Latar Belakang. Load On A Globe Valve Stem Under Variuos Cavitation Conditions memfokuskan. Batasan Masalah. Permasalahan. Tinjauan Pustaka.

Transkripsi

1 SIMULASI FENOMENA KAVITASI PADA KONTROL VALVE (STUDI KASUS : GLOBE VALVE) Oleh : Danang Arif Agustiyan Latar Belakang Fenomena kavitasi sering terjadi pada kontrol valve. Fenomena kavitasi pada kontrol valve menyebabkan rusaknya kontrol valve tersebut secara permanen. Fenomena kavitasi sulit dideteksi secara visual karena terjadi didalam aliran fluida. Pembimbing : Dr. Bambang Lelono W. ST,MT. NIP Bidang Instrumentasi dan Kontrol Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya 009 Batasan Masalah Permasalahan Properti fluida (kerapatan dan viskositas ) dianggap konstan. Jenis kontrol valve yang disimulasikan adalah globe valve yang beroperasi kontinyu. Variabel yang dianalisis adalah tekanan yaitu pressure drop ( P)( dan tekanan uap fluida (Pv). Data diambil dari gas plant. Bagaimana mendeteksi fenomena kavitasi yang terjadi pada kontrol valve dan memvisualisasikan terjadinya kavitasi pada kontrol valve agar dapat diketahui letak dimana terjadinya kavitasi tersebut sehingga dapat diprediksi potensi kerusakan pada kontrol valve tersebut dan bagaimana cara untuk menanggulanginya. Tujuan Tinjauan Pustaka Mendeteksi fenomena kavitasi yang terjadi pada kontrol valve dan memvisualisasikan terjadinya kavitasi pada kontrol valve agar dapat diketahui letak dimana terjadinya kavitasi tersebut sehingga dapat diprediksi potensi kerusakan pada kontrol valve tersebut dan bagaimana menanggulanginya. Jurnal yang ditulis oleh Jerome Ferari dan Zachary Leutwyler tahun 009 yang berjudul Measurement Of The Fluid Flow Load On A Globe Valve Stem Under Variuos Cavitation Conditions memfokuskan penelitianya pada pembentukan gelembung udara pada fulida cair pada suatu globe valve. Jurnal yang ditulis oleh Yves Lecoffre dan Antonie Archer dengan judul A Method to Evaluate Cavitation Erosion in Valves pada tahun 998 yang melakukan analisa kavitasi pada kontrol valve dengan bermacam macam tipe. Jurnal yang ditulis oleh Wiliam Rahmeyer dan Fredcain yang berjudul Calibration and verivication of cavitation testing facilities using an orifice memfokuskan penelitianya pada pembentukan kavitasi pada fulida cair pada suatu orifice dan kontrol valve.

2 Teori Penunjang. Kavitasi Kavitasi adalah fenomena pembentukan uap dalam suatu aliran fluida sebagai akibat dari turunya tekanan pada saat temperatur konstan. Namun pada kenyataannya terdapat begitu banyak kerumitan dalam mekanisme pemahaman bentuk fisik kavitasi. Penyebab dari kavitasi adalah pressure drop.fenomena ini sangat berbahaya dan sebagai fenomena yang bersifat merusak pada bagian-bagian penting instrumen dalam sebuah proses diantaranya control valve yang akan mengakibatkan valve menjadi getas dan akhirnya pecah. Persamaan yang dipakai CN ) P Pv P σ FL ( = Dimana : P = Tekanan masuk P = Tekanan keluar Pv = Tekanan uap fluida Fl = Pressure recovery factor CN = Cavitation Number σ = Indeks kavitasi kritis Q = Flow rate Cv = Koefisien kapasitas valve ( FL ) = C Q v. P 0.96P V Control valve Control valve adalah salah satu elemen pengendali akhir yang digunakan untuk memanipulasi laju aliran suatu fluida proses. Control valve adalah jenis final control element yang paling umum dipakai untuk sistem pengendalian proses, sehingga orang cenderung mengartikan final control element sebagai control valve. Dalam kesatuannya sebagai unit,,control valve, actuator dan valve harus melakukan tugas koreksi berdasarkan sinyal manipulated variable yang keluar dari kontroler. Gambar berbagai jenis kontrol valve Metodologi Penelitian Jadwal Kegiatan Tidak Mulai Pengumpulan data Membuat pemodelan bentuk control valve Simulasi kavitasi dengan CFD Pengujian Ya laporan Tidak No Kegiatan Studi Literatur dan pengambilan data Membuat bentuk geometri kontrol valve pada software Gambit 3 Melakukan validasi meshing 4 Melakukan simulasi kavitasi pada software CFD fluent 5 Analisa hasil simulasi Bulan Validasi Ya Selesai 6 Kesimpulan hasil analisa simulasi 7 Penyusunan laporan Bentuk geometri kontrol valve Mesh pada geometri kontrol valve

3 Hasil simulasi

4 Pada,didapatkan : Indeks kavitasi kritis (σ ) = 0.97 Cavitation Number (CN) = 0.89 Pada,didapatkan : Indeks kavitasi kritis (σ ) =.05 Cavitation Number (CN) =.3 Pada,didapatkan : Indeks kavitasi kritis (σ ) =.53 Cavitation Number (CN) = 5.3

5 Grafik perbandingan antara bukaan valve Perbandingan CN dan Indeks kavitasi kritis Indeks kavitasi Kesimpulan Terjadi kavitasi pada kontrol valve tipe globe pada prosentase bukaan valve 30,sedangkan pada bukaan 50 dan 70 potensi terjadi kavitasi cukup kecil. Daerah yang berpotensi terjadikavitasi: Pada control valve dengan prosentase bukaan valve 30 kavitasi terjadi pada bidang lengkung plug,ini terjadi karena di daerah tersebut mengalami penurunan pressure sampai melampaui tekanan uap fluida tersebut Bukaan valve Indeks kavitasi kritis CN σ FL Pengaruh kavitasi pada control valve tipe globe antara lain adalah terjadinya erosi pada plug yang terkena kavitasi yang menyebabkan turunya efisiensi control valve tersebut. Dalam kasus ini untuk menghindari kavitasi dilakukan dengan memberikan kecepatan 45 m/s atau tekanan 4 psi Daftar Pustaka Yves Lecoffre,Antonie Archer, 998, A Method to Evaluate Cavitation Erosion in Valves,grenoble:france Jerome Ferari,Zachary Leutwyler,009,Measurement Of The Fluid Flow Load On A Globe Valve Stem Under Variuos Cavitation Conditions,Maastrich Rahmeyer,wiliam,Fredcain, Calibration and verivication of cavitation testing facilities using an orifice,utah State Univercity Muhtadi,Muhammad,008,analisis rediksi intensitas kavitasi pada control valve, Teknik fisika ITS Tuakia,Firman,008, Dasar dasar CFD menggunakan Fluent,Penerbit Informatika :Bandung Emerson, 005, Control valve handbook fourth edition, Fisher Controls International LLC, Marshalltown, Iowa USA