I. Tujuan

1. Mengetahui jenis – jenis serta prinsip kerja valve dan steam trap yang

ada di laboratorium perawatan dan perbaikan

2. Menggambar dengan benar gambar sketsa dari control valve

II. Dasar Teori

1. Control Valve

Valve sangat luas penggunaannya dan begitu terkenal sehingga mereka setiap saat

digunakan. Sebagaimana perkembangan teknologi dan pertumbuhan kapasitas pabrik yang

lebih besar bagaimanapun valve telah berkembang baik dalam ukuran dan biayanya (harga)

dan valve menjadi sesuatu yang lebih penting lagi.

Valve tidak hanya mengatur aliran fluida tetapi juga untuk mengisolasi perpipaan untuk

pemeliharaan tanpa rintangan unit yang berhubungan dengan yang lain. Desain valve harus

menjaga tekanan, temperatur dan desakan dari hubungan perpipaan dari rintangan permukaan

bersegel. Pemilihan valve melibatkan beberapa faktor, sedikitnya dasar perencanaan berikut

harus dipertimbangkan antara lain: tipe valve, bahan konstruksi, tekanan dan temperatur,

bahan pembungkus, biaya dan kegunaannya.

Jenis-Jenis

Banyak tipe dari valve yang digunakan tetapi ada dua tipe umum, secara garis besarnya

adalah :

gate valve

globe valve

Valve dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

plug cocks

globe valves

o metal disc

o composition disc

gate valves

o nonrising stem

o rising stem

o outside scrow and yoke

check valves

o ball check

o swing check

o automatic control valves

Kerusakan yang biasa terjadi pada control valve

Control valve merupakan perangkat kendali final yang berada pada sebuah control

system. Sehingga sering juga disebut Final Drive Unit atau Final Drive Element. Control valve

juga merupakan perangkat kendali yang selalu bersentuhan langsung dengan proses, baik berupa

gas ataupun liquid. Control valve merupakan komponen dalam control system yang secara fisik

paling sibuk. Mengapa disebut komponen paling sibuk? Karena control valve harus selalu

travelling, atau bergerak membuka dan menutup dalam rangka mempertahankan process agar

selalu ada dalam kondisi yang diinginkan.

Karena secara fisik paling sering bergerak, maka ada bagian control valve yang pasti

akan rusak atau aus, biasa disebut “soft goods”. Soft goods tersebut diantaranya:

1. Packing set

2. Seat gasket

3. Bonnet gasket

4. Semua komponen lunak yang ada pada aktuator

5. dan lain-lain

Setiap plant atau fasilitas produksi yang baru dibangun, biasanya setiap vendor

menyediakan startup and commissioning spare part. Jadi, setelah plant tersebut beroperasi,

kerusakan pada komponen lunak yang terjadi saat startup dan commissioning bisa dihilangkan

karena ada penggantian soft goods sebelum plant dioperasikan.

Mengenai seberapa lama soft goods tersebut akan rusak. Jawaban dari pertanyaan ini

sangatlah relatif, karena masa pakai dari soft goods sangat bergantung namun tidak terbatas

pada:

Tempat dimana control valve tersebut dipasang

Ini jelas sekali, karena lingkungan akan mempengaruhi sifat fisik dari sebuah material.

Contohnya kita membeli dua buah ember plastik dengan spesifikasi yang sama. Yang satu kita

simpan di dalam rumah, yang satu kita simpan di luar rumah, Silakan amati setelah sekian lama.

Dan Andapun akan membuat kesimpulan mengapa tempat dimana control valve terpasang akan

mempengaruhi masa pakai soft goods di dalam control valve tersebut.

Jenis medium proses yang mengalir pada control valve tersebut

Seperti halnya manusia, setiap material akan memiliki sifat tentang bagaimana material tersebut

berprilaku jika bertemu dengan material lain. Misalnya karet bertemu dengan minyak tanah, akan

berbeda jika karet tersebut bertemu dengan air. Silakan simpulkan hubungannya tersebut dengan

soft goods pada control valve.

Tekanan kerja dari proses

Salah satu fungsi dari soft goods adalah untuk menahan tekanan yang berada di dalam control

valve agar tidak keluar dari dalam control valve, disamping fungsi mekanis lainnya untuk

mengakomodasi pergerakan “moving part” pada control valve. Jadi tekanan akan mempengaruhi

masa pakai dari soft goods.

Temperatur kerja dari proses

Temperatur merupakan parameter sakti, mengapa sakti? Karena pada titik tertentu, bukan hanya

perubahan sifat fisik dari soft goods, tapi mungkin juga akan mempengaruhi sifat kimia dari

material yang dipakai untuk soft goods. Sehingga, jika temperatur kerjanya sudah di luar soft

goods, maka akan mengakibatkan keausan dini pada soft goods.

Kestabilan proses

Apa korelasi antara kestabilan proses dengan masa pakai soft goods pada control valve?

Ketidakstabilan proses akan mengakibatkan control valve bergerak lebih sering dalam rangka

menjaga atau mengkompensasi ketidak stabilan proses. Hal ini mengakibatkan moving part

(misalnya stem) bergesekan dengan soft goods (misalnya packing set) lebih sering dan

mempercepat keausan atau kinerja packing cepat menurun. Jadi proses yang tidak stabil akan

memberikan kontribusi terhadap cepatnya masa pakai soft goods (packing set).

2. Steam Trap

Agar pengoperasian steam system lebih efektif dan efisien maka harus diproteksi dari

ketiga hal berikut:

1. Kondensat

2. Udara

3. Fluida non-kondensibel

Kondensat terbentuk dalam sistem ketika panas dari steam telah digunakan. Oleh karena

kehadiran kondensat akan mengganggu efisiensi dari operasi steam system maka kondensat

harus dibuang dari sistem.

Udara. udara adalah salah satu isolator yang paling bagus, tetapi jika bercampur dengan

steam maka akan menurunkan temperatur steam dan akan mengurangi efektifitas dari

keseluruhan steam system. Untuk alasan tersebut udara harus secara kontinyu dikeluarkan dari

sistem dengan menggunakan steam trap agar dapat beroperasi secara efisien dan hemat energi.

Fluida non-kondensibel. Fluida non-kondensibel seperti karbon dioksida (CO2) yang

dapat memacu terjadinya korosi dan berbagai kerusakan lain terhadap peralatan.

Steam trap adalah valve otomatis yang didesain untuk mengeluarkan kondensat, udara, dan

fluida non-kondensibel yang terjebak atau tertahan di steam system. Steam trap dibagi menjadi 4

kategori utama :Thermostatic, mechanical, Thermodynamic, dan Drain Orifice.

Dalam setiap steam system ada 4 (empat) fasa operasi dimana steam trap memainkan peran

penting:

1. Start-Up. Selama “strat-up”, ketika steam system mulai diaktifkan, udara dan fluida non-

kondensibel HARUS dikeluarkan dari sistem.

2. Heat-up. Selama “heat-up”, ketika sistem bekerja mencapai suhu dan tekanan yang

diinginkan kondensat harus dikeluarkan dari sistem.

3. Pada temperatur yang diinginkan. Ketika level yang diinginkan telah tercapai, valve

harus ditutup untuk mempertahankan steam.

4. Pemanfaatan panas. Selama pemanfaatan panas, valve tetap tertutup kecuali jika

kondensat terbentuk, kemudian valve akan terbuka dan mengeluarkan kondensat dan akan

segera menutup kembali tanpa membuang steam.

III. Prosedur Kerja

1. Membongkar valve dan steam trap

2. Mengamati bagian – bagian komponen dari valve dan steam trap

3. Menggambar skema alat valve dan steam trap

4. Memasang kembali dengan benar bagian – bagian dari komponen

valve dan steam trap

Pembahasan

Pada praktikum ini diamati bagian - bagian dari beberapa valve yang

ada di laboratorium perawatan dan perbaikan, yaitu check valve, gate valve,

globe valve, dan ball valve serta komponen dari thermodinamic steam trap.

Dari hasil pengamatan terhadap valve dan steam trap tersebut, dapat

diketahui fungsi dan prinsip kerja dari alat serta perawatan yang harus

dilakukan. Berikut adalah prinsip kerja serta fungsi dari beberapa valve dan

thermodinamic steam trap.

Globe valve

Globe valve adalah katup yang didesain untuk mengontrol aliran. Disamping itu

digunakan untuk menghentikan atau mengatur aliran fluida tetapi biasanya digunakan untuk

mengatur aliran. Perubahan arah aliran fluida yang menembus valve menyebabkan turbulen atau

golakan dan tekanan jatuh.

Katup ini sering dipasang dengan plug atau selongsong (sleeve) untuk menghasilkan laju

aliran sampai ke tingkat tertentu saat katup dibuka.

Secara ideal alai ini juga cocok dipakai untuk katup yang dikendalikan tanpa kawat

(remote controlled valve). Alat lain yang sering digabungkan adalah adanya alat penutup

diantara perrnukaan 2 mesin. Alat ini selalu membutuhkan tambahan lain yang dapat

menghalangi pengosongan muatan pada jalur horosontal. Ketergantungan akan penutupan pada

permukaan mesin membatasi pemakaiannya untuk cairan-cairan yang korosif.

Struktur utama elemen yang istimewa dari globe valve adalah halld wheel, stem, bonnet,

seat, disk (cakram), body.

Bagian penting dari konstruksi adalah valve disk dan valve seat. Globe valve tidak baik

digunakan untuk pipa 72 inc. Jenis globe valve ada 2 yaitu all metal disc dan composition disc.

Globe valve selain digunakan untuk mengontrol laju aliran fluida

jugauntuk menutup laju aliran fluida dengan cepat. Aplikasi valve jenis ini

dapat kita jumpai pada outlet/  discharge pump. Ketika handwheel diputar

searah jarum jam, disk mendorong posisi globe hingga menutup laju aliran

fluida.Begitu pula sebaliknya. Valve jenis inididesain sedemikian rupa hingga

semua komponen didalamnya terhindar daritekanan yang terus menerus

dan juga mudah dalam hal perawatan, misalnya adatekanan yang terjebak

(trap  pressure) di bawah globe.

Globe valve merupakan salah satu jenis valve yang dirancang untuk

mengatur besar kecilnya aliran fluida (regulate atau trotthling). Pada

dasarnya bagian utama dari Globe valve ini sama saja dengan Gate valve.

Yaitu terdiri dari body, seat, disc, bonnet, stem, packing dan gland.

Globe valve dengan gate valve bentuknya hampir sama, tetapi ada ciri-

ciri tertentu yang dapat di jadikan acuan untuk membedakan antara

keduanya, yaitu:

Pada bagian dalam valve, disc dan seat nya berbeda. Perbedaan disc

dan seat ini menyebabkan terjadi profil (pola) aliran yang berbeda.

Bentuk dari disc dan seat inilah yang menyebabkan globe valve dapat

diandalkan sebagai throttling valve. Aliran fluida saat melewati globe

valve akan mengalami sedikit hambatan sehingga akan terjadi

pressure drop yang lebih besar dari gate valve, pertama aliran akan

mengenai seat lalu membelok keatas melewati dan mengenai seluruh

bagian disc, lalu aliran akan dibelokkan lagi ke arah yang sama.

Pada bagian luar, body dari globe valve terlihat lebih menggelembung.

Khusus untuk globe valve yang menangani fluida steam, maka biasanya

valve akan dilengkapi dengan back seat yang terletak berhadapan dengan

seat. Back seat ini berperan sebagai pelapis pelindung bagian atas globe

valve mencegah steam untuk menerobos masuk.

1. Valve

Check valve

Check valve digunakan untuk membuat aliran fluida hanya mengalir

kesatu arah saja atau agar tidak terjadi reversed flow/back flow (tekanan

balik)

Bentuk check valve sama saja dengan gate valve tapi valve ini tidak mempunyai

handwell/handle maupun stem.

Aplikasi valve jenis ini dapat dijumpai pada outlet / discharge dari centrifugal pump.

Ketika laju aliran fluida sesuai dengan arahnya, laju aliran tersebut akanmembuat plug atau disk

membuka. Jika ada tekanan yang datang dari arah berlawanan, maka plug atau disk tersebut akan

menutup (karena gaya gravitasi).

Gate valve

Gate valve pada dasarnya digunakan untuk menutup laju aliran fluidadengan kuat.Valve

jenis ini ada pada alat-alat pengetesan sumur minyak ( surfacewell testing ) seperti flowhead  ,

cristmast tree , dan choke manifold. Valve jenis initidak boleh digunakan untuk

mengontrol/menekan laju aliran fluida dengan caramembuka setengah atau seperempat posisi

gate. Jadi posisi gate pada valve iniharus fully open atau fully close. Jika posisi gate setengah

membuka maka lajualiran fluida dapat mengikis sudut-sudut gate yang dapat menyebabkan erosi

danpada akhirnya valve tidak dapat bekerja secara sempurna.

Gate pada valve tersebut bergerak membuka dengan cara memutar handwheel pada arah

berlawanan jarum jam ( counter-clockwise ). Untuk menutup (shut-off ) laju aliran fluida, maka

handwheel diputar searah jarum jam ( clockwise ) sampai gate benar-benar berada pada posisi

menutup.

Gate valve mudah dikenali karena mempunyai body dan stem yang

panjang. Kegunaan utama dari gate valve adalah hanya untuk menutup dan

membuka aliran (fully closed & fully opened position), on/off control dan

isolation equipment.

Gate valve tidak bisa digunakan untuk mengatur besar kecilnya aliran

(regulate atau trotthling). Karena akan merusak posisi disc nya dan

mengakibatkan valve bisa passing pada saat valve ditutup (passing = aliran

tetap akan lewat, walaupun valve sudah menutup), disc tidak menekan seat

dengan baik yang diakibatkan karena posisi disc sudah berubah (tidak rata

lagi).

Pada saat Gate valve terbuka sebagian (misal 50% opening), maka aliran

fluida akan sebagian lewat dibawah disc yang menyebabkan turbulensi

(turbulensi = aliran fluida yang bergejolak) pada aliran tersebut, turbulensi

ini akan menyebabkan 2 hal:

i. Disc mengayun (swing) terhadap posisi seat, sehingga lama kelamaan

posisi disc akan berubah terhadap seat sehingga apabila valve menutup

maka disc tidak akan berada pada posisi yang tepat, sehingga bisa

menyebabkan passing.

ii. Akan terjadi pengikisan (erosion) pada badan disc.

Nama “Gate valve” diambil karena bentuk disc dari jenis valve ini pada

saat menutup atau membuka berlaku seperti “Gate” (Gate dari bahasa

inggris = Gerbang/Pagar). Dimana saat disc membuka keatas maka seluruh

aliran akan bebas masuk tanpa hambatan yang berarti, namun pada saat

disc tertutup rapat maka aliran akan berhenti tertahan oleh disc tersebut.

Ball valve

Ball valve digunakan untuk membuka dan menutup laju aliranfluida

dengan cepat. Cara kerja valve jenis ini adalah dengan cara memutar

handleyang menyebabkan posisi ball atau plug berubah 90 derajat. Valve jenis

ini tidak boleh digunakan untuk mengontrol/ menekan laju aliran fluida,

karena gesekanantara laju aliran fluida dengan ball atau plug dapat

menyebabkan erosi padasudut ball atau plug tersebut dan mengakibatkan

kerusakan pada seal dengan cepat.

Secara sederhana, Ball valve sama saja dengan plug valve, tetapi bentuk

disc nya berbeda. Dinamakan Ball valve karena bentuk disc nya ini bulat

seperti bola, dan bentuk body nya silinder.

Ball valve digunakan juga sebagai on/off valve, fully opened atau fully

closed valve, dan handal untuk aliran fluida yang mengandung partikel-

partkel solid (slurry).

Sama seperti plug valve, ball valve juga membuka dan menutup dengan

cara rotasi pada disc sehingga dapat membuka dan menutup lebih cepat.

Ball valve juga mempunyai handle yang sama dengan plug valve, dimana

pada posisi valve fully open maka handle akan searah dengan aliran atau

pipa, namun jika posisi valve fully close maka posisi handle tidak searah

dengan aliran atau pipa, melainkan akan membentuk sudut 90 derajat

dengan aliran atau pipa.

2. Steam Trap

Therdinamic Steam trap

Prinsip Kerja

Thermodynamic steam trap adalah jenis intermittent trap (cycle device) yang berekasi

terhadap ketidakseimbangan tekanan pada valving device (biasanya disc).

(Penjelasan gambar 12) Tekanan yang disebabkan oleh air atau kondensat mengangkat

disc dan udara atau kondensat akan mengalir keluar.

Gambar 12. Thermodynamic trap valve open

(Penjelasan gambar 13) Ketika steam datang pada inlet port, bocoran steam (blowby)

pada kecepatan yang tinggi akan menciptakan tekanan yang rendah di bagian bawah disc.

Sebagian buangan kondensat akan meniup disc ke bagian atas chamber, sehingga disc akan

mengarah ke bawah.

Gambar 13. Steam arrive into inlet port

(Penjelasan gambar 14) Flow akan terhenti apabila tekanan yang terjebak di chamber

bagian atas disc telah cukup.

Gambar 14. Disc trap closed

Selama operasi, penurunan tekanan di dalam chamber membuat tekanan yang masuk

akan mengangkat disc dan membuka trap (lihat gambar 12). Penurunan tekanan bisa disebabkan

oleh kondensat yang lebih dingin.

Oleh karena design disc trap adalah thermodynamic trap, apabila trap berada pada

kondisi yang basah atau kering chamber mungkin lebih dahulu dingin akibat kegagalan atau

siklus yang terlalu cepat sehingga mengakibatkan steam loss dan wear. Design Thermodynamic

steam trap yang lebih canggih terdapat steam jacket yang mengelilingi chamber sehingga dapat

mencegah kondisi lingkungan mempengaruhi kerja dari disc trap. Trap jenis ini juga tahan

terhadap water binding. Jika tekanan air terjebak di atas disc maka trap akan gagal menutup.

(Penjelasan gambar 15) Kinerja trap sangat dipengaruhi oleh kotoran dan atau material

asing yang dapat menyebabkan trap gagal membuka.

Gambar 15. Disc trap fail open

Metode Inspeksi dan Perawatan

Beberapa metode inspeksi yang biasa digunakan adalah visual

inspection, pengukuran suhu, metode acoustic stethoscope, dan Ultrasonic

tester. Dari beberapa metode tersebut, metode ultrasonic tester adalah yang

paling handal.Visual inspection perlu dilakukan pembuangan steam ke

atmosfir. Cara ini kurang handal karena terjadi perubahan parameter

terhadap closed system.

Apabila kita menggunakan temperature tester maka ada hal lain yang

perlu dipertimbangkan dalam steam system yaitu back pressure, jadi

temperature bukanlah satu-satunya indikator kinerja steam  trap. Portable

infrared thermometer dapat menyediakan pendekatan tekanan pada valve,

steam trap, dan coil heater. Alat tersebut juga berguna untuk menemukan

overheating, overloads, dan kegagalan (trap menjadi dingin). Oleh karena itu

infrared thermometer sebaiknya digunakan bersama ultrasonic tester.

Trap yang mempunyai karakter open jika gagal akan sangat mudah

dideteksi, tetapi tujuan dari predictive maintenance adalah mengetahui

sebelum kegagalan itu terjadi. Metode ultrasonic dapat melakukan hal

tersebut, detektor ultrasonic mengubah emisi ultrasonic menjadi suara yang

bisa didengar oleh manusia.

Ultrasonic tester mengubah emisi frekuensi tinggi dari steam trap sisi

downstream menjadi suara yang bisa didengar lewat headphone dan juga

terlihat peningkatan intensitasnya dalam skala. Beberapa alat mempunyai

tuning frekuensi untuk menyaring sinyal yang tidak diinginkan, ada juga

yang mempunyai onboard recording dan data logging.Akurasi ketelitian bisa

mencapai 98 %.

Pemeliharaan (maintenance) steam trap yang benar sangatlah diperlukan bagi steam

system. Steam trap yang gagal tidak hanya membuang energy tetapi juga berkontribusi terhadap

korosi pada pipa karena kualitas air yang buruk. Steam trap yang gagal dapat memberikan efek

buruk terhadap kualitas produk seperti kertas, makanan, atau produk kimia serta dapat

menyebabkan polusi terhadap lingkungan.

Steam trap harus diperiksa secara rutin. Frekuensi inspeksi ditentukan berdasarkan

penggunaan steam trap. Sebagai contoh steam system yang digunakan untuk fasilitas biasa

(pemanas air dll) diinspek tahunan, sedangakan steam trap untuk proses manufaktur atau industri

sebaiknya diinspek 2 kali setahun atau 4 kali setahun tergantung dari efek steam terhadap proses

tersebut. Sekarang banyak user steam trap yang melakukan preventive maintenance dengan

mengganti elemen trap tiap tahun. Langkah tersebut kurang efektif karena biayanya tinggi dan

juga bisa menyebabkan steam trap gagal serta bocor selama penggantian elemen tersebut.

Sebenarnya banyak steam  trap yang mampu bekerja lebih lama lagi dari pada jadwal preventive

maintenance itu. Akan lebih efektif apabila dilakukan audit steam trap rutin, sebagai bagian dari

predictive maintenance. Pengetahuan terhadap sistem adalah hal kritikal yang perlu dipahami,

oleh karena itu sebelum dilakukan inspeksi harus ada map atau P & ID dari semua steam trap.

semua steam trap harus diberi nama dan dipasang plat. Penyimpanan steam trap harus

menyertakan tipe, ukuran, manufakturnya, dan tujuan penggunaannya.

Data hasil inspeksi harus disimpan agar informasi mengenai steam trap bisa diakses

setiap saat. Hal tersebut akan membantu apabila ada masalah yang sama terulang kembali,

kemungkinan mengenai kesalahan penggunaan steam trap dan juga data mengenai biaya serta

jumlah yang bisa dihemat dapat kita ambil. Ada beberapa software manajemen steam komersial

yang tersedia sehingga bisa membantu pengumpulan dan pengolahan data yang akurat.

Kesimpulan :

1. Gate valve