81 Tujuan Pelajaran BAB V PACKING Dapat memilih packing gland yang sesuai dan mendemonstrasikan cara pengemasan stuffing box standar. Kriteria Penilaian 1. Mengidentifikasi dan menyeleksi packing gland yang cocok untuk tekanan tinggi dan tekanan rendah dalam kategori-kategori berikut air dan uap korosif, minyak tanah dan zat cair organik. 2. Membungkus stuffing box standar dengan packing dan memeriksanya dibawah tekanan. 5.1 Pendahuluan Dengan adanya packing maka fluida tidak dapat melewati dua benda. Istilah packing biasanya dihubungkan dengan seal fluida, karena selalu dipakai oleh elemen-elemen pengontrol fluida seperti silinder. Packing masuk dalam kategori seal dinamik. Gambar 5.1 Stuffing box housing Gelang soft packing biasanya dimasukkan ke dalam stuffing box (Gambar 5.1) mengelilingi poros atau batang katup dan dikompres dengan gland ring yang memaksa packing menekan permukaan shaft dan stuffing box. Cara semacam ini dipakai dalam seal statik
82 5.2 Prinsip Sealing Packing biasanya terdiri atas gelang yang ditenun atau diikat yang telah dipotong dan dipasang mengelilingi shaft (stem) dalam stuffing box. Sebuah flange atau gland ring ditekan ke arah stuffing box untuk mengkompres cincin (ring) dan menyebabkannya mengembang. Pengembangan ini menyebabkan packing menekan shaft dan stuffing box sehingga menghasilkan efek sealing. Gambar 5.2 Macam-macam Packing Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ada banyak macam jenis packing. Pemasangan untuk semua jenis packing ini pada dasarnya sama, tetapi sebaiknya menggunakan buku petunjuk untuk memastikan jenis packing yang sesuai dengan aplikasi yang dilakukan. Panjang Packing Salah satu faktor yang mempengaruhi efisiensi sealing dari packing adalah jumlah cincin yang digunakan dalam stuffing box, yaitu panjangnya packing. Penelitian menunjukkan tekanan maksimum terjadi dekat gland ring, dan semakin ke bawah semakin menurun secara eksponensial ke arah gelang bawah.
83 Gambar 5.3 Variasi tekanan pada packing ring 5.2.1 Bahan Bahan yang digunakan untuk packing dapat berupa benang tenun yang dilumasi dengan minyak mineral dan grafit. Packing dibuat dengan memelintir untaian material halus (Gambar 5.2). Material ini juga dibuat dari jute (rami), PTFE dan kulit yang dilumasi gemuk, minyak atau grafit. Packing yang dianyam biasanya dipakai pada shaft yang berputar dan reciprocating shaft. Packing juga dibuat dari kombinasi materi logam yang elastik. Untuk temperatur yang sangat tinggi, digunakan kertas aluminium, tembaga dan timah yang dilumasi dengan grafit. Packing aluminium digunakan untuk oli. Dalam beberapa kasus, fluida yang sekat dapat dipakai langsung untuk melumasi packing dengan membiarkan terjadinya kebocoran kecil melewati gland. Sebuah lantern ring (Gambar 5.4), dapat dipakai agar fluida pelumas dapat masuk ke daerah gland. Cincin ini dipasang diantara packing ring untuk penyediaan pelumas dalam susunan valve stem - stuffing box.
84 Gambar 5.4 Lantern ring assembly Tergantung dari kuatnya pompa, garis sealing fluida mungkin tidak selalu beada di tengah stuffing box, yaitu untuk bahan-bahan fluida yang kasar mungkin terdapat di sekitar daerah tenggorokan (throat), tetapi lantern ring selalu harus sejajar setelah packing dipasang. Apabila dalam fluida yang disekat terdapat materi yang kasar atau tidak cocok untuk pelumasan, maka fluida sekunder dapat dimasukkan melalaui lantern ring. Penting sekali untuk diingat bahwa packing jangan sampai kering. 5.2.2 Prosedur Penggantian Gland Packing 1. Lock out pompa, test tombol start/stop lokal untuk memastikan pompa tidak bisa on lagi. 2. Tutup valve seal air. 3. Lepas baut pengikat gland packing. 4. Buka valve seal air untuk membantu packing keluar dari stuffing box. 5. Tutup sekitar stuffing box dengan rag supaya air tidak menyemprot. 6. Tutup kembali valve seal air. 7. Bersihkan stuffing box chamber dengan scrapper atau obeng, sikat bersih dengan rag dan periksa shaft atau sleeve harus bebas dari keausan (permukaan rata, tidak bergelombang). Jika tidak packing tidak akan berfungsi (tetap bocor). Jika shaft/sleeve aus, laporkan ke supervisor anda. 8. Jika sleeve baik, ambik packing dengan ukuran yang benar dan tipe yang sesuai. (Lihat manual).
85 9. Lilitkan packing ke sekitar shaft, jaga agar packing tetap bersih dari debu dan oli. 10. Dengan pisau yang tajam, potong packing dengan sudut sekitar 45 derajat dan dilebihkan sekitar 1/15. Sudut potong dianjurkan karena ketika shaft pompa berputar, shaft akan menarik dan memisahkan ujung-ujung packing. Jangan memotong ring lagi sampai anda memeriksa ukuran ring di stuffing box. 11. Packing harus terpasang rapat di stuffing box dengan ujung-ujung yang bersatu. Tidak boleh ada jarak di kedua ujung yang bisa menyebabkan slurry masuk dan merusak shaft/sleeve. 12. Packing baru harus diletakkan secara hati-hati di dalam stuffing box, satu ring pada satu packing, dan yakinkan bahwa setiap ring dipasang dengan benar sebelum ring berikutnya dipasang. Pasang ring dengan menggunakan penekan gland packing secara benar. 13. Pasang setiap ring sehingga sambungannya berjarak paling sedikit 90 derajat dari sambungan ring sebelumnya. 14. Pada pompa yang menggunakan lantern ring, pasang ring secukupnya sehingga lantern ring berada di tengah sekitar di bawah air seal inlet (untuk mensuplai air sebagai pelumas). Kemudian tambahkan ring secukupnya untuk mengisi stuffing box. Tinggalkan hanya sedikit ruang untuk tempat packing gland. Jika packing dengan ukuran yang benar tidak tersedia, gunakan packing yang lebih besar. Tempatkan sisi yang akan digunakan pada tempat yang datar dan bersih, kemudian packing ditipiskan dengan menggunakan sepotong pipa. Jangan menggunakan palu karena akan merusak lapisan fibre di dalam packing dan packing menjadi lembek. 15. Pasang baut-baut pengikat gland packing dan kencangkan hanya sampai gland packing menekan packing dengan tekanan yang cukup. Buka valve air seal dan adjust baut-baut gland packing dengan mengencangkan baut, perhatikan agar jangan memutar satu baut lebih dari 1/12 putaran dari bautbaut yang lain. Gland packing harus dijaga dan tidak boleh dikencangkan terlalu kuat. 16. Boleh mengencangkan packing lsampai didapatkan sedikit aliran air melalui sekitar gland packing, biasanya melalui bagian bawah. 17. Sekarang pompa sudah siap dijalankan.
86 Tahap penyelesaian. 1. Tunggu sampai pompa distart oleh operator untuk meng-adjust kembali jika diperlukan. 2. Jangan langsung meninggalkan pompa. Ada kemungkinan pompa dijalankan dengan beban penuh. Cek hanya air bersih yang keluar dari packing. 3. Setelah pompa berjalan 10 menit, pastikan packing tidak terlalu ketat dan menyebabkan stuffing box menjadi panas (overheat). Re-adjust packing bila diperlukan. 4. Setelah semua pengecekan selesai, clean up area kerja, dan laporkan ke supervisor untuk menerima tugas selanjutnya. 5.2.3 Pemasangan Packing Daya guna kerja packing sebuah mesin sangat tergantung pada prosedur saat instalasi dan saat pertama kali dijalankan. Garis pedoman berikut ini mungkin bisa membantu: 1. Bersihkan stuffing box dari semua kotoran dan materi packing lama. 2. Periksa kelurusan shaft (stem) 3. Periksa shaft tidak aus di bagian gland 4. Pilih bagian - ukuran materi packing yang sesuai dengan diameter luar shaft dan diameter dalam stuffing box. 5. Potong cincinnya satu per satu dengan menggulung materi pada sebuah mandrel. Jangan menggulung gulungan ke dalam stuffing box. 6. Pasang packing ring satu per satu. Gunakan alat tamping untuk memastikan bahwa setiap cincin terpasang dengan benar. Saat dipasang, atur agar lipatannya paling tidak 90 untuk setiap cincin. 7. Apabila lantern ring dipakai, masukkan bersama packing ring sehingga sejajar dengan inlet fluida. 8. Perhatikan bahwa lantern ring akan didorong di dalam stuffing box saat follower dikencangkan sehingga mungkin harus dimulai di belakang fluida inlet. 9. Kencangkan gland ring 10. Nyalakan mesin dan biarkan gland bocor dengan bebas untuk beberapa menit agar packing terlumasi dengan baik. Kencangkan sekerup gland ring sampai kebocorannya tidak terlalu besar.
87 11. Periksalah gland secara periodik untuk menyetel tingkat kebocoran dan memonitor temperatur stuffing box. Apabila gland menjadi panas, perbesar tingkat kebocorannya. 5.3 Seal Mekanis Seal mekanis, yang juga dikenal dengan face seal atau end-face seal, merupakan alat untuk menutup fluida antara rotating shaft dan tempat kedudukannya pada permukaan dengan sudut siku-siku yang tegak lurus dengan sumbu shaft. Apabila penyekat pompa sering rusak, maka porosnya harus diperiksa untuk memastikan tidak terjadi runout, pembelokan stuffing box dll. Cara-cara pemeriksaan ini dapat dilihat di buku-buku petunjuk mengenai pompa dan seal mekanis. Diagram 5 memperlihatkan susunan seal mekanik seal assembly di dalam pompa sentrifugal. 5.3.1 Keuntungan seal mekanis bila dibanding dengan packing biasa: 1. menguragi gesekan mengurangi power loss 2. kemampuan sealing penyekatan lebih besar. 3. tidak menyebabkan keausan pada poros/sleeve. 4. mengurangi maintenance. Gambar 5.5 Mechanical seal untuk rotating shaft Rincian bentuk konstruksi untuk sebuah mechanical seal dapat dilihat dalam gambar 5.5
88 A = Spring B = Seat gasket C = Stationary face Gambar 5.5 Konstruksi sebuah mechanical seal Aksi penyekatan dihasilkan dengan mengarahkan permukaan komponen seal sehingga tegak lurus dengan garis tengah shaft. Salah satu permukaannya mengenai revolving shaft dan permukaan yang lain berhadapan dengan housing. Bagian-bagian yang penting dapat dilihat dalam gambar 5.5. Bagian yang menunjukkan permukaan yang tidak bergerak biasanya terbuat dari grafit atau plastik dan permukaan yang bergerak biasanya terbuat dari logam atau keramik. Rumit tidaknya rancangan seal mekanis tergantung besarnya tekanan fluida yang harus ditutup dan ukuran shaft. Beberapa bentuk rancangan seal ditetapkan dalam standar. Sebagai contoh, bentuk rancang seal untuk pompa sentrifugal ditulis dalam DIN 24950 dan DIN 28138 (DIN German Industrial Standards). Seal mekanis dipakai untuk: 1. Temperatur maksimum antara 200 C sampai 1000 C 2. Tekanan sampai 200 bar 3. Kecepatan lintasan (peripheral) sampai 100 m / s 4. Pada poros yang berputar dengan kecepatan tinggi, bagian penyekat yang mempunyai pegas dipasang sebagai permukaan yang tidak bergerak. 5.3.2 Rincian Konstruksi Seal Mekanis Untuk menghentikan kebocoran, seal mekanis harus mempunyai dua permukaan yang bersentuhan dengan baik. Untuk melakukan hal ini maka permukaannya harus datar dan paralel dengan cara machining dan lapping. Karena sulit mempertahankan tingkat paralel, salah satu permukaannya dibuat bebas bergerak ke arah aksial dengan menggunakan per sehingga bisa paralel dengan permukaan yang lain. Seal mekanis biasanya berbeda satu dengan yang lainnya dalam hal:
89 1. metode face loading 2. jenis seal head 3. keseimbangan tekanannya Jenis-jenis per yang digunakan: 1. coil (gulungan) 2. disc (piringan) 3. metal bellows (puputan logam) 4. rubber (karet) Piringan per (disc springs) menempati ruangan yang lebih kecil dibandingkan dengan jenis per yang lain. Seal untuk tekanan tinggi berbeda dari seal tekanan rendah pada daerah yang tidak seimbang dimana tekanan berfungsi untuk meningkatkan tekanan per sehingga menjaga permukaan seal saling bersentuhan. Beberapa aplikasi tidak membenarkan adanya kebocoran fluida, dan apabila fluida adalah slurry atau tidak mempunyai sifat melumasi, maka diperlukan seal ganda atau seal spesial yang menggunakan fluida pembantu. 5.3.3 Bahan-bahan untuk Seal Mekanis Beberapa jenis bahan dipakai untuk seal mekanis tergantung dari kondisi tekanan fluida dan temperatur. Beberapa kombiniasi bahan yang dipakai untuk permukaan seal adalah sebagai berikut: 1. Karbon dengan besi tuang, perunggu atau stainless steel 2. Karbon dengan timah perunggu 3. Karbon dengan keramik 4. Karbon dengan tungsten carbide (wolfram karbida) Komponen seal lain seperti per, thrust collar sleeves, dll. biasanya terbuat dari stainless steel. Bahan sekunder seperti karet sintetis dan PTFE dipilih berdasarkan kecocokannya dengan fluida dan temperatur. 5.3.4 Keseimbangan Tekanan Saat tekanan fluida tinggi, gaya pada permukaan seal menjadi terlalu besar sehingga friksi menjadi tinggi dan mengakibatkannya bertambah panas, aus dan rusak. Untuk mengatasi hal ini, ada bagian yang digunakan untuk mengimbangi tekanan utama. Seal semacam ini dikenal dengan permukaan seal yang
90 seimbang (Gambar 5.7). Seal yang seimbang dan sebagian seimbang dapat dilihat dalam gambar 5.7(a) dan (b). Seal yang seimbang terdiri dari step (anak tangga) atau sleeve yang dipasang di shaft (gambar 5.7 (b) dan (c). a b c Gambar 5. 7 Permukaan seal yang seimbang Berikut ini adalah beberapa kerugian dari seal yang seimbang: 1. Harganya sekitar 10 sampai 50 % lebih mahal dari seal yang tidak seimbang untuk aplikasi yang sama 2. Seal yang seimbang menempati tempat yang lebih besar dibandingkan dengan seal yang tidak seimbang. 3. Apabila kondisi kerjanya tidak cocok maka kemungkinan terjadi kerusakan 5.3.5 Petunjuk Perawatan Berikut ini adalah beberapa petunjuk untuk merawat seal mekanik: 1. Karena seal mekanik dibuat untuk toleransi yang tinggi dan kualitas permukaan yang halus, maka harus tetap bersih. 2. Agar seal tetap berjalan dengan baik, pastikan permukaan seal datar, dibebani dengan benar, dan diberi minyak pelumas dengan baik 3. Sebuah seal tidak boleh kering, bahkan untuk beberapa detik pun tidak boleh kering
91 4. Seal ring ditumpuk secara berpasangan. Ring yang sudah pernah dipakai tidak boleh digunakan dengan ring yang belum pernah dipakai. Saat melakukan pemasangan, permukaan penyekat tidak boleh dipegang dengan tangan telanjang karena minyak yang ada pada tangan kita bisa mengganggu operasinya sehingga terjadi kebocoran.untuk hasil kerja yang benar ada batasan pembelokan yang boleh dilakukan.