Besar kebisingan yang akan ditimbulkan oleh sistem kontrol valve sebenarnya bisa dengan mudah dan cepat diperkirakan dengan menggunakan perangkat lunak yang maju. Kombinasi antara pemilihan jenis valve disertai dengan informasi tingkat kebisingan yang mungkin ditimbulkan merupakan dua hal yang cukup penting untuk diketahui pengguna kontrol valve. II.9

Kontrol Valve Spesial

Seperti yang telah didiskusikan pada bab sebelimnya, kontrol valve standar mempunyai bentang aplikasi yang cukup lebar, baik dari parameter tekanan,

temperature

maupun

kapasitas

aliran.

Tentunya

dengan

tetap

mempertimbangkan faktor korosi, kekentalan fluida, tingkat kebocoran, sebagai beberapa acuan standar dalam industri. Tetapi kebutuhan akan kontrol valve terkadang melampaui spesifikasi kontrol valve yang tersedia di pasar. Untuk itu, bagian ini akan membahas tentang beberapa aplikasi khusus dan modifikasi valve yang berguna untuk pengontrolan khusus, ataupun kontrol valve yang digunakan untuk servis berat. II.9.1 Kontrol valve kapasitas tinggi

Pada umumnya kontrol valve tipe globe diatas 12 inchi, tpe ball diatas 24 inchi, dan tipe butterfly valve diatas meningkat secara aritmatis, beban tekan valve pada saat menutup meningkat secara geometris. Konsekuensinya, kekuatan poros, beban bearing, gaya unbalance dan gaya dorong aktuator, kesemuanya itu akan menjadi besar dengan bertambahnya ukuran valve. Meskipun dengan tekanan

70

operasi

yang lebih rendah, kapasitas flow beberapa kontrol valve tergolong

sangat besar. Tingkat kebisingan harus mendapat perhatian yang cukup karena tingkat kebisingan bertambah secara linear dengan makin tingginya jumlah aliran. Untuk  menjaga tingkat kebisingan valve masih dibatasi toleransi, maka konstruksi cage biasanya menggunakan plug yang panjang dengan lobang aliran yang banyak. Outlet line juga mengalami pelebaran untuk mengurangi kecepatan fluida. Selanjutnya, untuk kontrol valve dengan kapasitas tinggi, maka memerlukan aktuator yang cukup besar, langkah yang panjang, biasanya piston pneumatic double akting sesuai untuk aplikasi valve yang cukup besar. Ukuran yang secara fisik besar dan berat valve beserta aktuator akan menyulitkan proses pemasangan ataupun pemeliharaan. Pemasanga valve pada perpipaan dan pelepasan untuk  pekerjaan perawatan akan membutuhkan alat angkat dengan kapasitas yang besar. Teknisi perawatan harus mengikuti instruksi dan pembuat untuk meminimalkan kecelakaan.

Gambar 2.42 Kontrol Valve Kapasitas Tinggi Dengan Peredam Suara

71

II.9.2 Kontrol valve kapasitas aliran kecil

Banyak aplikasi yang ada pada laboratirium danj pilot plants memerlukan pengontrolan fluida dengan tingkat aliran yang sangat kecil. Aplikasi ini bisa didapatkan dengan dua pilihan. Pertama, trim khusus yang digunakan pada kontrol valve standar. Trim khusus ini terdiri dari seat ring dan plug yang didesain dan dibuat dengan toleransi yang sangat kecil. Konstruksi tipe ini bisa digunakan untuk servis denga C sekecil 0.03. menggunakan trim khusus pada valve standar bisa bernilai murah, karena bisa menghemat keperluan suku cadang untuk kontrol valve spesial maupun aktuatornya. Meggunakan pendekatan ini juga membuat peningkatan kapasitas yang mungkin diperlukan di masa depan menjadi lebih mudah, hanya dengan mengganti komponen trim pada valve standar. Kontrol valve secara spesifik juga didesain untuk digunakan pada servis yang membutuhkan kapasitas alir sangat kecil hingga C 0.000001. Kontrol valve special untuk jenis ini biasanya didesain secara kompak dan ringan karena sering digunakan pada laboratirium yang biasanya hanya menggunakan tubing dengan kelas rendah. Kontrol valve ini bisa digunakan untuk servis gas maupun cairan.

Gambar 2.43 Kontrol Valve Dengan Kapaitas Sangat Kecil

72

II.9.3 Kontrol valve temperatur tinggi

Kontrol valve yang digunakan pada servis diatas 232 derajat C harus didesain secara khusus. Pada temperatur yang sangat tinggi, seperti jika terpasang untuk sistem boiler feedwater, bypass superheater, material standar untuk kontrol valve mungkin tidak cukup kuat untuk digunakan. Plastik, elastomer, gasket standar terbukti tidak cukup tahan dan harus diganti dengan material yang lebih kuat. Searing logam ke logam selalu digunakan. Material packing semi logam atau yang dilapisi dengan grafit banyak digunakan. Untuk gasket, banyak digunakan tipe spiral wound stainless steel. Baja yang mengandung kromium dan molybdenum sering digunakan o

o

untuk servis diatas 538 C. ASTM A217 grade WC9 bisa digunakan hingga 593 C o

Untuk temperatur diatas 816 C, material yang biasa digunakan adalah ASTM o

A351 grade CF8M tipe stainless steel 316. Pada temperatur antara 358 C hingga o

834 C, kandungan karbon harus dikintrol pada batas 0.04 sampai 0.08% baja dengan kandungan 9% Cr dan 1% Mo, seperti ASTM A217 grade C12 dan ASTM o

A182 grade F91 tanpa digunakan pada temperatur hingga 650 C. material trim yang digunakan meliputi campuran kobalt 6.316 campuran 6 dengan pengerasan permukaan dan dinitrasi 422 SST. II.9.4 Kontrol valve pada servis cyrogenic Cryogenic adalah bidang ilmu yang berhubungan dengan material atau o

proses pada temperature dibawah -101 C. untuk aplikasi kontrol valve pada servis cryogenic, dibutuhkan pertimbangan-pertimbangan yang serupa untuk aplikasi

kontrol valve pada temperatur tinggi. Plastik dan material elastomer sering tidak  o

berfungsi secara baik pada temperature dibawah -18 C. pada bentang temperatur ini, kompenen seperti packing dan seal plug harus mendapatkan perhatian khusus. Untuk seal plug, material standar akan berubah sangat keras dan tidak fleksibel sehingga tidak bisa memberikan kerapatan ketika plug menutup. Elastomer special harus digunakan pada temperature serendah ini, dengan beban seat lebih harus diberikan.

73

Bentuk bonet yang diperpanjang juga digunakan pada servis cryogenic seperti yang sudah dijelaskan pada bab terdahulu. Panjang bonet yang diperlukan tergantung pada temperatur servis dan keperluan i nsulasi. Material konstruksi untuk aplikasi cryogenic biasanya CF8M untuk bodi dan material bonet, seri 300 material stainless steel untuk trim. Pada kondisi flashing, pergesekan permukaan bisa mencegah erosi. II.10 Pemasangan dan Pemeliharaan Kontrol Valve

Efisiensi dari kontrol valve akan secara langsung mempengaruhi keuntungan usaha pabrik. Peran dari kontrol valve sering kali

diremehkan.

Kebanyakan dari manajer pabrik memfokuskan sumberdayanya pada kinerja DCS untuk meningkatkan efisiensi produksi. Bagaimanapun, adalah elemen kontrol akhir seperti kontrol valve lah yang berperan untuk merubah variabel proses. Jika kontrol valve tidak bekerja denga bagus, sebagus apapun piranti elektronik atau DCS tidak akan bisa memperbaiki kinerja kontrol valve itu. Banyak studi membuktikan jika keberadaan kontrol valve diabaikan, akan mejadi titik lemah dalam siklus proses kontrol. Kontrol valve harus bekerja dengan

baik, secanggih apapun sistem

otomatisnya ataupun seakurat apapun sensor instrumentasinya. Tanpa kontrol valve yang bekerja dengan baik, kita tidak akan mencapai hasil yang memuaskan, produk yang berkualitas, keuntungan yang maksimal dan konservasi energy. Untuk memaksimalkan kinerja kontrol valve, ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu: Pemilihan kontrol valve yang benar untuk aplikasinya a. penyimpanan yang baik  b. pemasangan yang benar c. program pemeliharaan secara predikatif yang benar II.10.1 Penyimpanan yang baik

Penyimpanan yang baik harus diperhatikan pada proses awal pemilihan, sebelum valve dikirim. Biasanya pembuat valve mempunyai standar pengemasan yang tergantung pada tujuan valve akan dikirim dan lama waktu sebelum

74

pemasangan. Karena valve akan sampai tujuan sebelum pemasangan, maka jadwal pemasangan valve sebisa mungkin diinformasikan kepada pembuat. Ataupun jika valve akan dipakai sebagai suku cadang, maka valve harus disimpan pada tempat yang bersih, kering dan jauh dari lalu lintas, untuk menghindarkan dari aktifitas yang bisa merusak valve. II.10.2 Teknik pemasangan yang benar

Hal pokok yang harus dilakukan ketika melakukan pemasangan kontrol valve adalah sebagai berikut: II.10.2.1 Membaca buku panduan pemasangan

Sebelum melakukan pemasangan valve, sebaiknya kita harus membaca buku panduan pemasangan. Instruksi dalam buku tersebut meliputi gambaran produk, penjelasan tentang aspek keselamatan dan hal-hal yang harus diperhatikan sebelum dan selama pemasangan. Mengikuti petunjuk pemasangan dari pembuat valve akan membuat pekerjaan kita menjadi lebih mudah dan aman. II.10.2.2 Memastikan jika perpipaan bersih dari kotoran

Benda-benda asing yang tertinggal dalam perpipaan bisa merusak  permukaan dudukan valve, atau akan menghalangi pergerakan plug, ball, atau disk  sehingga menyebabkan valve tidak bisa menutup secara sempurna. Untuk  menghindari bahaya yang akan terjadi dari benda-benda asing ini, maka sebaiknya pipa harus dibersihkan sebelum valve dipasang. Pastikan valve bersih dari korosi pipa, serbuk logam, sisa-sisa pengelasan atau benda-benda yang lain. Sebagai tambahan, periksa permukaan flange untuk memastikan tempat dudukan gasket halus dan bersih. Jika kontrol valve menggunakan sambungan ulir, gunakanlah material sealant pada bagian ulir jantan, untuk menghindari larinya material ini ke dalam seat valve. II.10.2.3 Memeriksa kontrol valve

Meskipun pembuat valve sudah melakukan beberapa tindakan untuk  mencegah kerusakan pada valve selama pengiriman, tetap ada kemungkinan kerusakan yang harus diperiksa dan harus dilaporkan sebelum pemasangan. Jangan memasang valve yang mengalami kerusakan pada saat pengiriman.

75

Sebelum pemasangan,ambil semua pelindung, penyumbat, atau penutup valve sebagai pelindung. Periksa bagian dalam bodi untuk memastikan tidak ada benda asing yang tertinggal. II.10.2.4 Perhatikan aspek perpipaan selama pemasangan

Sebagian besar kontrol valve dapat dipasang pada posisi apapun. Tetapi, yang paling umum adalah memasang kontrol valve dengan aktuator berada di atas bodi. Pastikan pemasangan kontrol valve sesuai dengan aliran fluida yang telah ditentukan oleh buku panduan. Pastikan terdapat ruang yang cukup disekeliling valve untuk memudahkan pekerjaan pemeliharaan. Untuk sambungan flange, gesekan bahwa flange diluruskan dengan benar, untuk menghasilkan kontak  gasket yang merata. Setelah posisi flange lurus, maka kencangkan baut dengan pola menyilang. Pengencangan baut secara benar akan menghindari kebocoran. Pemasangan tapping untuk sensor tekanan di upstream maupun downstream harus cukup jauh dari elbow, reducer, atau expander. Hal ini akan mengurangi ketidak  akuratan karena turbulensi. Gunakanlah tubing atau pipa dengan ukuran ¼ atau 3% dari sambungan tekanan aktuator menuju kontroler. Hindari penggunaan elbow ataupun sambungan terlalu banyak untuk menghindari

keterlambatan

waktu. II.10.3 Pemeliharaan kontrol valve

Keberhasilan pemeliharaan kontrol valve tergantung dari program dan filosofi pemeliharaan yang efektif. Tiga pendekatan pola pemeliharan yang paling dasar akan disampaikan sebagai berikut. II.10.3.1 Pemeliharaan reaktif 

Pemeliharaan reaktif adalah pola pemeliharaan paling sederhana, yaitu hanya melakukan perbaikan atau penggantian alat ketika alat tersebut diketahui ada masalah yang serius, misalnya kontrol valve telah bocor atau tidak bisa melakukan stroking. Pada kasus umum, operator akan membantu memberitahu pihak pemeliharaan jika kontrol valve tidak bekerja dengan baik, sehingga pihak  pemeliharaan bisa melakukan sesuatu agar tidak terjadi kerusakan lebih lanjut.

76

Pola ini sudah mulai ditinggalkan pada sistem manajemen pemeliharan modern. Pekerjaan secara reaktif tentunya dilakukan tanpa persiapan yang memadai sehingga waktu yang diperlukan untuk melakukan suatu pekerjaan akan lebih lama. Selanjutnya akan mengurangi atau mengganggu proses produksi, tentunya akan mengakibatkan kerugian. II.10.3.2 Pemeliharaan prefentif 

Pola pemeliharaan ini didasarkan pada usaha untuk mencegah terjadinya kerusakan pada alat dengan jalan pemeriksaan berkala. Keuntungan dari sistem ini sebuah alat-alat produksi bisa dipantau secara seksama dan kontinyu. Sebelum terjadinya kerusakan pada alat tertentu, pihak pemeliharaan sudah mengetahui sehingga kerusakan yang lebih jauh bisa dihindari. Keuntungan selanjutnya adalah suku cadang dan segala sumberdaya yang diperlukan untuk tiap-tiap alat sudah tersedia, sehingga ketika diperlukan perbaikan hanya memerlukan waktu yang lebih singkat. Sebenarnya kontrol valve ataupun peralatan penunjang proses produksi yang lain, pihak pembuat telah membuat panduan dimana pemeriksaan, penggantian bagian-bagian peralatan perlu dilakukan secara berkala, tapi tetap saja pola ini mengandung kelemahan. Kelemahan pola pemeliharaan ini adalah terkadang kontrol valve harus diperiksa tanpa adanya kerusakan. Contohnya kontrol valve harus dinonaktifkan, atau dikalibrasi sehingga akan membuang waktu, tenaga maupun suku cadang. Bisa juga sebuah kontrol valve mengalami kelainan, tapi karena tidak ditemukan sebab pastinya atau belum banyak  mempengaruhi proses produksi, maka tidak dilakukan pekerjaan secepatnya. Hal ini juga beresiko membuat kerusakan pada kontrol valve menjadi lebih besar. II.10.3.3 Pemeliharaan prediktif 

Sekarang ini, operator dari pabrik-pabrik sering memperpanjang waktu interval atas penghentian total operasional pabrik untuk kepentingan produksi. Hal ini jelas dengan bisa dilakukan dengan pola reaktif,. Untuk itulah diciptakan pola pemeliharaan yang terbaru yaitu pemeliharaan prediktif. Kebanyakan dari pola pemeliharaan prediktif melibatkan teknologi instrumentasi dan teknologi informasi yang mutakhir.

77

Penggunaan instrumentasi valve dengan mikroprosesor beserta perangkat lunak diagnose memungkinkan tiap pengguna valve melakukan pekerjaan pemeliharaan dengan lebih mudah. Dengan teknologi ini, adanya masalah bisa diketahui dengan sangat dini, perkiraan penyebab masalah bisa diketahui dan tindakan yang harus dilakukan akan ditentukan. Untuk mengetahui semua itu, valve idak perlu dilepas atau dinonaktifkan, semua into terjadi pada saat waktu operasi. Sebagai contoh, untuk diagnose ini servis bisa mendeteksi masalah pada kualitas udara instrument, kebocoran dan hambatan pada udara suplai. Bisa juga digunakan untuk mendeteksi gaya gesekan yang berlebihan, dead band ataupun valve perlu dikalibrasi. Ketika masalah telah terdeteksi, tingkat keparahannyapun bisa dilaporkan, penyebab masalah dilaporkan dan pekerjaan pemeliharaan yang perlu ditentukan. Diagnosa masalah biasanya dilaporkan dengan beberpa tingkatan keparahan. Tanda hijau, berarti tidak ada masalah, valve masih bisa digunakan, pemantauan akan terus dilakukan. Tanda kuning, berarti sebuah peringatan bahwa adanya kesalahan telah terdeteksi, tetapi kontrol tidak  terpengaruh. Ini adalah indikasi prediksi, maksudnya kesalahan ini bisa berlanjut hingga mempengaruhi kontrol dan pekerjaan perbaikan seharusnya direncanakan. Tanda merah, berarti adanya kesalahan yang mempengaruhi kontrol terdeteksi, kesalahan

ini

Bagaimanapun

biasanya pola

memerlukan

pemeliharaan

ini

tindakan tetap

perbaikan

secepatnya.

mempunyai

kelemahan.

Diperlukannya biaya yang lebih professional untuk menunjang alat canggih tersebut agar berfungsi secara maksimal. Berikut ini akan diberikan contoh-contoh diagnose servis yang umum terjadi: A. Kebocoran udara instrument

Diagnosa ini mengukur jumlah aliran udara yang digunakan assembli kontrol valve. karena dipasangnya

beberapa

sensor

maka

bukan hanya

kebocoran pada tubing yang mengelilingi kontrol valve akan bisa terdeteksi, tetapi masalah kebocoran lain yang lebih rumit, misalnya kebocoran pada piston yang diakibatkan oleh rusaknya O-ring.

78

B. Tekanan suplai

Diagnosa ini akan berhubungan dengan masalah tekanan udara suplai, baik  tekanan yang tinggi maupun tekanan yang rendah. Bisa juga digunakan untuk  mengetahui cukupnya udara suplai dengan mengukur penurunan tekanan ketika valve melakukan pergerakan yang cukup besar. Dengan hal ini pula akan diketahui besar hambatan yang ada pada jalur tekanan udara suplai. C. Penyimpangan travel

Diagnosa

ini

digunakan

untuk

memantau

tekanan

aktuator

dan

penyimpangan travel dari setpoint. Diagnosa ini berguna untuk mengidentifikasi kontrol valve yang macet atau penyimpanagan kalibrasi travel. D. Kualitas udara instrument

Diagnosa pemantauan relay dan I/P dapat mengidentifikasikan adanya penyumbatan pada I/P primer atau pada nozzle, kerusakan diafragma instrument dan perubahan kalibrasi I/P. Diagnosa ini berguna untuk mengidentifikasi masalah kontaminasi pada udara suplai dan temperature yang ekstrim. E. Contoh yang lain

Diagnosa

ini

servis

yang

lebih

maju

bisa

dikonfigurasi

untuk 

mengumpulkan dan membuat grafik atas semua variabel yang terukur. Diagnosa yang lebih maju juga bisa menentukan masalah yang tidak bisa dideteksi menggunakan alat yang lain. Seringkali masalah yang ada begitu sulit dan memerlukan bantuan dari ahli luar, pada kasus seperti ini, data yang diperlukan bisa dikirim untuk analisa lebih lanjut. Hal ini bisa menghindari biaya dan keterlambatan yang akan terjadi jika harus menunggu datangnya ahli. Selanjutnya secara umum industri proses akan terus meminta efisiensi, kualitas, kekuatan dan kehandalan yang lebih tinggi. Secara individual, tiap perusahaan akan memperpanjang waktu interval diantara turnaround. Permintaan ini sekali lagi adalah sistem pemeliharaan prediktif dilengkapi dengan sistem diagnosa yang canggih.

79

BAB III METODE PENELITIAN

III.1

Studi Literatur

III.1.1 Pengeumpulan dan pemahaman dokumen tentang kontrol valve,

terdiri dari: a. Dasar-dasar pemilihan kontrol valve. b. Buku petunjuk operasional dan pemeliharaan bodi valve tipe globe masoneilan seri 410005. c. Buku petunjuk operasional dan pemeliharaan aktuator valve pneumatic tipe pegas diafragma masoneilan seri 88. d. Buku petunjuk operasional dan pemeliharaan posisioner valve tipe elektro pneumatis digital masoneilan SVI II. e. Lembar data tentang spesifikasi konstruksi dan operasional flow kontrol valve untuk produk nafta. f. Diagram hook up kontrol valve. III.1.2

Pengumpulan

dan

pemahaman

dokumen

tentang

sistem

instrumentasi, terdiri dari:

a. Buku jenis-jenis sensor instrumentasi. b. Buku petunjuk operasional dan pemeliharaan transmitter Rosemount. c. Artikel-artikel standarisasi instrumentasi internasional. III.1.3 Pengumpulan dan pemahaman dokumen tentang sistem proses, tediri

dari: a. Sistem operasi unit penyimpanan produk nafta di kilang penyulingan. b. Dokumen PFD dan P&ID unit pentimpanan produk nafta. III.2

Pengamatan Langsung

a. Pengamatan

langsung

di

lapanagn

mengenai

berbagai

instrumentasi, meliputi sensor, transmitter, PLC dan DCS.

macam