Valve adalah suatu alat yang digunakan untuk mengatur aliran fluida, baik itu cairan, gas maupun semifluida. Proses kontrol ini dapat dilakukan melalui pipa atau saluran lainnya dengan membuka, menutup, atau setengah membuka gate penahan aliran. Katup atau valves memiliki peranan penting dalam dunia industri. Fungsinya pun beragam, tergantung penggunaan dan jenis valve itu sendiri.
Valves digunakan hampir dalam semua situasi yang melibatkan aliran cairan atau gas. Mulai dari urusan rumah tangga seperti kompor gas dan saluran keran air hingga dalam dunia industri skala besar. Berdasarkan pernyataan ini, tidak dapat dipungkiri bahwa valve memiliki peranan penting untuk menangani aliran fluida bertekanan tinggi dalam dunia industri dengan jangka waktu relatif panjang.
Untuk lebih lengkapnya, berikut penjelasan mengenai apa itu valves, macam dan fungsi tiap valve berdasarkan aplikasinya.
Pengertian Valves
Berikut beberapa definisi apa itu valve atau katup menurut beberapa ahli:
- International Rhinologic Society. Valve adalah struktur yang bisa digerakkan untuk mengatur dan menentukan aliran gas atau fluida.
- Semiconductor Equipment and Materials Institute. Valves merupakan sebuah alat yang mengontrol aliran tekanan suatu gas.
- Sudeep Jha. Valves adalah sebuah komponen yang mengontrol dan meregulasi fluida atau menentukan pergerakannya dengan berbagai tipe tutup, bukaan, atau pembukaan setengah saluran fluida.
- Smith dan Zappe. Katup ialah komponen dalam sebuah sistem pengaliran atau sistem tekanan fluida yang mengatur aliran ataupun tekanan dari fluida terkait.
- Lauer, Barsotti, dan Hardy. Pengertian katup ialah komponen dalam sistem perpipaan yang memiliki fungsi mengarahkan, mengubah, dan mengatur besarnya volum. Selain itu komponen ini juga bisa digunakan untuk menutup dan mengatur kecepatan suatu aliran dan tekanannya.
Berdasarkan definisi para ahli di atas, bisa disimpulkan bahwa katup atau valve adalah sebuah komponen yang digunakan dalam suatu rangkaian sistem pengaliran fluida dan memiliki fungsi untuk mengatur volume, kecepatan, arah, hingga tekanan fluida dengan sistem pembukaan dan penutupannya.
Apa Saja Fungsi Valve?
Beberapa kegunaan valves pada aliran fluida dan perpipaan dunia industri:
1. Membuka dan Menutup Aliran Fluida
Katup dapat digunakan untuk menghentikan atau membuka aliran fluida secara total. Misalnya saja katup yang digunakan pada fire hydrant. Tipe katup untuk fungsi tersebut adalah butterfly valve, gate valve, dan shutoff valve.
2. Meregulasi Tekanan Fluida
Dalam sistem perpipaan, tekanan fluida yang terlalu tinggi bisa menyebabkan banyak masalah. Selain bisa merusak alat, tekanan yang tinggi juga membuat pemakaian fluida lebih boros.
Contohnya saja ketika sebuah keran fluida dinyalakan dalam kondisi bertekanan tinggi. Keluaran fluida pun akan lebih banyak dan membasahi area di sekitarnya. Oleh karena itulah, didesain katup yang bisa menurunkan tekanan fluida seperti pressure reducing valve.
3. Mengatur Jumlah dan Kecepatan Aliran Fluida
Beberapa katup juga bisa digunakan untuk mengatur volume dan kecepatan aliran fluida. Fungsi ini sebenarnya berkaitan dengan fungsi pengaturan tekanan. Contoh katup yang memiliki manfaat tersebut adalah flow control valve. Katup ini biasa digunakan pada alat-alat yang menerapkan prinsip hidrolik.
4. Mengontrol Level Volume Fluida
Selain bisa digunakan untuk meregulasi tekanan dan volume aliran fluida, katup juga bisa digunakan untuk meregulasi level volum fluida pada sebuah simpanan. Misalnya saja simpanan air, minyak, dan lainnya.
Katup yang digunakan umumnya disebut dengan istilah level control valve. Katup ini bekerja dengan dikaitkan pada sensor yang mendeteksi level permukaan suatu fluida.
5. Mencegah Pembalikan Arah
Pada beberapa sistem, aliran fluida tidak boleh mengalami pembalikan arah. Terjadinya pembalikan bisa mengakibatkan kerusakan serius. Contoh katup yang bisa memberikan manfaat ini adalah check valve dan no return valve.
6. Pengaturan Keamanan
Katup juga bisa memberikan manfaat pada aspek keamanan. Misalnya saja untuk mencegah terjadinya tekanan berlebih yang membahayakan sistem.
Contohnya saja pada presto yang merupakan alat masak berteknologi pressure cooking. Untuk mencegah ledakan akibat tekanan tinggi, safety valve dipasang pada tutup alat tersebut.
7. Memisahkan dan Memadukan Fluida
Beberapa katup juga bisa digunakan untuk mengombinasikan atau memisahkan 2 atau lebih fluida. Dengan demikian, pada sebuah bukaan saluran, kita bisa mendapatkan jenis fluida yang diinginkan. Contohnya saja catridge valve yang digunakan pada saluran fluida berbeda suhu atau bahkan jenis.
Jenis Jenis Valve Industri
Sebagian besar utilitas, dari air hingga minyak dan gas, tidak akan dioperasikan tanpa adanya katup. Berikut macam macam valve dan fungsinya yang paling sering dijumpai dalam dunia industri disertai kelebihan dan kekurangannya:
1. Gate Valves
Gate valves dirancang sebagai isolator, biasa juga disebut on/off atau isolation valves karena mekanismenya yang menutup dan membuka aliran fluida secara total tanpa adanya presisi tertentu. Beda dengan control valve yang memiliki derajat presisi aliran air yang dibuka. Untuk mengatur arus aliran fluida, katup ini dipasang di pipa.
Gate valves digunakan di berbagai tempat seperti di rumah dan tempat komersial lainnya. Katup ini terbuat dari berbagai bahan seperti baja tahan karat, besi cor, baja paduan, baja tempa, tergantung aplikasinya.
Prinsip kerja dari gate valves meliputi pengangkatan dan penutupan gate (gate atau gerbang merujuk ke penahan aliran). Ketika gerbang naik, fluida akan mengalir. Begitu pun sebaliknya, fluida akan tertahan oleh gerbang saat tertutup.
Salah satu kelebihan gate valves adalah desain dan konstruksi nya yang sederhana. Ini membuat biaya produksi relatif lebih murah, dengan komponen yang juga lebih sedikit dibandingkan jenis katup lainnya. Sayangnya, gate valves tidak dapat mengontrol aliran dengan akurat. Meski demikian, jenis gate ini adalah yang paling banyak dipakai dalam dunia industri.
Kelebihan:
- Gesekan yang sangat rendah
- Menghasilkan aliran laminar dengan penurunan tekanan yang rendah
- Gate valves membantu untuk menghemat energi dan menurunkan total biaya kepemilikan
- Penurunan tekanan rendah saat gate (gerbang) terbuka lebar
Kekurangan:
- Gerbang tidak dapat dibuka dan ditutup dengan cepat
- Ada getaran yang terjadi
- Perubahan suhu tinggi yang tidak teratur disebabkan oleh beban pada katup
- Kebocoran sering terjadi
- Operasi, pemeliharaan dan perbaikan katup terbilang rumit
Aplikasi:
- Gate valves cocok untuk pada penggunaan temperatur dan tekanan yang tinggi
- Untuk aplikasi on-off
2. Butterfly valves
Butterfly valves terdiri dari saluran dan dayung yang berbentuk menyerupai cakram. Dayung ini dapat berputar untuk menghalangi dan membuka saluran aliran fluida.
Jenis butterfly valves ini juga termasuk dalam kategori tipe katup isolasi yang hanya bisa menutup dan membuka saluran secara total. Karena posisi sejajar dengan arah aliran fluida, dayung biasanya mengganggu aliran ketika dibuka. Kelebihan valve ini ialah lebih mudah dikontrol dengan remot dibandingkan gate valves, namun terbatas hanya untuk aplikasi aliran besar.
Butterfly valve didesain untuk mengatur aliran, namun dengan kapabilitas kontrol yang terbatas. Jenis valve ini mudah dioperasikan yakni dengan memutar pegangan (handle) 90 derajat. Katup ini dapat dikonfigurasikan secara manual, elektronik dan pneumatik.
Kelebihan:
- Akurasi tinggi yang membuatnya cocok dalam dunia industri
- Bisa diandalkan dan pemeliharaan yang minim
- Kapabilitas untuk memperlambat aliran
- Bisa dipasang dan dilepaskan tanpa mengubah sistem pipa
Kekurangan:
- Tidak ada penutup yang ketat
Aplikasi:
- Untuk farmasi, bahan kimia dan proses makanan
- Bisa dipakai untuk cairan korosif pada suhu dan tekanan yang rendah
- Aplikasi valve ini sangat luas, mulai dari air, pembuangan air, protkesi api dan suplai gas, bahan kimia dan industri minyak, sistem bahan bakar, pembangkit tenaga dan sebagainya.
3. Ball valves
Ball valves terdiri dari valve housing (rumah katup) yang biasa terbuat dengan metode metal casting (pengecoran logam), dan ball (bola berlubang). Dengan menggerakkan katup, bola akan berputar dan membuka aliran dikarenakan lubang pada bola searah dengan aliran.
Sesuai namanya, ball valves memakai bola untuk mengontrol aliran. Jenis valve ini bekerja dengan menyesuaikan lubang pada bola untuk mengalirkan, menghentikan aliran hingga mengatur banyak sedikitnya aliran fluida yang lewat. Ball valves adalah pilihan tepat untuk mengatur gas karena segel yang lebih kuat.
Perkembangan jenis ball valves seperti segmented ball valves memungkinkan kontrol yang lebih besar terhadap laju aliran. Alhasil, ball valves yang lebih modern ini memiliki beberapa kelebihan seperti: kontrol lebih presisi baik manual atau elektronik, dan volume debit aliran yang lebih deras dari globe valves.
Jenis katup bola ini terbilang serbaguna dan bisa menampung tekanan hingga 700 bar dengan suhu 200 derajat Celcius. Ukurannya berkisar antara 0.5 cm sampai 30 sm. Kelebihan lainnya juga adalah mudah dalam operasi dan perbaikannya karena memiliki struktur yang sederhana.
Kelebihan:
- Desain kompak dan pemeliharaan mudah karena tidak membutuhkan pelumas
- Efektif dari segi biaya dibandingkan jenis valve lainnya
- Membuka dan menutup dengan cepat
- Desain fleksibel
Kekurangan:
- Tidak cocok sebagai katup permanen
- Partikel fluida yang yang melekat pada permukaan dapat menyebabkan kebocoran, abrasi dan masalah lainnya
Aplikasi:
- Ball valves digunakan untuk mengontrol tekanan dan aliran fluida, sekaligus mematikan fluida korosif
- Digunakan untuk minyak dan gas alam, tapi dijumpai di banyak sektor manufaktur, penyimpanan bahana kimia, bahkan di perumahan
4. Globe valves
Globe valves terbilang populer diantara semua jenis valve. Valve ini memiliki prinsip kerja yang serupa dengan gate valves dan menggunakan gerakan linear untuk mengontrol aliran. Salah satu kelebihan utama dari valve ini adalah tidak banyak bocor dibandingkan valve yang lain.
Karakteristik globe valves ditandai dengan saluran berbentuk “S “dan komponen katup yang berorientasi secara horizontal naik dan turun untuk mengontrol aliran fluida.
Desain globe valves termasuk sebagai control valves, yakni jenis katup yang bisa dengan akurat dan tepat mengatur jumlah aliran fluida dalam saluran. Selain itu, komponen globe valves dapat diganti dan disesuaikan tergantung kebutuhan si pengguna.
Kelebihan:
- Kondisi tutup totalnya yang bagus
- Proses buka tutupnya yang cepat
- Dapat digunakan untuk katup stop-cek
- Memiliki shut-off positif
Kekurangan:
- Penurunan tekanan yang besar
- Untuk menutup fluida bertekanan tinggi, dibutuhkan tenaga yang baser untuk menutup globe valves
Aplikasi:
- Globe valve paling digunakan untuk memperlambat aliran (throttling). Biasa juga dipakai tujuan umum katup kontrol pada operasi suhu tinggi.
Baca juga: Pengertian Separator, Cara Kerja, Jenis Serta Penerapannya
5. Check valves
Biasa juga disebut Non Return Valve (NRV) karena bisa membuat fluida mengalir ke satu arah saja dan mencegah terjadinya arus balik. Itu karena beberapa komponen bisa rusak jika arah aliran fluida menjadi berseberangan.
Check valve umumnya bisa dijumpai pada sistem gas pompa atau kompresor dimana arus balik dapat membuat pompa dan kompresor berhenti.
Check valve memiliki desain yang simple, dapat bekerja tanpa memerlukan interaksi manusia dan bisa secara otomatis. Jenis valve ini mengandalkan kecepatan aliran fluida untuk membuka dan menutup aliran. Semakin tinggi laju aliran, maka semakin terbuka katup tersebut hingga maksimal, yakni full open.
Kelebihan:
- Dapat mengatasi aliran arah berlawanan
- Dapat menahan tekanan
- Dijadikan sebagai sistem back up
Kekurangan:
- Tidak dapat dipakai di aliran fluida arus bolak balik
- Menutup elemen mungkin menyebabkan kerusakan
Aplikasi:
- Check valve digunakan di beberapa pangsa pasar dan aplikasi karena desain nya yang sederhana dan pilihan bahan yang serbaguna
- Dimana arus balik harus dihindarkan dengan tekanan tinggi
- Industri seperti penyulingan, petrokimia, kimia dsb.
- Umumnya dijumpai pada sistem pembuangan air
