teori dan karakteristik pompa pada proses industri kimia

/0 Comments/in /by

Beberapa parameter fundamental digunakan untuk menganalisis kinerja pompa. Laju aliran massa fluida melalui pompa (m) adalah parameter utama kinerja pompa. Untuk aliran yang tidak dapat dimampatkan (incompressible), lebih banyak menggunakan istilah laju aliran volume daripada laju aliran massa. Di mesin turbo industri, laju aliran volume disebut kapasitas yang dirumuskan sebagai massa laju aliran dibagi dengan massa jenis fluida.

Laju aliran volume (V) = m/ρ

Kinerja pompa juga bisa ditentukan dengan mengamati head totalnya (H). Total head dirumuskan menggunkan persamaan bernoulli sebagai perubahan head antara inlet dan outlet dari pompa:

Rumus Head total. Sumber: Buku Fluid Mechanics Fundamental Applications (Cengel, 2006)

Untuk kasus yang disederhanakan ini, net head hanyalah kenaikan tekanan yang melintasi pompa dinyatakan sebagai ketinggian kolom fluid. Net head sebanding dengan daya pengiriman fluida. Daya ini biasa disebut dengan water horsepower, meskipun fluida yang dipompa bukanlah air dan bahkan jika daya tidak diukur unit horsepower.

Water horsepower (W) = mgH = ρgV

Semua pompa mengalami kerugian energi karena gesekan, kebocoran internal, pemisahan aliran pada permukaan blade, disipasi turbulen, dan lain-lain. Oleh karena itu, energi mekanik yang disuplai ke pompa harus lebih besar dari water horsepower. Dalam peristilahan pompa, daya eksternal yang disuplai ke pompa disebut sebagai brake horsepower yang biasa disingkat sebagai bhp.

bhp = W poros pompa = ω.T poros pompa

dimana ω adalah kecepatan putar poros (rad / s) dan T adalah torsi dipasok ke poros. Efisiensi pompa biasa digunakan sebagai rasio tenaga untuk daya pemasokan pompa yang dirumuskan sebagai:

Efisiensi pompa (η) = Water horsepower/W poros = Water horsepower/bhp = ρgVH/ ω.T

Kurva Performa Pompa dan Kurva Sistem Perpipaan

Kurva Performa Pompa

Kurva performa pompa ditunjukkan melalui kurva yang diplot yang menghubungkan aliran (galon per menit) ke total head yang dihasilkan pompa. Kurva pompa dibuat oleh pabrikan dikendalikan secara hati-hati pada saat pengujian. Kurva karakteristik pompa dipengaruhi oleh ukuran besar dan desain pompa, ukuran dari diameter impeler, serta besar putaran operasionalnya.

Contoh kurva kinerja pompa. Sumber: https://documentlibrary.xylemappliedwater.com/wp-content/blogs.dir/22/files/2013/02/TEH-375A.pdf

Kurva sistem perpipaan

Dalam aliran fluida pada sistem aliran pipa tertutup pasti akan ditemui masalah dalam mentransfer fluida dari sumber ke tujuan. Masalah yang sering terjadi adalah penurunan tekanan. Penurunan tekanan dapat menyebabkan energi aliran berkurang sehingga aliran fluida dari sumber tidak dapat sampai ke tujuan secara sempurna. Penurunan tekanan ini terjadi karena ada kerugian/loss (Head loss) pada sistem aliran pipa. Kerugian/loss terdiri dari dua jenis: head statis dan dinamis.

Head statis adalah kerugian aliran pipa akibat perbedaan ketinggian supply dan reservoir tujuan dan perbedaan tekanan suction dan discharge pompa. Head statis dapat dirumuskan menjadi:

Hst = [(Pd-Ps)/𝛾] + Z

  • Hst = Head statis (m)
  • Pd dan Ps = Tekanan discharge dan suction (Pa)
  • 𝛾 = Berat jenis (kg/m.s)
  • Z = Elevasi antar supply dan reservoir (m)

Head dinamis adalah loss/kerugian akibat gesekan cairan dengan pipa, valve, dan fitting/sambungan. Head dinamis memiliki komponen kecepatan pada rumusnya sehingga bisa diartikan head dinamis adalah kerugian aliran akibat pergerakan fluida yang melewati jalur perpipaan. Head dinamis dibagi menjadi dua yaitu Major losses dan Minor Losses. Major losses adalah Losses yang terjadi pada gesekan cairan dalam pipa dan Minor Losses adalah Losses yang kecil yang terjadi pada katup dan fitting.

Hf = f.l (v2/2dg)

  • Hf = Head loss major/friksi (m)
  • f = faktor gesekan
  • l = panjang pipa (m)
  • v = kecepatan rata-rata fluida(m/s)
  • d = diameter pipa (m)
  • g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

Hl = K : (v2/2g)

  • Hl = Minor Losses (m)
  • V = kecepatan rata-rata fluida (m/s)
  • g = Percepatan gravitasi (9,8 m/s2)
  • k = koefisien Losses

Setelah head statis dan dinamis ditemukan, kurva sistem perpipaan akan tebentuk seperti gambar dibawah:

Kurva sistem perpipaan.

Titik Operasi Pompa

Kurva sistem ini digunakan untuk menentukan desain pompa sentrifugal yang sesuai pada jalur pipa dengan variasi debit aliran. Jika kurva sistem dan kurva pompa digabungkan, titik debit operasi pompa akan ditemukan. Titik operasi ini menunjukkan debit pompa yang menghasilkan efisiensi tertinggi dari kinerja pompa dalam suatu sistem.

Titik operasi pompa

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

M. Walas, Stanley. 1990. Chemical Process Equipment: Selection and Design. Kansas: Butterworth-Heinemann.

https://artikel-teknologi.com/cara-membaca-kurva-karakteristik-pompa-dan-sistem/

https://www.pumpfundamentals.com/download/book/chapter4.pdf

https://documentlibrary.xylemappliedwater.com/wp-content/blogs.dir/22/files/2013/02/TEH-375A.pdf

Cengel, Yunus A. dan John M. Cimbala. 2006. Fluid Mechanics Fundamental Applications. New York: McGraw-Hill Companies, Inc.

sistem perpipaan dan katup pada proses industri kimia

/0 Comments/in /by

Aliran fluida tidak akan pernah lepas dari proses industri. Fluida dapat menggerakan mesin, menjadi bahan baku produk, dan lain-lain pada industri kimia. Sistem yang berguna mengendalikan fluida ipada industri adalah sistem perpipaan dan katup.

Perpipaan

Perpipaan adalah peralatan utama untuk transportasi zat cair maupun gas dari suatu tempat ke tempat lain dalam suatu pabrik. Dalam proses perancangan pipa, banyak hal yang harus dipertimbangkan seperti perawatan, keselamatan dan kemudahan dalam modifikasi. Jenis pipa yang digunakan juga harus mempertimbangkan volume fluida, sifat kimia, jarak angkut, jenis fluda, viskositas dan juga tekanan. Tujuan utama dalam perancangan pipa adalah menghasilkan sistem yang ekonomis dengan kinerja yang efisien.

Suatu keadaan atau masa kerja yang cukup lama terjadi, dapat menyebabkan perubahan kekuatan – kekuatan mekanis dari sistem perpipaan, yang akan mengakibatkan terjadinya kerusakan fatal. Diperlukan inspeksi yang optimal agar keadaan tersebut dapat terdeteksi sedini mungkin. Kerusakan – kerusakan yang mungkin terjadi, yaitu: korosi sehingga pipa dapat berlubang, menipis, dan retak. Salah satu metode mendeteksinya adalah menggunakan perhitungan kekuatan struktur pipa yang bisa anda pelajari lebih lengkap dengan klik tulisan >> di sini.

Sistem perpipaan meliputi semua komponen dari lokasi awal sampai dengan lokasi tujuan, antara lain, saringan, katup, sambungan, nozzle, dan sebagainya. Sambungan dapat berupa penampang berubah, belokan (elbow), sambungan bentuk L, dan sambungan bentuk T (tee). Sehingga dengan adanya berbagai macam sambungan serta perlengkapan lainnya akan menimbulkan permasalahan yang akan sering ditemukan pada sistem tersebut. Salah satu permasalahan tersebut adalah terjadinya head losses pada sambungan dan belokan yang mengakibatkan pressure drop. Penurunan tekanan ini terjadi akibat turbulensi aliran yang akan menimbulkan gesekan besar pada dinding pipa. Selengkapnya mengenai pressure drop bisa anda klik tulisan >>di sini.

Katup

Dalam dunia industri yang prosesnya berkaitan dengan pengolahan fluida pasti tidak asing dengan istilah valve. Pada setiap rangkaian sistem perpipaan tentu terdapat alat yang digunakan untuk mengatur jumlah aliran fluida yang akandigunakan, agar proses dapat berjalan dengan baik. Salah satu contoh sederhana, valve yang paling sering ditemui adalah keran air yang kita gunakan setiap hari. Selain valve untuk pipa air, ada valve untuk gas, dan masih banyak jenis valveyang digunakan pada proses bidang-bidang tertentu.

Valve adalah perangkat yang berfungsi untuk mengatur, mengarahkan, dan mengontrol aliran fluida dengan cara membuka dan menutup atau menutup sebagian dari jalan aliran fluida. Pengoperasian valve dapat dilakukan secara manual, yaitu dengan tuas, pegangan, putaran ulir, dan lain sebagainya. Sedangkan, pengoperasian valve secara otomatis biasanya menggunakan pengendalian dengan menggunakan prinsip perubahan tekanan, aliran, dan temperatur di dalam aliran fluida.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

M. Walas, Stanley. 1990. Chemical Process Equipment: Selection and Design. Kansas: Butterworth-Heinemann.

https://www.aeroengineering.co.id/2021/01/pressure-drop-atau-head-loss/ (diakses pada tanggal 29 Mei 2021)

https://www.aeroengineering.co.id/2021/01/jenis-jenis-katup-valves/ (diakses pada tanggal 29 Mei 2021)

https://www.aeroengineering.co.id/2021/04/perhitungan-kekuatan-struktur-pipa/ (diakses pada tanggal 29 Mei 2021)


pressure safety valve (katup pengamanan tekanan)

/1 Comment/in /by

Kegagalan proses yang sering muncul pada industri salah satunya disebabkan oleh laju aliran fluida kerja berlebihan. Laju aliran berlebihan dapat merusak pipa, mengurangi efisiensi proses, kegagalan pompa, kegagalan sumur, dan-lain-lain. Para insinyur biasanya menggunakan katup pengaman tekanan (pressure valve) untuk mengamankan laju aliran fluida.

Pressure safety valve adalah katup yang digunakan menjaga tekanan fluida kerja yang akan diproses ke komponen selanjutnya supaya tidak terjadi “over-pressure”. Over-pressure mengacu pada kondisi apa pun yang akan menyebabkan tekanan dalam pipa, bejana atau sistem meningkat melebihi tekanan yang ditentukan atau tekanan kerja maksimum yang diijinkan. Pressure safety valve dirancang untuk membuka dan mengurangi tekanan berlebih dari bejana atau peralatan dan untuk menutup kembali serta mencegah pelepasan lebih lanjut fluida setelah kondisi normal pulih.

Prinsip Kerja Pressure Safety Valve

Pressure safety valve. Sumber: https://www.bromindo.com/cara-kerja-safety-valve/ ; https://www.spiraxsarco.com/learn-about-steam/safety-valves/safety-valve-installation ; https://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-psv-pressure-safety-valve/ .

Ketika tekanan berlebihan muncul di jalur proses, tekanan tersebut masuk naik ke pressure safety valve. Disc akan mulai terangkat dari dudukannya. Pegas dan disc akan bergerak naik seiring dengan masuknya tekanan yang berlebih. Ketika tekanan kembali normal, pegas dan disc akan menutup katup.

Tekanan berlebih yang diijinkan tergantung pada standar yang diikuti dan aplikasi tertentu. Untuk cairan yang dapat dimampatkan, biasanya antara 3% dan 10%, dan untuk cairan antara 10% dan 25%. Untuk mencapai bukaan penuh dari katup, susunan cakram/disc harus dirancang khusus untuk memberikan bukaan yang cepat.

Pemilihan Pressure Safety Valve

Karena ada begitu banyak jenis pressure safety valve, tidak ada kesulitan dalam memilih katup pengaman yang memenuhi persyaratan khusus untuk aplikasi tertentu. Setelah jenis yang sesuai telah dipilih, sangat penting bahwa tekanan pelepasan dan kapasitas pelepasan yang benar ditetapkan, dan katup dengan ukuran yang sesuai serta tekanan yang disetel ditentukan.

Ada beberapa variabel yang harus diperhatikan pada pemilihan valve:

Biaya. Ini adalah pertimbangan paling jelas saat memilih katup pengaman. Saat membuat perbandingan biaya, penting untuk mempertimbangkan kapasitas katup serta ukuran nominalnya. Terdapat variasi yang besar antara model dengan sambungan saluran masuk yang sama tetapi dengan karakteristik pengangkatan yang berbeda-beda.

Jenis sistem pembuangan. Katup dengan kap terbuka dapat digunakan untuk uap, udara, atau gas tidak beracun, jika dapat dibuang ke atmosfer selain melalui sistem pembuangan, jenis kap terbuka dapat diterima. Tuas pengangkat sering kali ditentukan dalam aplikasi ini.

Jenis fluida kerja. Bahan katup harus dirancang sesuai dengan fluida kerjanya. Fluida kerja ada yang korosif, beracun, ada fase gas dan cair, bertekanan tinggi, dan lain-lain.

Persetujuan. Perancangan katup harus mengikuti standard dan code di daerah perancangan masing-masing negara atau institusi. Standar katup biasanya sangat spesifik tentang informasi yang harus dibawa pada katup. Penandaan wajib dilakukan pada cangkang bejana, biasanya dicetak atau dicap, dan dipasang pelat nama, yang harus dipasang dengan aman ke katup.

Overpressure yang diijinkan. Untuk boiler over-pressure yang diijinkan kecil, biasanya 3% atau 5%. Untuk sebagian besar aplikasi lain, over-pressure yang diijinkan 10%, tetapi menurut API 520, aplikasi khusus seperti proteksi kebakaran, katup yang lebih besar dengan over-pressure 20% diperbolehkan. Untuk zat cair, over-pressure 10% atau 25% biasa terjadi, dan nilai blowdown cenderung mencapai 20%.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

https://www.spiraxsarco.com/learn-about-steam/safety-valves/safety-valve-selection#article-top (diakses pada tanggal 28 Mei 2021)

https://www.spiraxsarco.com/learn-about-steam/safety-valves/safety-valve-installation (diakses pada tanggal 28 Mei 2021)

https://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-psv-pressure-safety-valve/ (diakses pada tanggal 28 Mei 2021)

https://www.bromindo.com/cara-kerja-safety-valve/ (diakses pada tanggal 28 Mei 2021)

https://www.theprocesspiping.com/introduction-pressure-safety-valve/ (diakses pada tanggal 28 Mei 2021)

control valve (katup kendali)

/0 Comments/in /by

Proses industri terdiri dari ribuan sistem kendali yang semuanya terhubung bersama untuk menghasilkan produk. Masing-masing kendali ini dirancang untuk menjaga beberapa variabel proses penting seperti tekanan, aliran, level, suhu, dll.

Karena jumlahnya ribuan, error atau kesalahan pasti bisa terjadi akibat banyaknya beban yang ditanggung. Untuk mengurangi efek gangguan beban ini, sensor dan pemancar mengumpulkan informasi tentang variabel proses dibeberapa titik yang diinginkan. Pengendali kemudian memproses informasi ini dan memutuskan apa yang harus dilakukan untuk mengembalikan variabel proses ke tempat semestinya setelah gangguan beban terjadi. Ketika semua pengukuran, perbandingan, dan penghitungan selesai, beberapa jenis elemen kendali akhir terpasang yang dipilih oleh para insinyur.

Elemen kendali akhir yang paling umum dalam proses industri adalah katup kendali (control valve). Control valve mengatur laju aliran fluida yang dikendalikan oleh aktuator. Control valve digunakan untuk mempertahankan variabel proses sedekat mungkin dengan titik setel yang diinginkan. Titik setel pengontrol biasanya adalah laju aliran, tekanan, dan suhu. Parameter produk, seperti densitas, konsentrasi, level cairan, dan lainnya juga dapat dikontrol dengan control valve.

Control valve terdiri dari mekanisme aktuator yang mampu mengubah posisi elemen pengontrol aliran di valve. Aktuator dapat dioperasikan secara pneumatik atau elektrik yang mengarahkan penutup valve oleh perangkat kendali eksternal. Aktuator menanggapi sinyal eksternal yang biasanya berasal dari kendali. Pengendali dan valve bersama-sama membentuk sistem kendali loop dasar.

Ada banyak jenis katup yang tersedia, masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Pemilihan valve bergantung pada kemampuan valve melakukan fungsi tertentu yang secara detail dijelaskan dengan anda klik link >>di sini !

Aktuator

Aktuator katup adalah alat yang menghasilkan gaya untuk membuka atau menutup katup dengan menggunakan sumber tenaga. Sumber tenaga ini bisa manual (tangan, roda gigi, roda rantai, tuas, dll) atau bisa juga dengan listrik, hidrolik atau pneumatik. Pada industri yang modern, sumber tenaga pneumatik dan elektrik lebih disukai.

Aktuator pneumatik. Aktuator pneumatik menggunakan sinyal udara dari perangkat kontrol eksternal untuk membuat kontrol tindakan melalui solenoida. Biasanya tersedia dalam dua bentuk utama: aktuator piston dan aktuator diafragma.

Aktuator elektrik. Aktuator elektrik adalah perangkat yang digerakkan motor yang memanfaatkan sinyal input listrik untuk menghasilkan putaran poros motor. Rotasi ini diterjemahkan oleh keterkaitan unit menjadi gerakan, yang menggerakkan batang katup dan rakitan steker untuk modulasi aliran. Motor yang umum digunakan untuk aktuator elektrik termasuk stepper dan servos.

Pengendali Katup

Loop kontrol terdiri dari elemen sensing (penginderaan), pengontrol, dan elemen kontrol terakhir: katup dan aktuatornya.

Skema control valve. Sumber: https://www.cedengineering.com/userfiles/Control%20Valves%20Basics%20-%20Sizing%20&%20Selection.pdf

Elemen sensing mengirimkan sinyal ke pengontrol tunggal atau sistem kontrol terdistribusi
(DCS). Pengontrol membandingkan sinyal dengan setpoint, dan kemudian membuat yang diperlukan
koreksi dengan mengirimkan sinyal ke katup kontrol. Koreksi diukur dan diverifikasi oleh elemen sensing, menyelesaikan loop. Transduser I / P mengubah sinyal elektronik menjadi gerakan pneumatik. Control valve harus bereaksi seketika terhadap setiap perubahan di sinyal.

Respons yang cepat mungkin tidak cocok untuk semua aplikasi. Misalnya secara cepat atau tiba-tiba
pengurangan lubang katup dalam pipa mungkin berbahaya dan dapat menyebabkan gelombang kejut.
Kemampuan katup untuk mengontrol aliran tergantung pada kualitas aktuatornya. Biasanya komponen positioner ditambahkan untuk mendapatkan respons yang lebih presisi dan kontrol yang lebih ketat. Kualitas kendali apa pun perangkat dapat diukur dalam hal perolehannya, konstanta waktu, dan jeda waktu mati. Dari jumlah tersebut, penguatan adalah yang terpenting untuk control valve.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

https://arita.co.id/definisi-control-valve (diakses pada tanggal 22 Mei 2021)

https://www.cedengineering.com/userfiles/Control%20Valves%20Basics%20-%20Sizing%20&%20Selection.pdf (diakses pada tanggal 22 Mei 2021)

https://www.emerson.com/documents/automation/control-valve-handbook-en-3661206.pdf (diakses pada tanggal 22 Mei 2021)

Jenis-jenis Flange Pada pipa

/0 Comments/in /by

Pipa adalah salah satu komponen yang paling sering kita jumpai di industri khususnya industri proses. Penggunaan pipa di industri tentunya sangat banyak jumlahnya sehingga perlu adanya alat penyambung pipa. Salah satu peralatan yang digunakan untuk menyambung pipa adalah flange.

Pemasangan flange adalah metode penyambungan paling banyak digunakan setelah metode pengelasan. Flange adalah alat yang andal untuk menghubungkan pipa satu ke pipa lain atau menghubungkannya ke berbagai peralatan, katup, dan komponen lain dari hampir semua sistem pemrosesan. Penggunaan flange menambah fleksibilitas saat memelihara sistem perpipaan dengan bongkar pasang yang lebih mudah dan akses yang lebih baik ke komponen sistem.

Sambungan flange terdiri dari tiga komponen yaitu: flange, gasket, dan baut dan dipasang bersamaan. Kontrol khusus diperlukan untuk memilih dan menerapkan semua elemen flange untuk mendapatkan sambungan yang memiliki kekedapan bocor yang dapat diterima.

Komponen flange. Sumber: https://www.pipelinedubai.com/what-is-a-flange.html

Jenis-jenis dan Karakteristik Flange yang Paling Umum

Jenis-jenis flange yang umum. Sumber: https://www.unifiedalloys.com/blog/flanges-101/

Threaded Flanges. Juga dikenal sebagai flange berulir. Model ini memiliki ulir di dalam lubang flange yang pas dengan ulir jantan yang cocok pada pipa atau fitting. Koneksi berulir dapat mengurangi pengelasan dalam sambungan. Cukup cocokkan ulir ke pipa yang ingin Anda sambungkan.

Slip-on Flanges. Silp-on sangat umum dan tersedia dalam berbagai ukuran untuk mengakomodasi sistem dengan laju aliran tinggi. Cukup cocokkan flange dengan diameter luar pipa yang ingin Anda sambungkan. Pemasangannya sedikit lebih teknis karena Anda memerlukan las fillet di kedua sisi untuk mengamankan flange ke pipa.

Lap Joint Flanges. Menampilkan desain dua bagian, Lap joint memerlukan pengelasan dari ujung rintisan ke pipa atau pemasangan dengan menggunakan penyangga untuk membuat sambungan bergelang. Desain ini membuat jenis ini populer untuk digunakan dalam sistem dengan ruang fisik terbatas atau sistem yang memerlukan pembongkaran dan pemeliharaan yang sering.

Weld Neck Flanges. Seperti lap joint, Weld neck memerlukan pengelasan untuk pemasangan. Kinerja dalam sistem dengan beberapa tikungan berulang dan keandalannya dalam sistem bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi menjadikannya pilihan utama pada sistem perpipaan proses.

Blind Flanges. Digunakan untuk mengakhiri atau mengisolasi sistem perpipaan. Blind flange pada dasarnya adalah cakram kosong yang dapat dipasang dengan baut. Ketika dipasang dengan benar dan dikombinasikan dengan gasket yang benar, flange dapat menjadi segel kuat tetapi mudah dilepas saat dibutuhkan.

Selain jenis desain flange, jenis face (wajah) adalah karakteristik lain yang akan berdampak besar pada performa dan usia flange. Jenis face dapat menentukan jenis gasket dan karakteristik segel yang dipakai.

Jenis Face yang umum

Contoh jenis face pada flange. Sumber: https://hardhatengineer.com/types-flanges-used-piping/
  • Flat Face (FF)
  • Raised Face (RF)
  • Ring Joint Face (RTJ)
  • Tongue and Groove (T&G)
  • Male & Female (M&F)

Pembagian Jenis Flange Berdasarkan Kemampuan Menahan Suhu dan Tekanan

Ini ditentukan menggunakan angka dan akhiran “#”, “lb”, atau “class”. Akhiran ini dapat ditukar namun akan berbeda berdasarkan wilayah atau vendor. Klasifikasinya adalah sebagai berikut:

  • 150#
  • 300#
  • 600#
  • 900#
  • 1500#
  • 2500#

Toleransi tekanan dan suhu yang tepat akan bervariasi menurut bahan yang digunakan, desain flange, dan ukuranflange. Satu-satunya hal yang konstan adalah bahwa dalam semua kasus adalah nilai tekanan menurun seiring dengan kenaikan suhu.

Flange berada di bawah standard global yang ditetapkan oleh American Society of Mechanical Engineers (ASME) – ASME B16.5 & B16.47. Jika Anda mencoba untuk mengganti atau memverifikasi bagian yang ada, Flange harus menyertakan penanda.

Standard menawarkan dasar yang kokoh tentang dasar-dasar desain flange dan cara memilih flange yang ideal untuk sistem perpipaan Anda. Namun, dengan berbagai macam flange stainless steel dan bahan flange lain yang tersedia, tidak mungkin untuk membuat daftar setiap konfigurasi, detail, atau pertimbangan.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

https://www.unifiedalloys.com/blog/flanges-101/ (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)

https://blog.projectmaterials.com/flanges/flange-types-piping/#:~:text=The%20key%20types%20of%20flanges,reducer%20flange%2C%20and%20orifice%20flanges. (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)

https://hardhatengineer.com/types-flanges-used-piping/ (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)

https://www.pipelinedubai.com/what-is-a-flange.html (diakses pada tanggal 15 Mei 2021)

Perhitungan Kekuatan Struktur Pipa

/0 Comments/in /by

Sistem perpipaan adalah suatu sistem yang sering digunakan untuk memindahkan fluida maupun campuran fluida dari suatu tempat ke tempat yang lain. Dalam dunia industri sistem perpipaan banyak digunakan untuk membantu proses produksi. Pipa – pipa yang digunakan umumnya sudah dirancang sedemikian rupa, sehingga umur kerjanya mencapai jangka waktu tertentu yang diharapkan mencapai 100.000 jam operasi (API Recommended 530). Semua pipa yang bekerja pada suhu tinggi tentu saja dalam kondisi aman.

Suatu keadaan atau masa kerja yang cukup lama terjadi, dapat menyebabkan perubahan kekuatan – kekuatan mekanis dari sistem perpipaan, yang akan mengakibatkan terjadinya kerusakan fatal. Diperlukan inspeksi yang optimal agar keadaan tersebut dapat terdeteksi sedini mungkin. Kerusakan – kerusakan yang mungkin terjadi, yaitu: korosi sehingga pipa dapat berlubang, menipis, dan retak.

Pada pipa air yang sedang mengalir dapat menyebabkan bahaya, jika katup turbin secara tiba – tiba ditutup, karena menimbulkan dorongan air yang mengakibatkan bertambahnya tekanan dalam pipa. Demikian pula, jika katup terbuka secara tiba – tiba saat air tidak mengalir/diam, yang dapat menimbulkan kehampaan (vacuum). Kedua peristiwa ini dapat mengakibatkan kerusakan pada pipa, pertama karena bertambahnya tekanan yang terlalu besar dan peristiwa kedua karena memperoleh tekanan udara dari luar.

Bila air dalam pipa mempunyai kecepatan v dan katup turbin secara tiba – tiba ditutup maka timbul gaya (F) sebesar: F=m.a=m ΔV/ΔT=(m(v_2-v_1))/Δt . v2 menjadi nol, sehingga: F=(m-v)/Δt (arah gaya berlawanan dengan arah aliran). Gaya F=(l . A . ρ_v)/∆T (A = luas penampang pipa, ρ = massa jenis, l = panjang kolom air yang terhenti selama waktu Δt).

Tambahan tekanan oleh gaya tersebut adalah: p= F/(A )=(l . ρ . v)/Δt
h tambahan =p/(ρ . g)=(l . v)/( g . Δt)
Jadi, semakin kecil Δt maka semakin besar tambahan tekanan nya. Pada umumnya, kekuatan pipa dapat ditetapkan berdasarkan pipa tipis, yaitu bahwa tegangan tangensial terbagi rata pada tebal pipa. Pipa dinamakan tipis jika (d (diameter))/(δ (tebal pipa))= ≥20.

Perhatikan keseimbangan suatu elemen seluas du . dz
N = p . du . dz dengan p adalah tekanan air. p = H . ρ . g besarnya H adalah tinggi hidrostatis ditambah pengaruh dorongan air. Tegangan σ menimbulkan gaya sebesar σδ dz. Resultan gaya ini adalah 2σδ dz sin1/2 dφ.

Bila p diketahui dan σw sebesar tegangan yang diperbolehkan maka δ = (p .d)/(2σ_w ) (untuk pipa utuh). Saat ini, umumnya menggunakan pipa yang dilas, sehingga δ = (p .d)/(2〖 φ σ〗_w ) dengan φ ditetapkan berdasarkan kekuatan las, yaitu: φ = 0,85 – 0,95. Dengan kemajuan teknik las, cp juga diambil sebesar satu. Bila pipa dibuat dengan memakai paku keling maka φ = (e – ∆)/e (Δ = diameter paku; e = jarak paku). Besarnya tegangan yang diperbolehkan berdasarkan atas kekuatan baja yang hendak dipakai. Ada beberapa macam baja yang terdapat di pasaran:

Umumnya baja konstruksi adalah Fe 360. Sebaik apapun kualitas suatu pipa baja, pasti akan timbul korosi (karat). Oleh karena itu, pada tebal yang diperhitungkan selalu ditambahkan tebal untuk karat. Tambahan tebal untuk karat sebesar 1 – 3 mm, sehingga: δ = (p . d)/2σ + (1 – 3) mm. Tambahan tebal untuk karat akan menambah kekakuan pipa. Dengan demikian, perhitungan angkutan dan montase atau pemasangan diambil berdasarkan tebal minimum. Tebal minimum untuk pipa adalah:
sampai dengan diameter hingga 0,80 m 5 mm
sampai dengan diameter hingga 1,50 m 6 mm
sampai dengan diameter hingga 2,00 m 7 mm
Pada pipa dengan diameter yang lebih besar diberi penguatan, agar pipa pada pengangkutan dan pemasangan tetap kaku. Perlu diperhatikan juga bahwa pipa tipis berdiameter besar berisi sebagian dengan air dapat menyebabkan bahaya saat pipa sedang diisi atau dikosongkan.

Meskipun perhitungan secara manual seperti di atas dapat dilakukan, namun seringkali desain dari pipa dan komponen-komponen seperti flange, valve, dan lain sebagainya saling berinteraksi mengakibatkan tegangan sekunder, dan hal ini membuat perhitungan analitis tidak mungkin untuk dilakukan. Salah satu metode yang paling umum adalah menggunakan Finite Element Method (FEM), yaitu menggunakan metode numerik yang diselesaikan dengan bantuan komputer. Untuk mempelajari selangkapnya tentang FEM >>Klik di sini!

Kami juga menyediakan solusi yaitu training dengan topik-topik seputar pipa dengan trainer yang sudah sangat berpengalaman di bidangnya untuk meningkatkan skill dan kompetensi anda sebagai seorang engineer profesional. Berikut adalah beberapa topik training terkait topik pipa:

>> TRAINING PIPING AND PIPELINE TECHNOLOGY

>> FLUID FLOW CHARACTERISTIC AND PIPING

Kontributor: Feri Wijarnako (feriwijarnako@gmail.com)

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD/FEA.

Jenis-jenis katup (valves) pada industri

/0 Comments/in /by

Dalam dunia industri yang prosesnya berkaitan dengan pengolahan fluida pasti tidak asing dengan istilah valve. Pada setiap rangkaian sistem perpipaan tentu terdapat alat yang digunakan untuk mengatur jumlah aliran fluida yang akandigunakan, agar proses dapat berjalan dengan baik. Salah satu contoh sederhana, valve yang paling sering ditemui adalah keran air yang kita gunakan setiap hari. Selain valve untuk pipa air, ada valve untuk gas, dan masih banyak jenis valveyang digunakan pada proses bidang-bidang tertentu.

Valve adalah perangkat yang berfungsi untuk mengatur, mengarahkan, dan mengontrol aliran fluida dengan cara membuka dan menutup atau menutup sebagian dari jalan aliran fluida. Pengoperasian valve dapat dilakukan secara manual, yaitu dengan tuas, pegangan, putaran ulir, dan lain sebagainya. Sedangkan, pengoperasian valve secara otomatis biasanya menggunakan pengendalian dengan menggunakan prinsip perubahan tekanan, aliran, dan temperatur di dalam aliran fluida.

Ada berbagai jenis valve yang digunakan sesuai dengan peruntukannya masing-masing. Setiap jenis valvemempunyai fungsi dan prinsip kerja tertentu.

Berikut macam-macam valve dengan cara kerjanya :

  1. Gate Valve

Adalah jenis valve yang digunakan untuk membuka dan menutup aliran dengan cara mengangkat dan menurunkan gerbang penutupnya. Apabila gerbang diangkat, maka aliran akan terbuka dan apabila gerbang diturunkan, maka aliran tertutup. Valve ini digunakan untuk posisi terbuka penuh atau tertutup penuh dan tidak dianjurkan digunakan untuk posisi terbuka sebagian, karena dapat merusak gerbang valve.

Mekanisme Gate Valve. Sumber : whatispiping.com

2. Globe valve

Memiliki prinsip kerja yang mirip dengan gate valve, yaitu mengangkat dan menurunkan disc dari dudukannyauntuk membuka dan menutup aliran fluida. Desain dari disc dan dudukan menyebabkan perubahan aliran fluida yang mengakibatkan pressure drop yang cukup besar. Valve ini digunakan untuk throttling valve (mengatur besar kecilnya aliran fluida).

Mekanisme Globe Valve. Sumber : hkdivedi.com

3. Ball valve

Ball valve adalah valve dengan pengatur aliran berbentuk bola pejal yang memiliki lubang ditengahnya. Apabila posisi lubang bola satu sumbu dengan sumbu pipa aliran fluida, maka valve terbuka dan terjadi aliran. Namun, apabila posisi sumbu lubang bola tegak lurus dengan sumbu pipa, maka valve tertutup dan aliran akan terhalang. Valve ini hanya memerlukan ¼ putaran dari posisi tertutup penuh ke terbuka penuh.

Mekanisme Ball Valve. Sumber : assuredautomation.com

4. Butterfly Valve

Butterfly Valve pada umumnya digunakan untuk aliran fluida yang bertekanan rendah. Desain dari valve jenis ini sangat sederhana, yaitu terdapat disk yang dapat berputar secara vertikal di tengah pipa dan hanya berputar ¼ putaran untuk terbuka penuh maupun tertutup penuh.

Mekanisme Butterfly Valve. Sumber : instrumentationforum.com

5. Plug valve

Plug valve berfungsi untuk mengatur aliran terbuka penuh atau tertutup penuh (isolation atau on/off control). Untuk membuka dan menutup aliran, plug mempunyai lubang tempat aliran seperti pada ball valve tapi bagian dalamnya bukan bola, melainkan silinder. Pada saat handle diputar keposisi terbuka, maka arah lubang plugakan searah dengan aliran pipa, sehingga terjadi aliran. Namun, pada saat handle diputar keposisi tertutup, maka lubangplug akan tegak lurus dengan arah aliran, sehingga bagian plug yang tidak ada lubang akan menahan aliran. Valvejenis ini cocok untuk fluida yang berat atau mengandung unsur padatan, karena tidak ada ruang kosong di dalam badan valve.

Mekanisme Plug Valve. Sumber : thepipefittings.com

6. Check Valve

Check valve adalah alat yang digunakan untuk membuat aliran fluida mengalir hanya menuju satu arah dan tidak mengalir ke arah yang berlawanan. Valve ini mencegah terjadinya aliran balik fluida (reversed flow/back flow). Check valve tidak menggunakan handle untuk mengatur aliran, tetapi menggunakan gaya gravitasi dan tekanan dari fluida itu sendiri. Apabila aliran fluida mengalir sesuai dengan arahnya, maka aliran tersebut membuat plug atau disc pada valve terbuka. Namun, apabila aliran fluida mengalir ke arah yang berlawanan, maka akan menyebabkan plug atau disc tertutup dan tidak terjadi aliran. Ada beberapa jenis check valve, namun yang paling umum adalah swing check valve, disc check valve dan lift check valve.

Mekanisme Disc Check Valve. Sumber : globalspec.com

7. Needle Valve

Needle valve digunakan pada instrumentasi pengukuran dan meter line untuk mengontrol laju aliran fluida. Valveini menggunakan jarum dengan ujung berbentuk kerucut yang dapat naik dan turun untuk mengatur valve terbuka atau tertutup. Laju aliran fluida dapat dikontrol dengan mengatur jumlah putaran handle.

Mekanisme Needle Valve. Sumber : assuredautomation.com

8. Safety Valve

Safety valve digunakan untuk mengamankan sistem perpipaan. Valve ini akan melepaskan tekanan yang berlebih pada sistem perpipaan untuk mencegah terjadinya kerusakan dan adanya korban. Safety valve menggunakan pegas yang secara otomatis akan terbuka jika tekanan mencapai level yang tidak aman dan akan kembali tertutup ketika tekanan kembali pada level yang aman.

Mekanisme Safety Valve. Sumber : automationforum.co

Untuk mendesain valves dengan optimal, tools yang umum digunakan adalah menggunakan bantuan software Computational Fluid Dynamics (CFD) yaitu menggunakan permodelan komputer untuk menganalisis detail aliran dari valve yang sangat kompleks.

>>KLIK DI SINI UNTUK SIMULASI CFD PADA VALVE!

Kami juga menyediakan solusi yaitu training dengan topik-topik seputar valve dengan trainer yang sudah sangat berpengalaman di bidangnya untuk meningkatkan skill dan kompetensi anda sebagai seorang engineer profesional. Berikut adalah beberapa topik training terkait topik valve:

>> TRAINING CONTROL VALVE: OPERATION AND SIZING

>> TRAINING PRESSURE SAFETY VALVE

Untuk mempelajari artikel lain seputar mekanika fluida, klik di sini.

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD dan FEA.