Materi Control Valve

(1)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 2.1 Pengertian

Pengertian

Control Valve

Sebelum membahas lebih jauh tentang fungsi dan cara kerja

Sebelum membahas lebih jauh tentang fungsi dan cara kerja controlcontrol valve

valve berikut ini adalah pengetahuan singkat tentang sejarah definisi fungsi berikut ini adalah pengetahuan singkat tentang sejarah definisi fungsi valve,valve, yaitu suatu alat yang dipergunakan untuk mengatur suatu aliran air yang yaitu suatu alat yang dipergunakan untuk mengatur suatu aliran air yang digunakan pada tahun B.C 3000 pada peradaban

digunakan pada tahun B.C 3000 pada peradaban Aegean Aegean yaitu istilah umum untuk yaitu istilah umum untuk peradaban

peradaban Zaman Zaman Perunggu Perunggu dari dari Yunani Yunani di di sekitar sekitar laut laut Aegea, Aegea, dimana dimana pertamapertama kali

kali valvevalve di buat dari bahan kayu yang dioperasikan secara manual. Kemudian di buat dari bahan kayu yang dioperasikan secara manual. Kemudian pada

pada tahun tahun A.D A.D 1212 valvevalve mulai dibuat dari bahan mulai dibuat dari bahan bronzebronze, yaitu, yaitu valvevalve yang yang dipasang pada tanki air kapal perang Romawi. Jika di tinjau dari penemuan awal dipasang pada tanki air kapal perang Romawi. Jika di tinjau dari penemuan awal valve

valve hingga saat ini, fungsi hingga saat ini, fungsi valvevalve di gunakan untuk : di gunakan untuk :

1.

1. Peran zaman kuno, fungsiPeran zaman kuno, fungsi valvevalve untuk menahan laju suatu aliran. untuk menahan laju suatu aliran.

2.

2. Revolusi industri,Revolusi industri, valvevalve di pasang pada mesin uap. di pasang pada mesin uap.

3.

3. Perkembangan modern saat ini,Perkembangan modern saat ini, valvevalve berfungsi untuk menjaga tekanan berfungsi untuk menjaga tekanan agar tetap stabil dan dapat mencegah kavitasi, anti erosi dan lain agar tetap stabil dan dapat mencegah kavitasi, anti erosi dan lain sebagainya.

(2)

Perkembangan penggunaan

Perkembangan penggunaan valvevalve di segala bidang khususnya di dunia industri di segala bidang khususnya di dunia industri yang begitu pesat saat ini, membutuhkan manufaktur/pabrikan yang dapat yang begitu pesat saat ini, membutuhkan manufaktur/pabrikan yang dapat memenuhi persyaratan-persyaratan mutlak yang diperlukan oleh pengguna

memenuhi persyaratan-persyaratan mutlak yang diperlukan oleh pengguna valvevalve ((end user end user ), antara lain;), antara lain;

1.

1. MaterialMaterial body valvebody valve yang tahan terhadap fluida yang bersifat korosif, yang tahan terhadap fluida yang bersifat korosif, abrasif dan memiliki nilai jual yang ekonomis.

abrasif dan memiliki nilai jual yang ekonomis.

2.

2. ValveValve yang memiliki standard keamanan yang tinggi saat di pasang pada yang memiliki standard keamanan yang tinggi saat di pasang pada area berbahaya.

area berbahaya.

3.

3. ValveValve yang memiliki cara perawatan yang mudah serta memiliki nilai yang memiliki cara perawatan yang mudah serta memiliki nilai efisiensi yang tinggi terhadap nilai produksi.

efisiensi yang tinggi terhadap nilai produksi.

Maka dapat disimpulkan bahwa

Maka dapat disimpulkan bahwa control valve adalah suatu jenis elemencontrol valve adalah suatu jenis elemen pengendali

pengendali akhir akhir atauatau final final control control elemenelemen yang paling umum digunakan untuk yang paling umum digunakan untuk memanipulasi proses laju aliran fluida. Kata

memanipulasi proses laju aliran fluida. Kata control valvecontrol valve dapat juga di artikan dapat juga di artikan Gambar No. 2.1 Permulaan sebuah valve

Gambar No. 2.1 Permulaan sebuah valve Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Control Valve Elementary Course, Halaman 5 Control Valve Elementary Course, Halaman 5

(3)

bahwa prinsip

bahwa prinsip kerjanya kerjanya bisa bisa secara secara otomatis otomatis maupun manual. maupun manual. Suatu Suatu proses proses aliranaliran fluida pada

fluida pada control valvecontrol valve bekerja tidak hanya pada posisi menutup secara penuh bekerja tidak hanya pada posisi menutup secara penuh (( fully fully closed closed ) atau membuka secara penuh () atau membuka secara penuh ( fully fully opened opened ) tetapi dapat juga di) tetapi dapat juga di kendalikan melalui

kendalikan melalui manipulated variablemanipulated variable atau input dari suatu proses yang dapat atau input dari suatu proses yang dapat dimanipulasi atau diubah-ubah untuk mengatur besaran bukaan

dimanipulasi atau diubah-ubah untuk mengatur besaran bukaan valvevalve agar proses agar proses variabel selalu sama dengan set point yang di kehendaki.

variabel selalu sama dengan set point yang di kehendaki.

Tipe Control Valve

Globe Valve

Pada tugas akhir ini pembahasan lebih lanjut adalah

Pada tugas akhir ini pembahasan lebih lanjut adalah control valvecontrol valve dengan dengan tipe

tipe globeglobe. Dinamakan. Dinamakan globe valveglobe valve dikarenakan bentuk alirannya yang dikarenakan bentuk alirannya yang menyerupai

menyerupai globeglobe/bola./bola. ValveValve tipe globe ini paling populer di pakai pada sistem tipe globe ini paling populer di pakai pada sistem pengendalian

pengendalian proses proses dikarenakandikarenakan rangeabilityrangeability (jangkauan yang luas) serta dapat (jangkauan yang luas) serta dapat mengontrol aliran fluida proses secara akurat. Tipe globe control valve pada mengontrol aliran fluida proses secara akurat. Tipe globe control valve pada umumnya terdiri dari dua jenis, yaitu

umumnya terdiri dari dua jenis, yaitu single-seated single-seated (dudukan tunggal) dan (dudukan tunggal) dan double- double-seated

seated (dudukan ganda). Pada tipe (dudukan ganda). Pada tipe double-seated double-seated , aliran fluida proses dipecah, aliran fluida proses dipecah menjadi dua bagian, sehingga

menjadi dua bagian, sehingga pressure pressure dropdrop dimasing-masing bagian hanya dimasing-masing bagian hanya setengah dari

setengah dari pressure drop pressure drop di antara di antara inlet-oulet inlet-oulet . Hal ini sangat menguntungkan. Hal ini sangat menguntungkan karena dapat mengurangi terjadinya korosi akibat fluida proses yang mengalir karena dapat mengurangi terjadinya korosi akibat fluida proses yang mengalir secara kontinyu.

secara kontinyu. Globe control valveGlobe control valve adalah salah satu tipe yang paling banyak di adalah salah satu tipe yang paling banyak di gunakan pada suatu proses area industri, baik di industri migas dan

(4)

2.1.1

2.1.1 Terminologi Proses KontrolTerminologi Proses Kontrol

Istilah proses kontrol adalah gabungan disiplin ilmu Statistik dan Teknik Istilah proses kontrol adalah gabungan disiplin ilmu Statistik dan Teknik yang berhubungan langsung dengan ilmu Arsitektur,

yang berhubungan langsung dengan ilmu Arsitektur, Engineeri Engineeringng dan Algoritma dan Algoritma dimana untuk menjaga atau mengendalikan output/keluaran dari suatu proses dimana untuk menjaga atau mengendalikan output/keluaran dari suatu proses tertentu dalam kisaran yang dikehendaki. Kata proses dalam bidang

tertentu dalam kisaran yang dikehendaki. Kata proses dalam bidang engineeringengineering /rekayasa adalah seperangkat alat yang memiliki tugas yang saling terkait satu /rekayasa adalah seperangkat alat yang memiliki tugas yang saling terkait satu dengan yang lain, untuk bersama-sama mengubah

dengan yang lain, untuk bersama-sama mengubah input input menjadi menjadi output output agar agar sesuai yang diinginkan. Sedang kata kontrol adalah cabang antara ilmu sesuai yang diinginkan. Sedang kata kontrol adalah cabang antara ilmu pengetahuan

pengetahuan engineeringengineering dan matematika yang berhubungan dengan peralatan dan matematika yang berhubungan dengan peralatan yang bersifat dinamis dan dapat dimanipulasi atau diubah-ubah besaran yang bersifat dinamis dan dapat dimanipulasi atau diubah-ubah besaran output/keluarannya.

output/keluarannya.

Gabungan kerja alat-alat pengendali otomatis itulah yang sering dinamakan Gabungan kerja alat-alat pengendali otomatis itulah yang sering dinamakan dengan sistem pengendalian proses (

dengan sistem pengendalian proses ( process control process control systemsystem). Sedangkan semua). Sedangkan semua peralatan

peralatan yang yang membentuk membentuk sistem sistem pengendali pengendali disebutdisebut instrument instrument pengendali pengendali proses (

proses ( process c process control insontrol instrumentatitrumentationon).). Maka dapat disimpulkan bahwa

Maka dapat disimpulkan bahwa control valvecontrol valve adalah bagian dari istilah proses adalah bagian dari istilah proses kontrol yaitu suatu perangkat yang telah dilengkapi beberapa komponen yang kontrol yaitu suatu perangkat yang telah dilengkapi beberapa komponen yang menjadi satu kesatuan unit control valve berupa aktuator,

menjadi satu kesatuan unit control valve berupa aktuator, positioner positioner , regulator, regulator udara bertekanan,

udara bertekanan, solenoidsolenoid dandanlimit switchlimit switch..

Aktuator Aktuator

Aktuator/penggerak pada

Aktuator/penggerak pada control valvecontrol valve adalah perangkat elektromekanik yang adalah perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan baik menggunakan sistem pneumatik (perangkat menghasilkan daya gerakan baik menggunakan sistem pneumatik (perangkat kompresi berbasis udara atau nitrogen), hidrolik (berbasis bahan cair seperti oli) kompresi berbasis udara atau nitrogen), hidrolik (berbasis bahan cair seperti oli)

(5)

maupun secara elektrik yang fungsinya untuk menutup atau membuka laju aliran maupun secara elektrik yang fungsinya untuk menutup atau membuka laju aliran fluida dalam

fluida dalam valve.valve.

Pada tipe pneumatik aktuator

Pada tipe pneumatik aktuator diaphragmdiaphragm/diafragma, secara umum dapat di bagi/diafragma, secara umum dapat di bagi menjadi dua prinsip kerjanya, yaitu:

menjadi dua prinsip kerjanya, yaitu: a.

a. Air-to-Open ( Air-to-Open (ATO)ATO) Tipe

Tipe air to openair to open adalah aktuator akan bekerja jika masuknya sinyal udara adalah aktuator akan bekerja jika masuknya sinyal udara bertekanan (

bertekanan (air compressor air compressor ) pada kisaran 2.8 kgf/cm2 maka control valve) pada kisaran 2.8 kgf/cm2 maka control valve akan terbuka. Aksi control valve ATO (Air to Open) ser

akan terbuka. Aksi control valve ATO (Air to Open) ser ing dikenal denganing dikenal dengan istilah

istilah Normally Close Normally Close (NC) yaitu pada saat keadaan normal control valve (NC) yaitu pada saat keadaan normal control valve dalam keadaan menutup dan jika terjadi kegagalan dalam pengendalian dalam keadaan menutup dan jika terjadi kegagalan dalam pengendalian proses control valve akan terbuka.

proses control valve akan terbuka. b.

b. Air-to-Close ( Air-to-Close (ATC)ATC) Tipe

Tipe air to closeair to close adalah aktuator akan bekerja jika masuknya sinyal udara adalah aktuator akan bekerja jika masuknya sinyal udara bertekanan (

bertekanan (air compressor air compressor ) pada kisaran 2.8 kgf/cm2 maka) pada kisaran 2.8 kgf/cm2 maka control valvecontrol valve akan menutup laju aliran fluida. Sebaliknya untuk aksi control valve ATC akan menutup laju aliran fluida. Sebaliknya untuk aksi control valve ATC (( Air Air to to OpenOpen) istilahnya adalah) istilahnya adalah Normally Normally OpenOpen (NO) yaitu control valve (NO) yaitu control valve dalam keadaan normal pada posisi membuka, dengan demikian jika terjadi dalam keadaan normal pada posisi membuka, dengan demikian jika terjadi kegagalan dalam pengendalian proses makan control valve akan kegagalan dalam pengendalian proses makan control valve akan membuka.

(6)

Positioner Positioner Positioner

Positioner dalam suatu unit dalam suatu unit control valvecontrol valve memiliki fungsi yaitu untuk memastikan memiliki fungsi yaitu untuk memastikan posisi

posisi yang yang benar benar sesuaisesuai input input sinyal kontrol untuk mengirimkan permintaan sinyal kontrol untuk mengirimkan permintaan membuka atau menutup

membuka atau menutup control valvecontrol valve, tetapi tidak dapat mengkonfirmasi, tetapi tidak dapat mengkonfirmasi posisinya.

posisinya.

Dengan perkembangan teknologi

Dengan perkembangan teknologi positione positioner r control valvecontrol valve saat ini, jika di tinjau saat ini, jika di tinjau dari input sinyal control, maka

dari input sinyal control, maka positioner positioner dapat dibedakan sebagai berikut: dapat dibedakan sebagai berikut:

a.

a. Positioner Positioner Pneumatik Pneumatik Positioner

Positioner akan bekerja untuk memastikan dengan benar posisi akan bekerja untuk memastikan dengan benar posisi pembukaan

pembukaan atau atau penutupanpenutupan control valvecontrol valve jika menerima sinyal input jika menerima sinyal input berupa

berupa udara udara bertekanan bertekanan pada pada kisaran kisaran 0.2 0.2 ~ ~ 1.0 1.0 kgf/cm2 kgf/cm2 dimana dimana padapada posisi

posisi control valvecontrol valve terlihat masih menggunakan sistem analog. Pada terlihat masih menggunakan sistem analog. Pada umumnya pembacaan posisi

umumnya pembacaan posisi control valve pada tekanan 0.2 kgf/m2 yaitucontrol valve pada tekanan 0.2 kgf/m2 yaitu a. a. AktuatorAktuator Pneumatik Pneumatik b. b. AktuatorAktuator Motorized Motorized c. c. AktuatorAktuator Hidrolik Hidrolik Gambar No. 2.2 Tipe Aktuator control valve

Gambar No. 2.2 Tipe Aktuator control valve Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia

Control Valve Elementary Course, Halaman 18 Control Valve Elementary Course, Halaman 18

(7)

control valve

control valve pada posisi tertutup pada posisi tertutup (full close)(full close) sedangkan pada posisi 1.0 sedangkan pada posisi 1.0 kgf/cm2 posisi

kgf/cm2 posisi control valvecontrol valve adalah terbuka adalah terbuka (full open)(full open). Jika disimpulkan. Jika disimpulkan range input

range input sinyal pneumatik sinyal pneumatik positioner positionerterhadap bukaan kontrol yaitu;terhadap bukaan kontrol yaitu; -- 0.2 kgf/cm0.2 kgf/cm22 bukaan bukaan control valvecontrol valve sebesar 0% sebesar 0%

-- 0.4 kgf/cm0.4 kgf/cm22 bukaan bukaan control valvecontrol valve sebesar 25% sebesar 25% -- 0.6 kgf/cm0.6 kgf/cm22 bukaan bukaan control valvecontrol valve sebesar 50% sebesar 50% -- 0.8 kgf/cm0.8 kgf/cm22 bukaan bukaan control valvecontrol valve sebesar 75% sebesar 75% -- 1.0 kgf/cm1.0 kgf/cm22 bukaan bukaan control valvecontrol valvesebesar 100%sebesar 100%

b.

b. Positioner Smar Positioner Smartt Positioner

Positioner akan bekerja untuk memastikan dengan benar posisi akan bekerja untuk memastikan dengan benar posisi pembukaan

pembukaan atau atau penutupanpenutupan control valvecontrol valve jika menerima sinyal input jika menerima sinyal input berupa

berupa sinyal sinyal elektronik elektronik pada pada kisaran kisaran 4 4 ~ ~ 20 20 mA mA DC DC dimana dimana pada pada posisiposisi control valve

control valve terlihat sudah menggunakan sistem terlihat sudah menggunakan sistem digitaldigital. Pada umumnya. Pada umumnya pembacaan

pembacaan posisiposisi control valvecontrol valve pada 4 mA DC yaitu pada 4 mA DC yaitu control valvecontrol valve pada pada posisi tertutup

posisi tertutup (full close)(full close) sedangkan pada posisi 20 mA DC posisi sedangkan pada posisi 20 mA DC posisi controlcontrol valve

valve adalah terbuka adalah terbuka (full open)(full open). Jika disimpulkan. Jika disimpulkan range input range input sinyal sinyal elektronik

elektronik positioned positioned terhadap bukaan control yaitu; terhadap bukaan control yaitu; -- 4 mA DC bukaan4 mA DC bukaan control valvecontrol valve sebesar 0% sebesar 0% -- 8 mA DC bukaan8 mA DC bukaan control valvecontrol valve sebesar 25% sebesar 25% -- 12 mA DC bukaan12 mA DC bukaan control valvecontrol valve sebesar 50% sebesar 50% -- 16 mA DC bukaan16 mA DC bukaan control valvecontrol valve sebesar 75% sebesar 75% -- 20 mA DC bukaan20 mA DC bukaan control valvecontrol valve sebesar 100% sebesar 100%

(8)

c.

c. Positioner Smart dengan Positioner Smart dengan HART Communication HART Communication Protocol Protocol Positioner

Positioner ini adalah pengembangan dari ini adalah pengembangan dari positioner positioner smart smart yang cara yang cara kerjanya masih menggunakan sinyal input elektronik 4-20mA DC. Arti kerjanya masih menggunakan sinyal input elektronik 4-20mA DC. Arti kata HART sendiri adalah

kata HART sendiri adalah High Addressable Remote High Addressable Remote Transducer Transducer , dimana, dimana jika

jika position positioned ed telah menggunakan memiliki kelebihan antara lain: telah menggunakan memiliki kelebihan antara lain: -- Dapat mengkonfigurasi program secara otomatisDapat mengkonfigurasi program secara otomatis

-- Kalibrasi secara otomatisKalibrasi secara otomatis -- Mendiagnosa secara otomatisMendiagnosa secara otomatis

Pressure A

Pressure Air Regulatorir Regulator

Peran regulator udara bertekanan yang terdapat saringan/

Peran regulator udara bertekanan yang terdapat saringan/ filter filter di dalamnya yang di dalamnya yang terpasang pada unit

terpasang pada unit control valvecontrol valve memiliki beberapa fungsi sebagai berikut: memiliki beberapa fungsi sebagai berikut:

-- Mengatur dan menyaring udara yang masukMengatur dan menyaring udara yang masuk a. a. PositionerPositioner Pneumatik/Type Pneumatik/Type HTP HTP b.

b. Positioner Smart Positioner Smart /Type/Type AVP300

AVP300

c.

c. Positioner HART Positioner HART /Type/Type AVP302

AVP302

Gambar No. 2.3 Tipe-Tipe

Gambar No. 2.3 Tipe-Tipe PositionerPositioner Sumber: Yamatake Corporation Sumber: Yamatake Corporation

1-12-2 Kawana, Fujisawa, Kanagawa 251-8522, Japan 1-12-2 Kawana, Fujisawa, Kanagawa 251-8522, Japan AGVB/AGVM Top-Guide Single Seat Control Valve AGVB/AGVM Top-Guide Single Seat Control Valve

(9)

-- Membuang/Membuang/draindrain partikel-partikel asing yang dibawa oleh udara partikel-partikel asing yang dibawa oleh udara bertekanan,

bertekanan, sehingga sehingga udara udara yang yang masuk masuk ke ke dalam dalam sistem sistem kontrolkontrol benar-benar bersih.

benar-benar bersih.

-- Memonitor tekanan udara yang masuk ke dalam sistemMemonitor tekanan udara yang masuk ke dalam sistem control valvecontrol valve

Solenoid Valve Solenoid Valve Solenoid valve

Solenoid valve adalah gabungan antara sistem elektrik dan mekanis (katup adalah gabungan antara sistem elektrik dan mekanis (katup elektromekanis) yang terpasang pada sistem

elektromekanis) yang terpasang pada sistem control valvecontrol valve berfungsi berfungsi mengendalikan tekanan udara yang masuk ke aktuator. Arus yang di gunakan mengendalikan tekanan udara yang masuk ke aktuator. Arus yang di gunakan secara umum adalah arus searah/DC (

secara umum adalah arus searah/DC (direct current direct current ) yaitu 24 VDC.) yaitu 24 VDC. Gambar No. 2.4

Gambar No. 2.4 Pressure Air RegulatorPressure Air Regulator Type

Type KZ03 KZ03

Sumber: Yamatake Corporation Sumber: Yamatake Corporation 1-12-2 Kawana, Fujisawa, Kanagawa 1-12-2 Kawana, Fujisawa, Kanagawa

251-8522, Japan 251-8522, Japan AGVB/AGVM

AGVB/AGVMTop-Guide Single SeatTop-Guide Single Seat Control Valve

(10)

2.1.2

2.1.2 TerminologiTerminologi Sliding-Stem Control ValveSliding-Stem Control Valve Pada umumnya istilah tipe

Pada umumnya istilah tipe sliding-stem control valvesliding-stem control valve yaitu yaitu valvevalve sorong/dorong dimana

sorong/dorong dimana stem/as/shaft stem/as/shaft valvevalve pergerakkan untuk menutup atau pergerakkan untuk menutup atau membuka aliran fluida. Tipe yang lazim menggunakan tipe sliding/dorong yaitu membuka aliran fluida. Tipe yang lazim menggunakan tipe sliding/dorong yaitu tipe

tipe globe valveglobe valve. Adapun persentase pergerakkan menutup/membuka. Adapun persentase pergerakkan menutup/membuka valvevalve dapat dapat di monitor

di monitor travel valvetravel valve tesebut. Gambar dibawah ini adalah tipe tesebut. Gambar dibawah ini adalah tipe sliding-stemsliding-stem control valve

control valve, dimana item, dimana item valve stemvalve stem yang telah terangkai sedemikian rupa akan yang telah terangkai sedemikian rupa akan bekerja

bekerja mendorongmendorong plug plug stemstem untuk menutup dan mengangkat untuk menutup dan mengangkat plug plug stemstem untuk untuk membuka aliran fluida.

membuka aliran fluida.

Gambar No. 2.5

Gambar No. 2.5 Solenoid Valve TypeSolenoid Valve Type J320b175 J320b175 Sumber: Yamatake Corporation

Sumber: Yamatake Corporation

1-12-2 Kawana, Fujisawa, Kanagawa 251-8522, Japan 1-12-2 Kawana, Fujisawa, Kanagawa 251-8522, Japan

AGVB/AGVM

(11)

2.1.3

2.1.3 TerminologiTerminologi Rotary-Shaft Co Rotary-Shaft Control Valventrol Valve

Istilah

Istilah rotary-shaft control valverotary-shaft control valve adalah dimana bagian dari adalah dimana bagian dari valvevalve yaituyaitu disc/lempengan/plug yang berfungsi sebagai menutup atau membuka aliran fluida disc/lempengan/plug yang berfungsi sebagai menutup atau membuka aliran fluida bekerja

bekerja dengan dengan cara cara berputar berputar mengikuti mengikuti poros/poros/shaft valveshaft valve tersebut dengan tersebut dengan membentuk sudut 25

membentuk sudut 25oo, 45, 45oo, 60, 60oo dan 90 dan 90oo yang disesuaikan oleh yang disesuaikan oleh flow coeficie flow coeficient nt (Cv) (Cv) control valve

control valve. Tipe. Tipe valvevalve yang bekerja secara rotasi bisa berupa tipe:yang bekerja secara rotasi bisa berupa tipe: ball valve,ball valve, butterfly valve

butterfly valve,, plug plug valvevalve dan lain sebagainya. Beberapa pabrikan dan lain sebagainya. Beberapa pabrikan rotary valverotary valve Gambar No. 2.6 Struktur control valve

Gambar No. 2.6 Struktur control valve Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia

(12)

telah banyak memberikan informasi kepada praktisi di industri dalam untuk telah banyak memberikan informasi kepada praktisi di industri dalam untuk menentukan bukaan/

menentukan bukaan/travel valvetravel valve yang diinginkan. yang diinginkan.

2.2 2.2Klasifikasi

Klasifikasi

Valve

Ditinjau dari cara kerja valve dan fungsinya, maka valve dapat di kelompokkan Ditinjau dari cara kerja valve dan fungsinya, maka valve dapat di kelompokkan menjadi dua bagian, yaitu manual

menjadi dua bagian, yaitu manual valvevalve dan dan automated valveautomated valve..

2.2.1

2.2.1 Manual Valve Manual Valve Manual valve

Manual valve adalah katup-katup yang terpasang disaluran fluida gas atau adalah katup-katup yang terpasang disaluran fluida gas atau cair yang cara pengoperasiannya masih di dominan oleh manusia, yaitu pada saat cair yang cara pengoperasiannya masih di dominan oleh manusia, yaitu pada saat membuka atau menutup aliran fluidanya. Tipe katup yang dioperasikan secara membuka atau menutup aliran fluidanya. Tipe katup yang dioperasikan secara manual banyak ragamnya, antara lain:

manual banyak ragamnya, antara lain: ball, globe, butterfly, gateball, globe, butterfly, gate dan lain-lain. dan lain-lain. Adapun alat untuk membuka/menutup katup secara manual yaitu tipe: Adapun alat untuk membuka/menutup katup secara manual yaitu tipe: lever

lever /tungkai,/tungkai, hand wheel/ hand wheel/ berbentuk berbentuk steer steer mobil yang terdapat pada katup mobil yang terdapat pada katup tersebut.

tersebut.

Gambar No. 2.7 Tipe rotary control valve Gambar No. 2.7 Tipe rotary control valve

Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia

(13)

2.2.2

2.2.2 On-Off ValveOn-Off Valve Prinsip kerja suatu tipe

Prinsip kerja suatu tipe On-Off valveOn-Off valve yang terpasang pada rangkaian pipa, yang terpasang pada rangkaian pipa, yaitu ketika

yaitu ketika valvevalve di buka maka fluida mulai mengalir dan sebaliknya ketika di buka maka fluida mulai mengalir dan sebaliknya ketika valvevalve di tutup, maka fluida pun berhenti mengalir. Garis besar tugas

di tutup, maka fluida pun berhenti mengalir. Garis besar tugas on-off valveon-off valve ialah ialah Manual Ba

Manual Ball Valvell Valve dengan dengan penggerak Lever/Tuas

penggerak Lever/Tuas Manual Ga Manual Gate Valvete Valve dengan dengan penggerak

penggerak hand wheelhand wheel

Manual But

Manual Butterfly Valterfly Valveve dengan dengan penggerak

penggerak Lever Lever /Tuas/Tuas

Manual Glo

Manual Globe Valvebe Valve dengan dengan penggerak

penggerak hand wheelhand wheel

Gambar No. 2.8 Tipe manual valve Gambar No. 2.8 Tipe manual valve

Sumber: Wikipedia Sumber: Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Valve http://en.wikipedia.org/wiki/Valve

(14)

untuk menutup penuh (

untuk menutup penuh ( fully fully closed closed ) ataupun membuka penuh () ataupun membuka penuh ( fully fully opened opened ).). Komponen-komponen yang terpasang pada

Komponen-komponen yang terpasang pada On-Off valveOn-Off valve yaitu berupa yaitu berupa airair regulator

regulator dan dan solenoid valvesolenoid valve..

2.2.3

2.2.3 Self Operated ValveSelf Operated Valve

Pada Self operated valve, tidak membutuhkan energy dari luar seperti Pada Self operated valve, tidak membutuhkan energy dari luar seperti listrik dan udara bertekanan. Sistem valve ini dapat bekerja sendiri dengan listrik dan udara bertekanan. Sistem valve ini dapat bekerja sendiri dengan bantuan

bantuan sensor sensor – – sensor, sensor, sesuai sesuai dengan dengan tujuan tujuan pengoperasian pengoperasian valve valve ini. ini. SelfSelf operated valve sering dipakai sebagai pengatur temperatur, aliran, tekanan, operated valve sering dipakai sebagai pengatur temperatur, aliran, tekanan, ataupun beda tekanan/

ataupun beda tekanan/differential pressuredifferential pressure suatu fluida kerja. suatu fluida kerja. Gambar No. 2.9 Tipe On-Off valve Gambar No. 2.9 Tipe On-Off valve Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia

(15)

2.2.4

2.2.4 Control ValveControl Valve

Control Valve merupakan elemen pengendali akhir yang banyak Control Valve merupakan elemen pengendali akhir yang banyak digunakan pada industri modern. Pada umumnya control valve terdiri dari tiga digunakan pada industri modern. Pada umumnya control valve terdiri dari tiga bagian

bagian utama utama yaitu yaitu bodi bodi valve, valve, aktuator, aktuator, sertaserta positioner positioner . Bodi valve adalah. Bodi valve adalah tempat dimana fluida yang mengalir akan dikondisikan sesuai kebutuhan tempat dimana fluida yang mengalir akan dikondisikan sesuai kebutuhan perancang baik dari segi aliran, temperature, maupun tekanan. Sedangkan aktuator perancang baik dari segi aliran, temperature, maupun tekanan. Sedangkan aktuator berfungsi

berfungsi sebagai sebagai penggerak penggerak dari dari komponen komponen bodi bodi valve valve setelah setelah merubah merubah sinyalsinyal pneumatik

pneumatik maupun maupun electrik electrik daridari positione positioner r menjadi energi mekanik untuk menjadi energi mekanik untuk mengatur pembukaan valve tersebut. Positioner berperan sebagai pemberi sinyal mengatur pembukaan valve tersebut. Positioner berperan sebagai pemberi sinyal pengaturan kepada

pengaturan kepada aktuator saktuator setelah etelah mendapat data-datmendapat data-data kondisi a kondisi kerja kerja dari dari sensor- sensor-sensor serta berdasarkan penyetelan awal yang dikondisikan sesuai kebutuhan sensor serta berdasarkan penyetelan awal yang dikondisikan sesuai kebutuhan penggunanya.

penggunanya.

Gambar No. 3.0 Self Operated Valve Gambar No. 3.0 Self Operated Valve

Sumber: Wikipedia Sumber: Wikipedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Valve http://en.wikipedia.org/wiki/Valve

(16)

2.3 2.3Konsep Kerja Control Valve

Konsep Kerja Control Valve

Control

Control valve valve terdiri terdiri dari dari beberapa beberapa komponen-kompokomponen-komponen nen yang yang menjadimenjadi

satu kesa

satu kesatuan dengan tuan dengan fungsi yang fungsi yang berbeda. Bodi berbeda. Bodi valve yang valve yang terdapat terdapat trimtrim

berfungsi

berfungsi untuk untuk mengatur mengatur jumlah aliran jumlah aliran fluida. fluida. Aktuator Aktuator berfungsi berfungsi menggerakanmenggerakan

batang

batang valve/valve/stemstem untuk membuka atau menutup aliran dengan menggunakan untuk membuka atau menutup aliran dengan menggunakan

sinyal I/P (current to pneumatic) 4 – 20 mA menjadi sinyal 3 – 15 psi. Positioner

yang bekerja menggunakan sinyal 4-20 mA berfungi membaca pergerakan batang

katup untuk bukaan atau menutup sebagian aliran fluida kerja yang telah

ditentukan.

2.3.1

2.3.1 Dead Band Zona Dead Band Zona Control ValveControl Valve

Istilah dead band adalah jarak dimana suatu sinyal masukan (input signal) Istilah dead band adalah jarak dimana suatu sinyal masukan (input signal) dapat di buat bervariasi pada arah yang berlawanan, tanpa menunjukan suatu dapat di buat bervariasi pada arah yang berlawanan, tanpa menunjukan suatu

Gambar No. 3.1 Tipe globe control valve Gambar No. 3.1 Tipe globe control valve

(17)

perubahan

perubahan yang yang dapat dapat di di amati amati pada pada sinyal sinyal keluaran keluaran (output (output signal). signal). Dead Dead bandband adalah nama yang di berikan pada fenomena umum yang dapat di aplikasikan adalah nama yang di berikan pada fenomena umum yang dapat di aplikasikan pada

pada setiap setiap alat. alat. Sinyal Sinyal yang yang masuk kemasuk ke valve assemblyvalve assembly (katup yang sudah terakit (katup yang sudah terakit dengan komponen-komponen) adalah kontroler keluaran (

dengan komponen-komponen) adalah kontroler keluaran (controller output controller output ),), sedangkan sinyal keluar adalah proses variabel. Jika istilah dead band digunakan, sedangkan sinyal keluar adalah proses variabel. Jika istilah dead band digunakan, akan menjadi sangat penting untuk mengetahui bahwa kedua variabel masukan akan menjadi sangat penting untuk mengetahui bahwa kedua variabel masukan dan keluaran dapat di identifikasi. Bila ada pengujian untuk mengukur area dead dan keluaran dapat di identifikasi. Bila ada pengujian untuk mengukur area dead band,

band, dapat dapat dilakukan dilakukan melalui melalui kondisi kondisi beban beban puncak. puncak. Biasanya Biasanya area area dead dead bandband dinyatakan dalam bentuk persentase terhadap rentang masukan (

dinyatakan dalam bentuk persentase terhadap rentang masukan (input spaninput span).).

2.3.2

2.3.2 Desain Aktuator-PositionerDesain Aktuator-Positioner

Aktuator dan desain positioner harus di pertimbangkan bersama-sama agar Aktuator dan desain positioner harus di pertimbangkan bersama-sama agar terciptanya singkronisasi pembacaan untuk bukaan atan menutupnya aliran fluida terciptanya singkronisasi pembacaan untuk bukaan atan menutupnya aliran fluida kerja yang telah di tentukan. Kombinasi dari kedua peralatan ini sangat kerja yang telah di tentukan. Kombinasi dari kedua peralatan ini sangat mempengaruhi

mempengaruhi performanc performancee/kinerja, serta respon dinamis dari/kinerja, serta respon dinamis dari assemblyassembly control control Gambar No. 3.2 Proses Dead Band

Gambar No. 3.2 Proses Dead Band Sumber: Emerson Proses Management Sumber: Emerson Proses Management Control Valve Handbook Edisi ke IV. Hal. 3 Control Valve Handbook Edisi ke IV. Hal. 3

(18)

valve. Pemilihan positioner digital sangat di harapkan agar pengukuran bacaan valve. Pemilihan positioner digital sangat di harapkan agar pengukuran bacaan

bukaan

bukaan control control valve valve dapat dapat di di peroleh peroleh dengan dengan akurat, akurat, meskipun meskipun terhadapterhadap

perubahan

perubahan sinyal sinyal masukkan yang masukkan yang kecil kecil (kurang dari (kurang dari 0.125%) 0.125%) di di banding denganbanding dengan

sistem positioner dengan menggunakan bacaan analog. sistem positioner dengan menggunakan bacaan analog.

2.4 2.4 Fungsi

Fungsi

Control Valve

Di era industri yang maju begitu pesat saat ini, penggunaan

Di era industri yang maju begitu pesat saat ini, penggunaan control valvecontrol valve

sebagai

sebagai final contr final control element ol element dalam suatu proses produksi telah banyak digunakan dalam suatu proses produksi telah banyak digunakan

sesuai dengan peruntukannya, semisal control valve tersebut dititik beratkan untuk sesuai dengan peruntukannya, semisal control valve tersebut dititik beratkan untuk

di aplikasikan pada

di aplikasikan pada flow, flow, temperatutemperature, re, pressurepressure dan lain sebagainya. Berikut dan lain sebagainya. Berikut

adalah fungsi dari

adalah fungsi dari control valve:control valve:

Gambar No. 3.3 Desain Aktuator-Positioner Gambar No. 3.3 Desain Aktuator-Positioner

Tahun 2008 Tahun 2008 Aktuator Aktuator Positioner Positioner

(19)

2.4.1

2.4.1 Flow Control Flow Control

Untuk memudahkan identitas sebuah

Untuk memudahkan identitas sebuah control valvecontrol valve yang di aplikasi pada yang di aplikasi pada area tertentu, maka perlu di berikan Tag. No agar lebih mudah di monitor. Sebuah area tertentu, maka perlu di berikan Tag. No agar lebih mudah di monitor. Sebuah control valve

control valve yang dititikberatkan untuk mencapai yang dititikberatkan untuk mencapai flow flow tertentu, maka sering di tertentu, maka sering di singkat dengan nama FCV atau

singkat dengan nama FCV atau flow contr flow control valve.ol valve.

2.4.2

2.4.2 Pressure C Pressure Controlontrol

control valve yang dititikberatkan untuk mencapai yang dititikberatkan untuk mencapai pressure pressure tertentu, maka sering tertentu, maka sering di singkat dengan nama PCV atau

di singkat dengan nama PCV atau pressure co pressure control valvntrol valvee.. Gambar No. 3.4 Skema FCV Control Valve Gambar No. 3.4 Skema FCV Control Valve

Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Control Valve Elementary Course,

(20)

2.4.3

2.4.3 Level Control Level Control

control valve yang dititikberatkan untuk mencapai level sebuah permukaan, maka yang dititikberatkan untuk mencapai level sebuah permukaan, maka control valve

control valve pada area tersebut sering di singkat dengan nama LCV atau pada area tersebut sering di singkat dengan nama LCV atau levellevel control valve.

control valve.

Gambar No. 3.5 Skema PCV Control Valve Gambar No. 3.5 Skema PCV Control Valve

Control Valve Elementary Course, Tahun 2008Tahun 2008

Gambar No. 3.6 Skema LCV Control Valve Gambar No. 3.6 Skema LCV Control Valve

(21)

2.4.4

2.4.4 Temperature Control Temperature Control

Untuk memudahkan identitas sebuah control valvecontrol valve yang di aplikasi pada yang di aplikasi pada area tertentu, maka perlu di berikan Tag. No agar lebih mudah di monitor. Sebuah area tertentu, maka perlu di berikan Tag. No agar lebih mudah di monitor. Sebuah control valve yang dititikberatkan untuk meng

control valve yang dititikberatkan untuk menghandlehandle temperatur tertentu, maka temperatur tertentu, maka sering di singkat dengan nama TCV atau

sering di singkat dengan nama TCV atau Temperature Control ValveTemperature Control Valve. Biasanya. Biasanya tipe TCV banyak di aplikasikan pada

tipe TCV banyak di aplikasikan pada system line boiler.system line boiler.

2.5 2.5 Definisi Aliran

Definisi Aliran

Control Valve

2.5.1

2.5.1 Flow Coefficient (Cv) PrinsipalFlow Coefficient (Cv) Prinsipal

Dalam menentukan suatu aplikasi unit control valve pada proses aliran Dalam menentukan suatu aplikasi unit control valve pada proses aliran fluida atau gas maka perlu menentukan aliran coefficient atau Cv yaitu gunanya fluida atau gas maka perlu menentukan aliran coefficient atau Cv yaitu gunanya untuk menentukan kapasitas aliran terhadap kekuatan bodi valve dan ukuran untuk menentukan kapasitas aliran terhadap kekuatan bodi valve dan ukuran trimtrim (bagian valve yang bekerja secara dinamis, seperti

(bagian valve yang bekerja secara dinamis, seperti plug plug,, stem stem/as dan/as dan seatseat ring

ring/dudukan untuk/dudukan untuk plug plug). ). Definisinya adalah kDefinisinya adalah kenaikan 1 enaikan 1 Cv pada Cv pada 1 galon 1 galon perper menit (gpm) pada temperature 60

menit (gpm) pada temperature 60ooF pada saat fluida mengalir pada valve denganF pada saat fluida mengalir pada valve dengan Gambar No. 3.7 Skema TCV Control Valve

Gambar No. 3.7 Skema TCV Control Valve Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Sumber: PT. Azbil Berca Indonesia Control Valve Elementary Course,

(22)

beda

beda tekanan/tekanan/ pressure drop pressure drop 1 psi. Pada umumnya, untuk mendapatkan Cv yang 1 psi. Pada umumnya, untuk mendapatkan Cv yang tepat dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:

tepat dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:

a a f f P P PP G G F F q q Cv Cv

Δ

=

_(2.1)_(2.1) Dimana:

Dimana: Cv Cv = = Flow Flow coefficientcoefficient

Q

Q = = Jumlah Jumlah aliran aliran dalam dalam gpmgpm

Fp

Fp = = Factor Factor geometri geometri pipapipa

∆

∆PPaa = = Beda Beda tekanan tekanan yang yang diijinkan diijinkan melalui melalui valve, valve, psipsi

G

Gf f = = Spesifik Spesifik gravitygravity

∆

∆P P = = Beda Beda tekanan tekanan dalam dalam psipsi

2.5.2

2.5.2 Perhitungan Cv Untuk Fluida CairPerhitungan Cv Untuk Fluida Cair

Dalam memenentukan ukuran, rating serta flow coefficient control valves Dalam memenentukan ukuran, rating serta flow coefficient control valves yang akan dialirkan pada fluida cair atau gas sering disebut dengan istilah

yang akan dialirkan pada fluida cair atau gas sering disebut dengan istilah sizingsizing

control valves

control valves, maka dari itu diperlukan pemahaman yang memadai dengan suatu, maka dari itu diperlukan pemahaman yang memadai dengan suatu acuan persamaan yang telah di sepakati oleh pabrikan control valve di seluruh acuan persamaan yang telah di sepakati oleh pabrikan control valve di seluruh dunia dengan nama organisasi ANSI/ISA-75.01.01-2002 (IEC 60534-2-1 Mod) dunia dengan nama organisasi ANSI/ISA-75.01.01-2002 (IEC 60534-2-1 Mod) yaitu Flow Equations for Sizing Control Valves. ISA sendiri kepanjangan dari yaitu Flow Equations for Sizing Control Valves. ISA sendiri kepanjangan dari The Instrumentation, Systems, and Automation Society. Berikut adalah The Instrumentation, Systems, and Automation Society. Berikut adalah tahapan-tahapan yang harus diperhatikan dalam men-sizing control valve, yaitu:

(23)

1.

1. Menghitung aktual pressure drop dengan persamaan:Menghitung aktual pressure drop dengan persamaan:

2 2 1 1 PP P P P P

=

−

Δ

_(2.2)_(2.2) Dimana : Dimana : P

P11= = Inlet Inlet Pressure Pressure PP22 = Out let Pressure = Out let Pressure

2.

2. Memeriksa aliran tersedak/choked flow, kavitasi dan flashing denganMemeriksa aliran tersedak/choked flow, kavitasi dan flashing dengan persamaan: persamaan: )) (( ₁₁ 2 2 V V F F L L ch ch F F PP F F PP P P

=

−

Δ

_(2.3)_(2.3) Dimana: Dimana: psia psia pressure, pressure, Inlet Inlet psia psia inlet, inlet, re re temperatu temperatu pada pada pressure pressure Vapor Vapor factor factor ratio ratio pressure pressure critical critical Liquid Liquid factor factor recovery recovery pressure pressure Liquid Liquid 1 1

=

P P P P F F F F V V F F F F F

FFF dapat di estimasikan dengan persamaan: dapat di estimasikan dengan persamaan:

C C V V F F P P P P F F

=

00..9696

−

00..2828 (2.4)(2.4) Dimana: F

Dimana: FFF = Liquid critical pressure ratio = Liquid critical pressure ratio

P

Pvv = vapor pressure dari liquid, psia = vapor pressure dari liquid, psia

P

Pcc = Critical pressure dari liquid, psia = Critical pressure dari liquid, psia

Jika

Jika ∆∆PPchch (persamaan 2.3) kurang dari actual (persamaan 2.3) kurang dari actual ∆∆P (persamaan 2.2), gunakanP (persamaan 2.2), gunakan

∆

(24)

(25)

Kemudian memeriksa

Kemudian memeriksa ∆∆P (kavitasi) dengan persamaan:P (kavitasi) dengan persamaan: )) (( )) ((CavitaionCavitaion F F _ii22 PP₁₁ PP_V_V P P

=

−

Δ

_(2.5)_(2.5) Dimana: Dimana:

Fi = Liquid kavitasi faktor (tabel 3-1) Fi = Liquid kavitasi faktor (tabel 3-1) P1 = Inlet pressure, psia

P1 = Inlet pressure, psia

Pv = Vapor pressure liquid, psia Pv = Vapor pressure liquid, psia 3.

3. Menentukan spesifik gravity/berat jenis fluida yang dialirkan.Menentukan spesifik gravity/berat jenis fluida yang dialirkan.

Berat jenis pada umumnya tersedia pada aliran yang mengalir pada Berat jenis pada umumnya tersedia pada aliran yang mengalir pada temperature operasi. Contoh air, berat jenisnya 0.94

temperature operasi. Contoh air, berat jenisnya 0.94 4.

4. Menghitung perkiraan CMenghitung perkiraan Cvv FF p p menggunakan persamaan 2.1 dan menggunakan persamaan 2.1 dan

mengasumsikan F

mengasumsikan F p p adalah 1.0 adalah 1.0

Pada umumnya efek dari aliran non-turbulent dapat di abaikan, asalkan Pada umumnya efek dari aliran non-turbulent dapat di abaikan, asalkan valve tidak beroperasi pada suatu aliran laminar atau area aliran trasitional valve tidak beroperasi pada suatu aliran laminar atau area aliran trasitional yang mengakibatkan viskositas naik, kecepatan fluida menjadi rendah atau yang mengakibatkan viskositas naik, kecepatan fluida menjadi rendah atau C

Cvv yang kecil. yang kecil.

Contoh: Contoh: 3333..44 210 210 94 94 .. 0 0 500 500

=

V V C C 5.

5. Memlilih Ukuran valve berdasarkan CvMemlilih Ukuran valve berdasarkan Cv

Jika terdapat contoh Cv type valve dengan flow-under, equal percentage Jika terdapat contoh Cv type valve dengan flow-under, equal percentage pada class 600, maka ukuran bodi v

pada class 600, maka ukuran bodi valve dengan Cv 33.4 adalah 2 alve dengan Cv 33.4 adalah 2 inch.inch. 6.

6. Menghitung valve dengan bilangan Reynolds ReMenghitung valve dengan bilangan Reynolds Revv dan faktor bilangan dan faktor bilangan

Reynolds F

(26)

Rev = Rev = 4 4 1 1 4 4 2 2 2 2 2 2 4 4

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

d d N N C C F F C C F F vv q q F F N N _L_L _vv vv L L d d _(2.6a)_(2.6a)

Gunakakan persamaan 2.6b untuk menghitung bilangan faktor Reynolds Gunakakan persamaan 2.6b untuk menghitung bilangan faktor Reynolds F

FR R jika Re jika Revv <40,000 dan F <40,000 dan FR R = 1.0 = 1.0

F FR R = = 655 655 .. 0 0 358 358 .. 0 0 044 044 .. 1 1

_⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

−

Vt Vt VS VS C C C C (2.6b) (2.6b) Dimana: C

Dimana: Cvsvs = Aliran laminar Cv = Aliran laminar Cv

C Cvsvs = = 3 3 2 2 1 1

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

Δ

_P_P N N q q F F _S_S _S_S μ μ (2.6c) (2.6c) C

Cvtvt = = Aliran Aliran turbulent turbulent CvCv

F

Fss = = streamline streamline flow flow factorfactor

Fs = Fs = 6 6 1 1 4 4 2 2 2 2 2 2 3 3 1 1 3 3 2 2

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

d d N N C C F F F F F F _L_L _V_V L L d d (2.6d) (2.6d) Dimana: Dimana: d

d = = diameter diameter valve valve dalam dalam inchinch Fd

Fd = = Valve Valve style style modifiermodifier Fs

Fs = = Laminar, Laminar, atau atau streamliner, streamliner, faktor faktor aliranaliran q

q = = Flow Flow rate rate dalam dalam gpmgpm N2

N2 = 890 jika diameter dalam inch= 890 jika diameter dalam inch N4

N4 = 17,300 ketika q dalam gpm = 17,300 ketika q dalam gpm dan d dalam inchdan d dalam inch Ns

Ns = 47 ketika q dalam gpm dan= 47 ketika q dalam gpm dan ∆∆P dalam psiP dalam psi µ

(27)

v

v = = kinematika kinematika viskositas, viskositas, centistokes centistokes == f f G G μ μ 7.

7. Menghitung ulang Cv menggunakan bilangan faktor Reynolds denganMenghitung ulang Cv menggunakan bilangan faktor Reynolds dengan persamaan : persamaan : 2 2 1 1 PP P P G G F F q q C C f f R R vv

=

₋

(2.6e)(2.6e) 8.

8. Mengitung ulang faktor geometry pipaMengitung ulang faktor geometry pipa 9.

9. Menghitung final CvMenghitung final Cv 10.

10. Menghitung masuk atau keluar velocity dalam suatu aliran fluida denganMenghitung masuk atau keluar velocity dalam suatu aliran fluida dengan menggunakan persamaan: menggunakan persamaan: V V A A V V

=

00..321321qq (2.7)(2.7) Dimana: Dimana: V

V = = Velocity Velocity dalam dalam ft/secondft/second q

q = = Liquid Liquid flow flow rate rate dalam dalam gpmgpm A

Avv = = Flow Flow area area dalam dalam inin22

2.6 2.6Karakteristik Aliran Control Valve

Karakteristik Aliran Control Valve

Karakteristik aliran sebuah control valve adalah hubungan antara laju Karakteristik aliran sebuah control valve adalah hubungan antara laju aliran melalui pembukaan (

aliran melalui pembukaan (openingopening) valve dengan variasi rentang dari 0-100%.) valve dengan variasi rentang dari 0-100%. Karakter aliran yang melekat pada sebuah control valve mengacu pada Karakter aliran yang melekat pada sebuah control valve mengacu pada pengamatan

pengamatan secara secara terus terus menerus menerus penurunan penurunan tekanan tekanan melalui melalui valve. valve. MenetapkanMenetapkan suatu karakteristik aliran berarti satu peralatan digunakan untuk mendapatkan suatu karakteristik aliran berarti satu peralatan digunakan untuk mendapatkan variasi penurunan tekanan terhadap aliran yang berhubungan dengan perubahan variasi penurunan tekanan terhadap aliran yang berhubungan dengan perubahan

(28)

sistem lainnya. Diperlukannya karakteristik aliran bertujuan untuk sistem lainnya. Diperlukannya karakteristik aliran bertujuan untuk menyeragamkan secara keseluruhan keseimbangan

menyeragamkan secara keseluruhan keseimbangan control loopcontrol loop selama rentang selama rentang yang diharapkan terhadap kaitannya dengan kondisi operasi. Dalam memilih yang diharapkan terhadap kaitannya dengan kondisi operasi. Dalam memilih karakteristik aliran diperlukan untuk menyeragamkan suatu sistem yang di karakteristik aliran diperlukan untuk menyeragamkan suatu sistem yang di syaratkan pada sebuah analisis dinamis terhadap

syaratkan pada sebuah analisis dinamis terhadap control loopcontrol loop. Analisis proses. Analisis proses harus terlebih dulu di lakukan, agar panduan pemilihan karakteristik aliran yang harus terlebih dulu di lakukan, agar panduan pemilihan karakteristik aliran yang akan di pilih menjadi akurat. Control valve pada umumnya memiliki 3 (tiga) akan di pilih menjadi akurat. Control valve pada umumnya memiliki 3 (tiga) karakteristik aliran yang ideal, yaitu

karakteristik aliran yang ideal, yaitu Quick Opening, Linear dan EqualQuick Opening, Linear dan Equal Percentage

Percentage, dimana aliran yang melalui sebuah valve adalah sebanding dengan, dimana aliran yang melalui sebuah valve adalah sebanding dengan luasan dari bukaan dan akar kuadrat dari penurunan tekanan yang terjadi pada luasan dari bukaan dan akar kuadrat dari penurunan tekanan yang terjadi pada valve.

valve.

Gambar 3.8 Karakteristik Aliran Control Valve Gambar 3.8 Karakteristik Aliran Control Valve

Sumber KLM Technology Group Sumber KLM Technology Group

Practical Engineering Guidelines for Processing Practical Engineering Guidelines for Processing

Plant Solutions Plant Solutions

(29)

2.6.1

2.6.1 Quick OpeningQuick Opening

Pada area bukaan valve (

Pada area bukaan valve (traveltravel) yang kecil dapat membuat suatu) yang kecil dapat membuat suatu perubahan

perubahan aliran aliran yang yang besar besar (flow (flow rate). rate). Dengan Dengan kata kata lain, lain, karakteristikkarakteristik quickquick opening

opening/bukaan cepat merupakan perubahan maksimum yang terjadi pada bukaan/bukaan cepat merupakan perubahan maksimum yang terjadi pada bukaan valve/

valve/traveltravel yang relatif kecil. Karakteristik yang relatif kecil. Karakteristik quick openingquick opening sangat tepat di sangat tepat di aplikasikan pada on-off valve.

aplikasikan pada on-off valve.

2.6.2

2.6.2 Equal PercentageEqual Percentage

Karakteristik equal percentage/persentase sama sering digunakan pada Karakteristik equal percentage/persentase sama sering digunakan pada proses

proses control control yaitu yaitu aliran aliran yang menyatakan yang menyatakan perubahan traperubahan travel vel bukaan valve bukaan valve yangyang besar

besar namun anamun aliran liran semakin semakin lambat. lambat. Berikut Berikut adalah adalah bentuk bentuk cage/tempat cage/tempat dudukandudukan plug untuk karakteristik aliran equal percentage.

plug untuk karakteristik aliran equal percentage.

Gambar 3.9 Counter Cage untuk aliran

Gambar 3.9 Counter Cage untuk aliran Quick OpeningQuick Opening Sumber: Emerson Proses Management

(30)

2.6.3

2.6.3 LinearLinear

Karakteristik ini menyatakan bahwa besarnya aliran yang proporsional Karakteristik ini menyatakan bahwa besarnya aliran yang proporsional dengan bukaan valve/travel atau dengan kata lain travel bukaan berbanding lurus dengan bukaan valve/travel atau dengan kata lain travel bukaan berbanding lurus dengan flow ratenya. Jika bukaan valve sebesar sepuluh persen maka flow rate dengan flow ratenya. Jika bukaan valve sebesar sepuluh persen maka flow rate pun

pun mengalir mengalir sebesar sebesar sepuluh sepuluh persen. persen. Control Control valve valve jenis jenis linear linear banyak banyak didi aplikasikan pada pengendalian level permukaan dengan gain yang tetap. Berikut aplikasikan pada pengendalian level permukaan dengan gain yang tetap. Berikut adalah bentuk cage/tempat dudukan plug untuk karakteristik aliran linear.

adalah bentuk cage/tempat dudukan plug untuk karakteristik aliran linear. Gambar 4.0 Counter Cage untuk aliran Equal Percentage Gambar 4.0 Counter Cage untuk aliran Equal Percentage

Sumber: Emerson Proses Management Sumber: Emerson Proses Management

Gambar 4.1 Counter Cage untuk aliran Linear Gambar 4.1 Counter Cage untuk aliran Linear

Sumber: Emerson Proses Management Sumber: Emerson Proses Management

(31)

2.7 2.7Analisa Estimasi

Analisa Estimasi

Stroke Time

pada Control Valve

Untuk mengoptimalkan kontrol dari berbagai proses, sangat penting jika Untuk mengoptimalkan kontrol dari berbagai proses, sangat penting jika control valve

control valve dapat mencapai posisi tertentu dengan cepat. Dalam aksi kerja dapat mencapai posisi tertentu dengan cepat. Dalam aksi kerja control valve untuk menutup atau membuka aliran fluida kerja terdapat acuan control valve untuk menutup atau membuka aliran fluida kerja terdapat acuan jarak

jarak dan dan waktu yang waktu yang berbeda berbeda terhadap terhadap ukuran danukuran dan ratingrating control valve tersebut. control valve tersebut. Jika

Jika strokestroke yang cepat terhadap perubahan signal yang kecil (misal 1% atauyang cepat terhadap perubahan signal yang kecil (misal 1% atau kurang) adalah salah satu faktor penting dalam menyampaikan proses kontrol kurang) adalah salah satu faktor penting dalam menyampaikan proses kontrol yang optimal. Pemahaman tentang

yang optimal. Pemahaman tentang strokestroke sangat di harapkan sebab memiliki sangat di harapkan sebab memiliki kaitan yang erat dengan fungsi keamanan dalam suatu proses industri apabila kaitan yang erat dengan fungsi keamanan dalam suatu proses industri apabila fluida kerja memiliki sifat berbahaya, misalnya mudah terbakar. Jika control valve fluida kerja memiliki sifat berbahaya, misalnya mudah terbakar. Jika control valve mengalami kegagalan/kebocoran dalam kinerjanya, maka dapat di hindari sedini mengalami kegagalan/kebocoran dalam kinerjanya, maka dapat di hindari sedini mungkin.

mungkin.

2.7.1

2.7.1 StrokeStrokeControl ValveControl Valve Istilah

Istilah strokestroke dalam hal ini adalah pergerakan langkah dalam hal ini adalah pergerakan langkah trimtrim control valve control valve untuk membuka atau menutup sebagain fluida kerja sesuai

untuk membuka atau menutup sebagain fluida kerja sesuai set point set point yang telah di yang telah di tentukan. Satuan

tentukan. Satuan strokestroke dalam bukaan atau menutupnya fluida kerja berupa dalam bukaan atau menutupnya fluida kerja berupa millimeter (mm). Beberapa pabrikan control valve istilah

millimeter (mm). Beberapa pabrikan control valve istilah strokestroke ada juga yang ada juga yang menggunakan istilah

(32)

Tabel 2.7.1 Tabel 2.7.1

Stroke / Rated Travel Model AGVB & AGVM Stroke / Rated Travel Model AGVB & AGVM

Dari tabel 2.71 bisa dilihat terdapat perbedaan panjang stroke untuk setiap ukuran Dari tabel 2.71 bisa dilihat terdapat perbedaan panjang stroke untuk setiap ukuran control valve.

control valve.

2.7.2

2.7.2 Stroke TimeStroke Time Control ValveControl Valve

Sedangkan stroke time adalah jarak yang di tempuh suatu control valve Sedangkan stroke time adalah jarak yang di tempuh suatu control valve yang di hitung menggunakan satuan waktu, dalam hal ini detik. Beberapa yang di hitung menggunakan satuan waktu, dalam hal ini detik. Beberapa pabrikan

pabrikan control control memiliki memiliki nilainilai stroke timestroke time yang berbeda, meskipun ukuran dan yang berbeda, meskipun ukuran dan rating control valve sama. Hal ini di sebabkan oleh beberapa faktor, yaitu:

rating control valve sama. Hal ini di sebabkan oleh beberapa faktor, yaitu:

Stroke Stroke

Gambar No. 4.2 Jarak Stroke globe control valve Gambar No. 4.2 Jarak Stroke globe control valve

(33)

••

_{Ukuran geometri trim yang beda}_{Ukuran geometri trim yang beda}

••

_{Luas penampang aktuator, baik tipe silender atau diafrakma}_{Luas penampang aktuator, baik tipe silender atau diafrakma}

••

_{Panjang/jarak}_{Panjang/jarak} _stroke_stroke

••

_{Hasil perhitungan Cv calculated yang berbeda}_{Hasil perhitungan Cv calculated yang berbeda}

Namun demikian, nilai

Namun demikian, nilai stroke timestroke time yang diperlukan untuk membuka atau yang diperlukan untuk membuka atau menutupmenutup aliran fluida kerja hampir sama. Persamaan yang dapat digunakan untuk aliran fluida kerja hampir sama. Persamaan yang dapat digunakan untuk mengetahui stroke time pada control valve dengan menggunakan aktuator tipe mengetahui stroke time pada control valve dengan menggunakan aktuator tipe diaphragm/diafrakma sebagai berikut:

diaphragm/diafrakma sebagai berikut:

d d x x C C x x P P T T x x L L A x A x tt

Δ

=

_{……….. 2.7.2 (a)}_{……….. 2.7.2 (a)} Dimana

Dimana : : t t = = stroke stroke time, time, dalam dalam satuan satuan detikdetik

A= Luas penampang aktuator, dalam satuan m A= Luas penampang aktuator, dalam satuan m22

L = Panjang stroke, dalam satuan mm L = Panjang stroke, dalam satuan mm

T = Bukaan valve, dalam persentase (%) T = Bukaan valve, dalam persentase (%)

∆

∆P = Beda tekanan, P1 – P2P = Beda tekanan, P1 – P2

C = Hasil perhitungan nilai flow coefficient (Cv Calculated) C = Hasil perhitungan nilai flow coefficient (Cv Calculated)

d = Diameter rumah poros/ d = Diameter rumah poros/stemstem

Pabrikan control valve Yamatake Corp. Japan dalam menghitung flow coefficient Pabrikan control valve Yamatake Corp. Japan dalam menghitung flow coefficient (CV Calculated) menggunakan persamaan sebagai berikut :

(34)

Cv = Cv = 2 2 1 1 17 17 .. 1 1 P P P P G G xV xV

−

………2.7.2 (b) ………2.7.2 (b) Dimana:

Dimana: V V = = flow flow rate, rate, dalam dalam m3/jamm3/jam G = Spesifik Gravity (Air = 1) G = Spesifik Gravity (Air = 1)

P1 = Tekanan masuk dalam satuan kgf/cm P1 = Tekanan masuk dalam satuan kgf/cm22 P2 = Tekanan keluar dalam satuan kgf/cm P2 = Tekanan keluar dalam satuan kgf/cm22

4.7.3

4.7.3 Travel Travel Control Valve Control Valve

Sebuah control valve terdiri dari dua bagian yang mendasar dalam Sebuah control valve terdiri dari dua bagian yang mendasar dalam mengontrol aliran fluida kerja yang di inginkan, yaitu aktuator dan positioner. mengontrol aliran fluida kerja yang di inginkan, yaitu aktuator dan positioner. Aktuator pada control valve memiliki peran dalam membuka atau menutup aliran Aktuator pada control valve memiliki peran dalam membuka atau menutup aliran yang terdiri dari diapragma, rumah diapragma, pegas dan stem. Aktuator sendiri yang terdiri dari diapragma, rumah diapragma, pegas dan stem. Aktuator sendiri bisa bekerja jika ada tekanan pneumatik maupun elektrik. Besarnya tekanan suplai bisa bekerja jika ada tekanan pneumatik maupun elektrik. Besarnya tekanan suplai pneumatik

pneumatik aktuator aktuator tergantung tergantung dari dari sistem, sistem, model model dan dan ukuran ukuran control control valve valve ituitu sendiri. Jika aktuator menggunakan sistem pneumatik, maka sinyal yang sendiri. Jika aktuator menggunakan sistem pneumatik, maka sinyal yang digunakan adalah 3 ~ 15 psi, sedangkan jika menggunakan aktuator elektrik, digunakan adalah 3 ~ 15 psi, sedangkan jika menggunakan aktuator elektrik, sinyal kontrol yang digunakan adalah 4~20 mA.

sinyal kontrol yang digunakan adalah 4~20 mA.

Positioner yang terpasang pada control valve berfungsi untuk Positioner yang terpasang pada control valve berfungsi untuk menyelaraskan posisi aktuator baik dalam membuka atau menutup aliran fluida menyelaraskan posisi aktuator baik dalam membuka atau menutup aliran fluida kerja. Sinyal kontrol yang terdapat pada positioner jika menggunakan tipe elektrik kerja. Sinyal kontrol yang terdapat pada positioner jika menggunakan tipe elektrik adalah 4~20 mA. Maka bisa ditarik kesimpulan bahwa travel control valve adalah adalah 4~20 mA. Maka bisa ditarik kesimpulan bahwa travel control valve adalah kombinasi kerja aktuator dan positioner dalam mengontrol buka tutup fluida kerja kombinasi kerja aktuator dan positioner dalam mengontrol buka tutup fluida kerja dengan pembacaan 0 ~100%.