Pemipaan Fluida dan Interkoneksi (Bagian 2-Habis)

Sejumlah bahan pipa yang masih digunakan pada profesi engineering saat ini antara lain : glass, plastik, ceramic, besi, nickel, lead, rubber, brass, copper, concrete dan asbestos sedangkan kayu juga masih bisa dijumpai dibeberapa tempat. Metode untuk menyambung pipa pada umumnya sama untuk semua bahan tersebut. Metode tersebut antara lain : ulir drat (threaded),  bell-and-spingot, flange, las (welded)  dan konektor (fitting).

3. Bell-and-spingot

Koneksi bell- and-spingot mampu menghandle lebih banyak fluida dibandingkan koneksi lainnya karena merupakan penyambung praktis untuk pipa ukuran besar ketika bahan baku pipa bukan dari baja. Sambungan ini biasanya didempul dengan oakum dan timbal, tetapi sambungan mekanis menjadi populer karena sambungan lebih kuat, kemudahan instalasi dan ruang gerak lebih besar pada angular displacement dan expansion. Sambungan-sambungan ini di”kunci” dengan coakan (groove) dalam spingot yang mencegah terlepasnya sambungan, dengan gasket karet dikencangkan dengan mur baut.   Bahan yang biasa disambung dengan cara ini biasanya : cast iron, clay, atau concrete, meskipun pada beberapa kasus glass, plastic dan cement-asbestos juga sering digunakan. Konektor (fitting) sama seperti pipa pada umumnya dan fungsinya sama dengan pipa dengan ulir drat (threaded). Valve yang hampir selalu digunakan pada koneksi ini adalah gate valve atau butterfly valve.

4. Flanged

Koneksi flange biasa digunakan pada ukuran pipa besar dan tekanan tinggi dimana jalur pemipaan tersebut sering dilepas untuk maintenance atau inspeksi, pada valve bonnet lebih besar atau pipa akan dikoneksikan dengan suatu alat proses. Pada awalnya pipa baja dengan ukuran lebih dari 3 in dibuat ulir drat dan dikoneksikan dengan flange, tetapi koneksi las telah menggantikan hal tersebut. Plain atau full-face flange banyak digunakan dengan ring gasket ataupun full-face gasket.

Gasket dibuat dari material yang beragam dari kertas hingga baja. Untuk tekanan sampai dengan 500 psi (34 atm), asbestos paling umum digunakan. Karet  memuaskan pada kisaran tekanan yang luas pada temperature rendah. Lead, copper, alumunium, steel dan kombinasi material tersebut dengan asbestos atau kertas digunakan untuk tekanan lebih tinggi.       

5. Las (Welded)

Trend modern untuk pipa dengan ukuran 2in ke atas yakni dengan koneksi las. Tidak ada ulir drat, dempul atau baut dibutuhkan, tidak juga menggunakan gasket ketika menggunakan koneksi las ini.  Baja adalah bahan yang biasa digunakan system pemipaan dengan koneksi las, dengan pipa schedule untuk tekanan rendah dibawah 1000 psi (68 atm) dan pipa seamless untuk tekanan lebih tinggi. Las gas cukup populer untuk beberapa waktu, tetapi saat ini las listrik juga semakin populer. Pipa plastik jika termasuk thermoplastic, maka dengan mudah dilas dengan electric hot plates. 

Pemilihan Valve dan Pressure Drop di Pabrik Kimia

Pada dasarnya valve yang digunakan pada proses kimia dibedakan menjadi 2 kelompok :
1. Shutt-off valve (block valve), yang maksudnya untuk membuka dan menutup valve.
2. Control valve, baik manual maupun otomatis, tujuannya untuk mengatur aliran.

Jenis-jenis valve yang utama, yakni :
a. Gate Valve
b. Plug Valve
c. Ball Valve
d. Globe Valve
e. Diaphragm Valve
f. Butterfly Valve

Valve yang dipilih untuk maksud shut-off harus memberi positive seal ketika pada posisi tertutup dan minimum resistance untuk aliran ketika dibuka. Valve yang masuk dalam kelompok ini adalah gate valve, plug valve dan ball valve. Sedangkan untuk maksud kontrol aliran, valve harus mampu memberikan kontrol  yang lembut (smooth) pada semua bukaan valve, yakni dari posisi tertutup penuh hingga terbuka penuh. Globe valve umumnya dipakai untuk control valve, meskipun tipe lain juga sering digunakan. 

Pemilihan dan rancangan control valve penting, karena kontrol aliran yang bagus harus tercapai sementara pressure drop harus seminimal mungkin. Ukuran valve juga harus bisa menghindari terjadinya semprotan (flashing) dari cairan panas dan aliran supercritical pada gas dan uap.

Pressure drop akan  menyebabkan banyak kerugian dalam industri kimia. Bagian pemipaan adalah hal yang paling umum dijumpai dalam industri kimia sepert  tingkat kekasaran pipa, banyaknya lekukan (belokan) dan panjangnya jalur pemipaan ataupun jika terjadi kebocoran. Selain pipa,  pada bagian valve juga banyak menyebabkan terjadinya pressure drop ini. Kesalahan dalam pemilihan valve berpotensi terjadinya kerugian yang besar akibat pressure drop ini dan safety. 

Setiap valve memiliki karakter tersendiri sehingga perancang pabrik kimia atau operator pabrik kimia harus mengetahui hal ini. Ada puluhan jenis valve yang digunakan di industri kimia pada umumnya, sehingga akan mudah ditunjukkan apabila ada suatu model yang mampu memberikan pengetahuan tentang karakteristik valve yang dipakai di industri kimia tersebut.  Salah satunya adalah operasional valve itu sendiri, misalnya :  Gate valve tidak terlalu cocok untuk operasi valve partially open (buka sebagian) tetapi lebih cocok untuk operasi valve open-and-shut (buka tutup). Hal ini karena pada gate valve terjadi perubahan area yang besar ketika dilakukan sedikit penyettingan (slight adjustment). Sedangkan untuk ukuran pipa lebih besar jenis butterfly valve lebih umum digunakan. Butterfly valve sering digunakan pada aliran gas dan uap.

Pada gate valve karena beroperasi dengan pelan maka mencegah terjadinya fluid hammer, yang merusak sistem pemipaan. Pressure drop yang terjadi kecil terjadi pada gate valve. Ball valves  juga dirancang untuk operasi open-and-shut valve (buka tutup) sama seperti gate valve tetapi cairan yang mengandung partikel bisa menggores pada bolanya. Banyak yang menggunakan ball valve dengan sukses untuk valve pada air bersih. Ball valve juga memiliki pressure drop yang kecil, buka tutup bisa dilakukan dengan cepat, mudah dan tidak bermasalah. Yang perlu diperhatikan buka tutup terlalu cepat pada ball valves  akan menyebabkan fluid hammer. Seiring pengembangan seal Teflon, ball valves  semakin populer. Globe valve memiliki sisi positif dan negatif. Sisi positifnya globe valve seperti halnya gate valve akan menutup secara perlahan sehingga mencegah terjadinya fluid hammer. Sedangkan sisi negatifnya adalah pola aliran “Z” yang membatasi aliran fluida lebih daripada gate, ball atau butterfly valves. Sedangkan pada plug valve mirip seperti gate valve akan membuat aliran tanpa halangan ketika pada kondisi terbuka penuh. Korosi pada gagang minimal karena tidak ada ulir drat. Plug valve umumnya tersedia ukuran lebih besar daripada ball valves dan sangat cocok digunakan untuk unit pengolah air limbah (wastewater plant).