Home > Technical Knowledge > Needle Valve

Fungsi dasar Needle Valve (katup jarum)

Needle Valve (Katup Jarum) merupakan salah satu komponen mekanis tertua dan paling mendasar dalam sistem penanganan fluida. Meskipun terdapat banyak variasi dalam jenis dan desain katup, sebagian besar katup menjalankan salah satu dari dua fungsi dasar katup berikut :
Isolasi (Isolation): Katup berfungsi untuk membuka atau menutup; fungsinya adalah mengaktifkan atau menonaktifkan aliran dengan menghubungkannya, sehingga mengisolasi aliran tersebut dari bagian sistem lainnya.
Pengaturan (Regulation) : Katup berfungsi untuk mengatur laju aliran melalui sistem dan biasanya tidak dalam posisi terbuka penuh maupun tertutup penuh.

 

Cara Kerja Needle Valve

Isolasi
Katup Isolasi (penutup) yang digerakkan dengan sekrup memungkinkan katup dibuka secara bertahap, dan batang berulirnya memerlukan tiga atau empat putaran pada pegangan untuk membuka dan menutup katup. Untuk tekanan yang sangat tinggi umumnya di atas 10.000 Psig (690 bar) dirancang varian khusus dari Needle Valve. Meskipun mirip dengan Needle Valve lainnya, katup jenis tuntuk pengoperasian bertekanan sangat tinggi memiliki fitur desain unik dengan bahan yang dipilih secara khusus.


Pengaturan
Katup pengatur dan pengukur berfungsi untuk menyesuaikan laju aliran. Katup ini biasanya memiliki ujung batang yang panjang dan meruncing halus serta ulir batang dengan pitch halus yang dapat dibuka dalam lima hingga sepuluh putaran. Katup jenis ini tidak disarankan untuk digunakan sebagai katup isolasi dan umumnya dirancang agar tidak dapat berfungsi sebagai katup penutup (lihat Gambar 1).

 

Fungsi Needle Valve: Pengendalian dan Pengaturan Aliran (Flow Control Regulating)

Jenis fungsi katup berikutnya adalah pengaturan aliran. Tujuan dari jenis katup ini adalah untuk mengatur aliran melalui suatu sistem, baik itu pengaturan sederhana maupun pengukuran yang presisi. Meskipun fungsi desain utamanya adalah mengontrol aliran, di sisi lain beberapa katup juga menyediakan kontrol on-off.

Needle valve memiliki berbagai fungsi. Dalam hal ini, katup tersebut digunakan untuk mengatur aliran. Aliran akan ditentukan oleh ukuran lubang, jenis batang, dan posisi batang yang dapat dikendalikan dengan memutar pegangannya. Katup ini juga dapat disebut sebagai katup tipe globe karena jalur alirannya.

Needle Valve Symbol

Valve Function Flow Control

needle valve

Regulated Fig 1

Pengaturan Jumlah aliran menggunakan Needle Valve

needle valve

Metering Fig 1

Pengaturan Jumlah aliran dan dapat di ukur untuk metering valve.

Jenis Stem Needle Valve dalam fungsi sebagai Pengatur aliran

Needle valve mungkin tersedia dengan berbagai bentuk batang, yang dapat mencakup ujung berbentuk bola, huruf V, atau plastik yang memungkinkan fungsi penutupan. Karena fungsi utama katup jarum adalah mengatur aliran, jika diperlukan penutupan, salah satu ujung batang alternatif ini sebaiknya dipertimbangkan. Sebagai peringatan, jika upaya penutupan dilakukan pada katup dengan bentuk batang jarum, hal tersebut dapat menyebabkan kerusakan. Gambar 2 menunjukkan jenis-jenis batang pada katup jarum.

Needle Valve Stem Type

Fig 2 : Stem Needle Valve Design

Parameter Sistem dalam Proses Seleksi Needle Valve

Berikut ini adalah beberapa parameter sistem yang perlu dipertimbangkan selama proses pemilihan. Penting untuk mempertimbangkan seluruh rentang parameter yang mungkin dihadapi oleh katup Anda.

  • Tekanan
  • Suhu
  • Tekanan dan Suhu
  • Media
  • Aliran
  • Lingkungan
  • Material
  • Ukuran

Tekanan (Pressure)

Meskipun kita telah membahas tekanan, konsep selisih tekanan lebih tepat dibahas di sini dalam kaitannya dengan aliran.
Delta ΔP atau selisih tekanan adalah perbedaan antara tekanan hulu dan hilir pada sebuah katup. Selisih tekanan merupakan aspek alami dari konstruksi katup. Penurunan tekanan akan terjadi saat media sistem mengalir melalui katup. Sebagai contoh, katup dengan pola globe akan mengalami penurunan tekanan yang lebih tinggi di bagian dudukan dibandingkan katup bola dengan ukuran serupa yang aliran medinya lurus. Semakin tinggi selisih tekanannya, semakin besar pula dampak tekanan sistem terhadap keausan komponen internal.
Apa yang digambarkan melalui komputasional fluida dinamika (CFD) adalah ilustrasi penurunan tekanan pada dua jenis katup yang berbeda. Pada laju aliran yang sama, untuk mencapai tekanan hilir yang sama yang ditunjukkan dengan warna biru muda diperlukan tekanan yang lebih tinggi di sisi inlet katup pola globe yang ditampilkan di sebelah kiri. Hal ini ditunjukkan oleh gradasi warna yang lebih ekstrem. Katup bola, atau pola aliran lurus di sebelah kanan, akan menunjukkan penurunan tekanan yang lebih kecil, sebagaimana ditunjukkan oleh warna-warnanya.

Needle Valve
Needle Valve

Suhu (Temperature)

Suhu: Pengoperasian Berkelanjutan & Siklus Termal

Sama halnya dengan tekanan, Anda perlu memastikan bahwa batas suhu katup cukup untuk aplikasi Anda. Ada dua situasi di mana suhu dapat memengaruhi proses pemilihan. Yang pertama adalah kondisi suhu yang stabil, di mana lingkungan katup dan media sistem terkendali serta tidak berfluktuasi. Yang kedua adalah situasi di mana lingkungan tempat katup dipasang mengalami perubahan; atau suhu media sistem berubah. Contohnya adalah katup yang dipasang di luar ruangan dan akan mengalami fluktuasi suhu dari siang ke malam, serta dari musim ke musim.

Temperature Parameter

Tekanan dan Temperatur Ratings Needle Valve

Nilai batas tekanan dan suhu katup menentukan suhu dan tekanan maksimum serta minimum di mana katup dapat beroperasi dengan aman. Nilai batas ini didasarkan pada sifat-sifat bahan yang digunakan pada bagian-bagian yang menahan tekanan serta bahan-bahan lain yang bersentuhan dengan fluida sistem, serta didasarkan pada persyaratan desain dan hasil uji kinerja. Dasar perancangan untuk katup proses dan instrumen kami menjelaskan bagaimana nilai batas tekanan dan suhu tersebut ditentukan. Dokumen ini mencantumkan kode dan standar nasional yang berkaitan dengan nilai batas katup.


Media

Ada dua bentuk utama media sistem, yaitu gas dan cairan. Media dapat berupa gas inert seperti nitrogen atau argon, atau bersifat korosif seperti hidrogen sulfida. Saat memilih katup untuk aplikasi tertentu, pahami konstruksi katup dan hubungannya dengan potensi kebocoran. Misalnya, segel diafragma logam-ke-logam mungkin lebih sesuai saat menangani gas beracun atau korosif dibandingkan katup bersegel lunak dengan penutup batang berbahan plastik atau elastomer.

Selain itu, kompatibilitas kimia harus menjadi pertimbangan utama. Pengkerasan dan retak korosi tegangan dapat terjadi jika komponen katup yang terbuat dari bahan yang salah dipilih untuk media spesifik Anda. Perhatikan tabel kompatibilitas kimia sebelum memilih komponen sistem fluida Anda. (Lihat panduan korosi dan kompatibilitas yang tersedia di pasaran.)

Needle Valve

Lingkungan (Environment)

Parameter sistem berikutnya yang akan kita bahas adalah lingkungan. Penting untuk mempertimbangkan lokasi katup Anda. Apakah katup tersebut akan berada di lingkungan yang dikendalikan suhunya atau di luar ruangan yang terpapar kondisi cuaca. Selain itu, tingkat korosivitas lingkungan akan sangat memengaruhi pemilihan bahan untuk katup tersebut. Dua contoh kondisi ekstrem yang perlu dipertimbangkan adalah katup yang:
terpapar udara berair asin, seperti di anjungan minyak lepas pantai,
atau terpapar larutan pulp dalam mesin pres pulp dan kertas.

NeedleValve

Material

Bahan badan Needle Valve harus dipilih sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Tiga bahan yang paling umum adalah baja tahan karat, kuningan, dan baja karbon. Selain itu, juga digunakan paduan nikel, tembaga, kromium, dan lainnya. Katup yang terbuat dari plastik juga tersedia untuk aplikasi tertentu. Pemilihan bahan jenis ini ditentukan oleh kompatibilitasnya dengan fluida sistem, yang mencakup faktor-faktor seperti ketahanan terhadap korosi, tekanan, suhu, dan kebersihan. Bahan-bahan tersebut dibeli sesuai dengan spesifikasi yang diterbitkan oleh American Society for Testing and Materials (ASTM).

needle valveNeedle Valve

UKURAN (SIZE)

Ukuran Needle Valve sering kali ditentukan berdasarkan ukuran nominal sambungan ujungnya. Ukuran yang lebih penting adalah laju aliran yang dapat dihasilkan oleh katup tersebut. Aliran melalui katup atau komponen sistem fluida lainnya terutama bergantung pada desain komponen, tekanan masuk dan keluar, serta kepadatan fluida. Koefisien aliran (Cv) untuk setiap katup dipublikasikan dalam katalog. Dengan kata lain, nilai Cv, yang ditentukan melalui pengujian dan perhitungan selanjutnya, disusun sesuai dengan metode dan rumus yang ditetapkan oleh International Society for Measurement and Control (ISA).

Needle Valve

SEAL STEAMS

Seal steam akan mencegah kebocoran fluida sistem ke atmosfer. Oleh karena itu, seal ini tersedia dalam beberapa desain untuk menyesuaikan dengan berbagai jenis katup dan aplikasi. Para perancang sistem dapat memilih di antara pilihan-pilihan ini untuk mencegah kebocoran atau meminimalkan kehilangan fluida sistem, serta mengurangi biaya pemeliharaan atau perbaikan. Pemilihan seal yang optimal juga akan meningkatkan efisiensi sistem dan menurunkan total biaya kepemilikan.

Convensional Packing

Silinder penutup PTFE pas rapat di sekeliling batang katup. Saat mur penutup dikencangkan, bahan plastik yang lentur tersebut terdorong ke luar hingga menempel pada badan katup.
Mencegah kebocoran dan meminimalkan kebutuhan penyesuaian penutup secara berkala dengan cara:

  1. Permukaan batang katup yang halus dapat mengurangi keausan segel saat batang katup bergerak.
  2. Mempertahankan toleransi yang ketat, terutama dalam hal konsentrisitas antara segel, batang katup, dan tutup katup
  3. Mendukung segel dengan cincin penyegel dari logam atau plastik yang diperkuat dapat mencegah terjadinya ekstrusi

Live Loaded Packing

Katup Jarum (Needle Valve) dengan sistem beban aktif (live loading) menjaga tekanan konstan pada segel untuk memastikan segel tetap kedap bocor. Hal ini sangat berguna dalam aplikasi yang sering mengalami perubahan suhu atau tekanan, terutama pada suhu operasi tinggi. Sistem ini menghilangkan kebutuhan akan penyesuaian segel yang sering dan memperpanjang masa pakai segel. Dua metode beban aktif yang paling umum adalah segel cincin O elastomerik atau segel plastik yang dilengkapi pegas.
Segel beban dinamis yang paling sederhana adalah cincin O elastomer. Elastomer terbuat dari bahan seperti karet sintetis atau alam yang dapat kembali ke bentuk aslinya setelah mengalami deformasi. Kelenturan elastomer inilah yang menghasilkan beban dinamis, yang mempertahankan tekanan yang cukup pada segel untuk mengimbangi perubahan suhu atau tekanan serta keausan.

Aplikasi Needle Valve

Contoh aplikasi Needle Valve yaitu jika kita memasangnya ke dalam rangkaian sederhana, hal ini memungkinkan kita untuk mengontrol kecepatan motor dengan membatasi aliran.

Video arah aliran Needle Valve

Video

1 Videos

Berikut ini merupakan produk FITOK berbagai jenis Needle Valve